曹 軍，郝仲田，張向前，關 印

（1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452；2. 中海石油（中國）有限公司天津分公司工程技術作業(yè)中心，天津 300452）

?

一種電纜測壓數(shù)據(jù)應用新方法

曹 軍1，郝仲田2，張向前1，關 印1

（1. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452；2. 中海石油（中國）有限公司天津分公司工程技術作業(yè)中心，天津 300452）

摘 要：在渤海油田，電纜測壓取樣技術應用十分廣泛。傳統(tǒng)的壓力數(shù)據(jù)解釋主要是將地層壓力與其深度做交會圖，線性回歸計算流體密度并判斷流體界面。此文是基于該方法，在多年從事測壓作業(yè)經(jīng)驗的基礎上發(fā)現(xiàn)的一種地層壓力系數(shù)與深度之間的規(guī)律，并推導了壓力系數(shù)與深度之間的關系式，對關系式進行了一定的討論，討論結果恰與事實規(guī)律相符，可以作為一種對測壓數(shù)據(jù)進行解釋的新方法，獲得了幾種測壓數(shù)據(jù)的新用途。

關鍵詞：壓力系數(shù)；深度；測壓數(shù)據(jù)；解釋方法

1 電纜測壓取樣技術

目前，電纜測壓取樣技術在渤海油田應用十分廣泛，其作為探井必測的測井項目，在油氣勘探評價過程中發(fā)揮著非常重要的作用。電纜測壓取樣技術顧名思義具有兩個主要的作用，一是測取地層壓力；二是直接抽取地層流體樣品［1］。地層流體樣品直觀可視，具有充分的說服力；地層壓力數(shù)據(jù)由專業(yè)人員利用地層壓力的規(guī)律進行解釋。多年以來，渤海油田對地層壓力數(shù)據(jù)解釋的方法主要是將地層壓力與其深度做線性回歸計算流體密度來區(qū)分流體性質(zhì)并判斷流體界面［2-3］。

地層流體密度計算公式［4］：

式中：ρ為地層流體密度，g/cm3；P1和P2分別為深度點D1和D2的地層壓力，psi（1 psi=6.895kPa）； 1.422為單位換算系數(shù)。

一般情況下利用地層壓力與深度做交會圖，當回歸直線的斜率小于0.98時認為儲層是含有油氣的，當油較稠時，因密度與水接近，很難區(qū)分是純油還是油水混合物，同時回歸線因斜率相近，也很難通過回歸線延長線交點準確劃分流體界面，在傳統(tǒng)的壓力數(shù)據(jù)解釋方法出現(xiàn)不確定性的情況下，急需一種新的壓力數(shù)據(jù)解釋方法進行補充。如圖1左部分為地層壓力與深度交會圖，圖中各點幾乎都在同一條直線上，似乎流體性質(zhì)是相同的，而在圖1右部分的地層壓力系數(shù)與深度交會圖上，數(shù)據(jù)點的分布具有明顯差異。

圖1 深度與地層壓力及地層壓力系數(shù)交會對比圖

2 地層壓力系數(shù)與深度的規(guī)律性關系

在渤海油田直井測壓作業(yè)過程中，現(xiàn)場用地層壓力除以其對應的測量井深，將獲得的商稱為“地層壓力系數(shù)”。在多年測壓作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)，在測得的地層壓力數(shù)據(jù)一致性較好的情況下，在同一儲層，當流體性質(zhì)相同時，其地層壓力系數(shù)與深度點在二者交會圖上成直線排列；當流體性質(zhì)不同時，同一流體性質(zhì)的壓力點，其壓力系數(shù)與深度同樣成直線排列，而且回歸直線的延長線交點恰好為流體界面。

為什么地層壓力系數(shù)與深度也具有線性關系呢？為了研究這個問題，以計算地層流體密度的靜水壓力公式作為理論依據(jù)，在此基礎上將壓力系數(shù)與深度的關系進行推導［4-6］。首先如圖2所示，做推導模型，設上部地層厚度為H0，流體密度為ρ0，地層底部壓力為P0；又設A點和B點均為儲層內(nèi)任意點，壓力系數(shù)分別為αA和αB，深度分別為H1和H2，測得的地層壓力分別為P1和P2。以深度為橫坐標，壓力系數(shù)為縱坐標做交會圖，將AB兩點用直線相連，得到的直線斜率設為k。則有如下方程組：

式中：G為重力常數(shù)。

通過方程組的推導計算，得到：

因儲層一般埋藏較深，H1、H2近似于H0，式（6）變?yōu)椋?/p>

則斜率k為一個常數(shù)，可以得出結論：在正常壓力系統(tǒng)情況下，同一儲層相同流體壓力點的壓力系數(shù)與對應的深度呈線性關系。在異常壓力系統(tǒng)情況下，本文暫不做討論。

