張書平，劉 云

(中海石油(中國)有限公司 上海分公司，上海 200335)

引 言

西湖凹陷普遍發(fā)育超壓，前人研究認(rèn)為超壓主要發(fā)育在西斜坡平湖組和中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶花港組，超壓起始深度分布在3 300～4 500 m，超壓成因以有機(jī)質(zhì)生烴為主[1-2]。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確的鉆前壓力預(yù)測是保障鉆井安全和降低鉆井成本的根本，而鉆后壓力分析結(jié)果是提高鉆前壓力預(yù)測結(jié)果的基礎(chǔ)[3]。近年來，由于鉆探主要目的層大都為深層-超深層的低孔低滲地層[4-5]，致使鉆后壓力分析面臨諸多挑戰(zhàn)：(1)常規(guī)地層可以用來校正地層孔隙壓力的泥漿比重在低孔低滲地層失去作用，因?yàn)榈蜐B地層為儲(chǔ)層保護(hù)，一般選擇“欠平衡-近平衡”鉆井[6-7]；(2)用海上深層的鉆后壓力校正的DST(Drill-stem-testing)資料很少或者幾乎沒有；(3)花港組大套厚層砂巖夾薄層泥巖的沉積特征，使得用來鉆后分析的泥巖聲波時(shí)差提取點(diǎn)較少，并且存在不確定性。在這種情況下，如何應(yīng)用已有資料，進(jìn)行準(zhǔn)確的鉆后壓力分析，是目前提高鉆前壓力預(yù)測結(jié)果的重中之重。

MDT(Modular Formation Dynamics Tester)資料可以用來分析地層流度、油氣水類型、地層壓力、氣水界面[8-9]等，其中用于地層壓力分析時(shí)，一般認(rèn)為流度≥3才能反映真實(shí)地層壓力，<3時(shí)易受泥漿柱壓力影響，一般不予應(yīng)用。但是，西湖凹陷深層大多數(shù)MDT的流度<3，而這些流度資料又是最可靠的一手資料，有必要對MDT測試原理進(jìn)行分析，進(jìn)而通過甄別將這些流度<3的MDT資料應(yīng)用于鉆后地層壓力分析。

1 MDT地層測試原理

MDT測井儀器通過電纜下放到測試深度點(diǎn)，在地面測井采集系統(tǒng)的控制下,利用儀器的推靠裝置將探頭推向測試的儲(chǔ)層，探頭通過自帶的“派克”和地層緊密密封后，探針擊穿泥餅，打開一條由地層通往儀器預(yù)測試室的通道，接著儀器選擇某種預(yù)測試控制模式開啟預(yù)測試室。通過泵抽地層流體，引起地層壓力降，這一壓力降以近似于球面形式向外傳播；壓降結(jié)束后，地層流體中未被擾動(dòng)的部分又向低壓區(qū)流動(dòng)，直至壓力恢復(fù)到原始地層壓力。這一過程中，儀器中設(shè)置的壓力計(jì)(SG、HP或CQG)將全程記錄地層壓力，同時(shí)通過取樣獲得一定數(shù)量地層流體的樣品[10-11]。

2 流度小于3的MDT資料的甄別與應(yīng)用

2.1 西湖凹陷MDT壓力曲線類型

前人研究認(rèn)為，MDT測試壓力曲線類型主要是4種：干點(diǎn)(干測試點(diǎn))、失封(座封失敗點(diǎn))、有效點(diǎn)(壓力恢復(fù)完成)、致密點(diǎn)(壓力恢復(fù)中)[12]。具體到西湖凹陷的這4種MDT測試壓力曲線類型(圖1)，其中，干點(diǎn)和失封點(diǎn)是不可用的點(diǎn)，有效點(diǎn)里流度>3 的點(diǎn)可以反映真實(shí)地層壓力，有效點(diǎn)里流度<3的有效點(diǎn)和致密點(diǎn)意義尚不明確。因此，本次主要研究流度<3的有效點(diǎn)和致密點(diǎn)是否可以用來反映真實(shí)地層壓力。