圖2 計算深度與地層壓力系數(shù)關系模型示意圖

3 應用實例

3.1 分析儲層流體性質(zhì)，尋找流體界面［7-8］

通過上面推導出的式（7），可以看到斜率k的大小主要取決于密度ρ1，在同一壓力系統(tǒng)中，儲層流體密度不同斜率就不同，反過來可以把壓力數(shù)據(jù)在壓力系數(shù)與深度交會圖上進行線性回歸，利用回歸直線斜率的不同來區(qū)分儲層流體性質(zhì)，而不同流體回歸直線的延長線交點既為流體界面。在正常壓力系數(shù)情況下，ρ0近似于1.02，當儲層流體為油氣時，密度小于1，斜率為負值，當儲層流體為水時斜率近似為0。油氣與水回歸直線的斜率差異明顯，可以清楚的區(qū)分油氣水層，更利于準確尋找油氣水界面。

圖3是渤中地區(qū)一口探井的常規(guī)測井曲線及壓力數(shù)據(jù)與深度的交會圖，靠左邊的是地層壓力系數(shù)與深度的交會圖，中間的是地層壓力與深度的交會圖，靠右邊的是常規(guī)測井曲線。從常規(guī)測井曲線上看，1 960～1 976 m層段為明顯的頂油底水特征，測井解釋油水界面在1 965.9 m；測壓作業(yè)在該層段測得6個有效壓力點，從地層壓力系數(shù)與深度交會圖上可以看到下面三個點近豎直排列，為典型的水層特征，上面三個點也成直線排列，斜率為正值（因深度坐標向下是變大的），為油層特征，兩條直線的延長線相交夾角均很大，近似為正交，交點深度位置明顯，可以準確的劃分油水界面，從多圖聯(lián)動線上可以看到，油水界面位置與常規(guī)測井解釋是一致的；從地層壓力與深度的交會圖上同樣可以看到明顯的水線和油線，但是二者的延長線相交的夾角較小，近似平行，交點深度位置不明確，容易出現(xiàn)偏差。

圖3 渤中某井深度與地層壓力數(shù)據(jù)交會圖及測井解釋

3.2 放大數(shù)據(jù)之間的規(guī)律關系，更適用于解釋和檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量

在地層壓力系數(shù)與深度的交會圖上對壓力數(shù)據(jù)進行分析相當于對壓力數(shù)據(jù)進行了放大，壓力數(shù)據(jù)之間的規(guī)律性關系表現(xiàn)的更為明顯，便于進行壓力數(shù)據(jù)的精細解釋，同時因為將數(shù)據(jù)進行放大的同時也將誤差進行了放大，可以清楚地顯示數(shù)據(jù)點質(zhì)量，有助于剔除不可信的壓力點。

圖4左邊為地層壓力與深度交會圖，右邊為地層壓力系數(shù)與深度交會圖，從圖上可以看到地層壓力與深度交會圖上的所有數(shù)據(jù)點基本上是成直線排列的，看不出那個數(shù)據(jù)點讀數(shù)誤差較大，更看不出數(shù)據(jù)點代表的流體性質(zhì)有何區(qū)別；而在地層壓力系數(shù)與深度交會圖上，明顯看出壓力點的分布特征：上面三個點和下面三個點的流體性質(zhì)不同，上面第一個點與后兩個點不在一條直線上且靠下，說明可能是有氣頂或者測量數(shù)據(jù)有誤差；下面三個數(shù)據(jù)點靠上的數(shù)據(jù)點與另兩個不完全在一條直線上，說明數(shù)據(jù)質(zhì)量有少許偏差。

3.3 單井進行壓力系統(tǒng)的分析

結合3.1節(jié)的論述，從式（6）不難推導出，在地層壓力系數(shù)與深度交會圖上，同一油水系統(tǒng)的儲層完整的壓力數(shù)據(jù)點排列特征為：下部水線為近豎直線，上部油線為斜向上的直線，頂部氣線為斜率更大的斜向上的直線。根據(jù)這個特征可以對單井儲層與儲層之間是否是同一油水系統(tǒng)或者中間有隔層進行分析解釋。

圖4 深度與地層壓力及地層壓力系數(shù)交會圖

圖5是秦皇島地區(qū)一口探井的常規(guī)測井曲線及壓力數(shù)據(jù)與深度的交會圖，同樣，靠左邊的是地層壓力系數(shù)與深度的交會圖，中間的是地層壓力與深度的交會圖，靠右邊的是常規(guī)測井曲線。從常規(guī)測井曲線上看，從1 075 m到1 120 m之間的儲層特征是上部儲層為油層，下部儲層為水層，那么這部分井段的各個儲層是否為同一套油水系統(tǒng)，儲層之間是否有隔層，從常規(guī)測井曲線和地層壓力與深度交會圖上是無法進行分析和解釋的。在地層壓力系數(shù)與深度交會圖上卻可以做單井油水系統(tǒng)和隔層的分析，在圖5的地層壓力系數(shù)與深度的交會圖上，綠色線是最上面的油層兩個壓力數(shù)據(jù)點的回歸直線，紅色線是中間厚層油層四個壓力數(shù)據(jù)點回歸的直線，藍色線為底水層兩個點的回歸直線，黑色線為下部水層三個點的回歸直線，綠色線與紅色線代表的儲層之間隔著兩個泥巖層和一個薄層油層，中間無水層，因二者斜率相近，近乎重合，排除數(shù)據(jù)誤差關系，二者應為同一直線，符合同一壓力系統(tǒng)中相同流體性質(zhì)的地層壓力系數(shù)與深度成直線排列的規(guī)律，說明二者之間在井筒外部地層是連通的，屬于同一油水系統(tǒng)。但是，同為水層壓力數(shù)據(jù)回歸線的藍色線和黑色線，在地層壓力系數(shù)與深度交會圖上是平行關系，而且連線之間存在很長的距離，可以肯定，二者不可能同為一條直線，說明二者處于不同的油水系統(tǒng)中，不僅在井筒中，而且在井筒以外區(qū)域，二者之間存在隔層。

圖5 秦皇島某井深度與地層壓力數(shù)據(jù)交會圖及測井解釋

4 結論

應用地層壓力系數(shù)與深度的交會圖對測壓數(shù)據(jù)進行解釋很巧妙地將壓力數(shù)據(jù)之間另一方面的規(guī)律性關系明顯地展示出來，并且將內(nèi)嵌關系有效地進行了放大，便于對壓力數(shù)據(jù)進行精細解釋，使解釋人員能夠清楚地分辨壓力數(shù)據(jù)的準確性，判斷儲層流體性質(zhì)及流體界面，還可以進行壓力系統(tǒng)分析，是值得向測井解釋人員推薦的一種新方法。但是，應用地層壓力系數(shù)進行準確解釋的前提是測量的壓力數(shù)據(jù)要十分準確，建議在實際應用中結合地層壓力與深度交會圖一起使用，用地層壓力與深度交會圖做全井段的解釋，對部分井段使用地層壓力系數(shù)與深度交會圖做精細解釋。

參考文獻：

［1］高喜龍，李照延，時丕同. MDT測試技術及其在淺海油氣勘探中的應用［J］.油氣田測試，2007，16（3）：5-6.

［2］羅興平，張大勇，王燕，等. MDT單壓力點確定油/氣/水界面方法［J］.測井技術，2011，35（2）：180-183.

［3］王培虎，郭海敏，周鳳鳴，等. MDT壓力測試影響因素分析及應用［J］.測井技術，2006，30（6）：561-562.

［4］李新寧，李留中，徐向陽，等.異常地層壓力的形成原因及預測方法 ［J］.吐哈油氣，2006，11（2）：120-126.

［5］匡立春.電纜地層測試資料應用導論［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2005.

［6］林梁.電纜地層測試器資料解釋理論與地質(zhì)應用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994.

［7］Schlumberger.Wireline formation testing and sampling ［M］. Houston： Schlumberger Wireline & Testing，1996.

［8］HENNING A，UNDERSCHULTZ J，OTTO C. Application of hydrodynamics to sub-basin-scale static and dynamic reservoir models ［J］. Journal of Petroleum Science and Engineering，2007，57（ 1）：92-105.

中圖分類號：P631.8+1

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.062

文章編號：1008-2336（2016）02-0062-04

收稿日期：2015-12-25；改回日期：2016-02-22

第一作者簡介：曹軍，男，1982年生，碩士，2005年畢業(yè)于長江大學勘查技術與工程專業(yè)，一直從事測井資料錄取解釋及相關技術管理工作。E-mail：caojun3@cnooc.com.cn。

A New Method for Interpretation of Cable Pressure Data

CAO Jun1， HAO Zhongtian2， ZHANG Xiangqian1， GUAN Yin1
（1. Engineering and Technology Branch of CNOOC Energy Development Limited Company， Tianjin 300452， China；2. Engineering and Technical Operations Center of CNOOC Tianjin Branch ， Tianjin 300452， China）

Abstract：Cable pressure sampling technique has been used widely in Bohai Oilfeld. In the conventional method， the interpretation of pressure data is commonly conducted by plotting the cross plot of formation pressure with depth， and calculating the fuid density by linear regression， and then determining the fuid interface. Based on the principles of the conventional method and the experience and inspiration obtained from the pressure measuring operation in many years， the authors summarized the rule of formation pressure coeffcients changing with the depth and inferred the relationship between the pressure coeffcient and the depth. The formula matches with the actual situations well and has been applied successively in practice. Therefore， it can be used as a new method for the interpretation of pressure-measuring data.

Keywords：Pressure coeffcient； depth； pressure-measuring data； interpretation method