圖1 西湖凹陷MDT壓力曲線類型Fig.1 Types of MDT pressure curve in Xihu Sag

2.2 流度<3時(shí)MDT的含義

根據(jù)MDT地層測試原理分析，MDT測試值是地層壓力和泥漿柱壓力的綜合體現(xiàn)，地層壓力的貢獻(xiàn)值隨流度的減小而減小，呈“漏斗狀”(圖2)。一般來說流度≥3時(shí)，MDT測試值中地層壓力的貢獻(xiàn)值為100%；當(dāng)流度<3時(shí)，通過對西湖凹陷已鉆井中既有測試數(shù)據(jù)又有MDT數(shù)據(jù)的井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(表1)，發(fā)現(xiàn)可以分為2種情況：流度在1～3之間時(shí)，地層壓力貢獻(xiàn)值一般在60%～90%；流度<1時(shí)，地層壓力貢獻(xiàn)值一般在20%～40%。

圖2 MDT測試中地層壓力貢獻(xiàn)值分析Fig.2 Contribution ratio of formation pressure in MDT test

井名埋深/m流度Pmf/MPaPMDT/MPaPp/MPaσ/%X-14 452.00.5865.666.769.1314 222.51.6155.256.256.671X-24 391.00.3055.250.143.8454 054.01.0044.641.239.162X-34 267.02.5052.546.445.3854 717.00.9063.768.275.239X-43 912.00.3643.942.538.9284 113.00.8244.943.541.339

注：Pp為地層壓力；PMDT為MDT測試獲得的壓力;Pmf泥漿柱壓力；σ為MDT測試值中地層壓力貢獻(xiàn)值

2.3 真實(shí)地層壓力系數(shù)的獲取方法

在明確了流度<3時(shí)的MDT測試值中地層壓力的貢獻(xiàn)值后，利用式

(1)

可獲得真實(shí)地層壓力。式中：Pp為地層壓力，MPa；PMDT為MDT測試獲得的壓力，MPa；Pmf為泥漿柱壓力，MPa；σ為MDT測試值中地層壓力貢獻(xiàn)值。然后利用式

ε=Pp/Ph

(2)

獲得真實(shí)地層壓力系數(shù)。式中：ε為地層壓力系數(shù)。Ph為靜水壓力，MPa。

3 流度小于3的MDT資料應(yīng)用實(shí)例

利用該認(rèn)識對西湖凹陷K構(gòu)造的壓力系統(tǒng)進(jìn)行了分析。

K構(gòu)造位于西湖凹陷某次凹，分為A、B、C 3塊，截止2015年底共有5口鉆井，其中A塊共有3口井：K-1、K-4、K-5，B塊有1口鉆井：K-2，C塊有1口鉆井：K-3(圖3)。該構(gòu)造主要目的層為花港組H3-H6，主要以大套厚層砂巖夾薄層泥巖沉積為主，用于壓力分析的泥巖數(shù)據(jù)點(diǎn)存在不確定性，而反映真實(shí)地層壓力的DST壓力只在K-3井的H5-H7有一個(gè)點(diǎn)，獲得壓力系數(shù)為1.005。根據(jù)現(xiàn)有H3最低圈閉線和氣水界面資料發(fā)現(xiàn)，K構(gòu)造A、B、C塊各自獨(dú)立，各為不同氣藏系統(tǒng)(表2)。那么其壓力系統(tǒng)也可能各不相同，因此C塊的DST壓力結(jié)果不能直接應(yīng)用到A、B塊，而這2塊又沒有得到能反映真實(shí)地層壓力的DST數(shù)據(jù)，因此，通過落實(shí)2塊流度<3的點(diǎn)的MDT資料，使整個(gè)K構(gòu)造壓力分布逐步清晰化。

圖3 K構(gòu)造構(gòu)造圖Fig.3 Tectonic map of structure K

ABC最低圈閉線海拔深度/ m-4 330-4 290-4 310氣水界面海拔深度/ m-4 330-4 288/

3.1 B塊壓力分布特征分析

B塊的K-2井在4 595.98 m有一個(gè)MDT測試點(diǎn)，其泥漿柱壓力66 MPa，MDT測試壓力65.27 MPa，流度1.31，那么地層壓力在MDT測試壓力中的貢獻(xiàn)值在60%～90%，為了使得到的數(shù)據(jù)更可靠，分別按照60%、70%、80%、90%利用式(1)得對應(yīng)的地層壓力為64.78 MPa、64.96 MPa、65.09 MPa、65.19 MPa。再根據(jù)式(2)得相對應(yīng)的地層壓力系數(shù)為1.396、1.400、1.403、1.405，取4個(gè)的平均值為1.40。通過該點(diǎn)壓力系數(shù)進(jìn)行校正，利用泥巖聲波時(shí)差得該井在4 513 m開始發(fā)育超壓，到4 578 m壓力系數(shù)迅速增大到1.4，到井底5 215 m根據(jù)泥漿比重估算壓力系數(shù)為1.47(圖4)。

圖4 K-2井在MDT校正下鉆后壓力分析結(jié)果Fig.4 Post-drilling formation pressure analysis results of K-2 well based on MDT

3.2 A塊壓力分布特征分析

A塊的K-5井同樣在H5層的4 636.99 m有一個(gè)MDT測試點(diǎn)，其泥漿柱壓力56.13 MPa，MDT測試壓力56.63 MPa，流度0.14，可見該點(diǎn)MDT測試值明顯大于泥漿柱壓力，說明該點(diǎn)在欠平衡狀態(tài)下進(jìn)行的MDT測試。也同時(shí)說明地層壓力高于泥漿柱壓力。根據(jù)其流度0.14，估計(jì)地層壓力在MDT測試壓力中的貢獻(xiàn)值為20%～40%，同樣，分別按照20%、30%、40%利用式(1)得對應(yīng)的地層壓力為58.63 MPa、57.80 MPa、57.38 MPa。再根據(jù)式(2)得相對應(yīng)的地層壓力系數(shù)為1.253、1.235、1.226，取3個(gè)的平均值為1.238。由于該井在4 300 m以淺缺失聲波時(shí)差資料，因此鉆后在MDT壓力系數(shù)校正下，綜合利用泥巖聲波時(shí)差和泥巖電阻率估算該井在H5段壓力系數(shù)為1.25(圖5)。

3.3 K構(gòu)造壓力分布特征

同理對K-1井和K-4井進(jìn)行單井鉆后壓力分析。根據(jù)5口井鉆后壓力分析結(jié)果可知K構(gòu)造A、B、C 3塊屬于不同的壓力系統(tǒng)。A塊自H5開始發(fā)育超壓，H5壓力系數(shù)為1.25，H9壓力系數(shù)為1.42。B塊超壓自H5開始發(fā)育，H5壓力系數(shù)為1.41，H9壓力系數(shù)為1.47。C塊至完鉆井深4 770 m(H7)未見明顯壓力異常(圖6)。

4 結(jié) 論

MDT測試值是泥漿柱壓力和真實(shí)地層壓力的綜合體現(xiàn)，在流度≥3時(shí)，地層壓力的貢獻(xiàn)值達(dá)到100%，也就是MDT測試值就是真實(shí)的地層壓力；當(dāng)流度<3時(shí)，真實(shí)地層壓力的貢獻(xiàn)會(huì)隨著流度的減小而減少，整體呈“漏斗狀”。一般來說，根據(jù)西湖凹陷已鉆井揭示的規(guī)律，流度在1～3之間時(shí)，地層壓力貢獻(xiàn)值一般在60%～80%；流度<1時(shí)，MDT測試值中地層壓力的貢獻(xiàn)值一般在20%～40%?？梢岳靡辉淮畏匠踢M(jìn)行求解獲得真實(shí)地層壓力，該方法在西湖凹陷K構(gòu)造得到了成功應(yīng)用，很好地解決了西湖凹陷深層地層孔隙壓力鉆后分析難題。

圖6 K構(gòu)造鉆后地層壓力分析連井對比圖Fig.6 Well section of post-drillingformation pressure of strutureK