李 東，余 強(qiáng)，朱佳音，張 璋，馮恩龍

（1. 中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部，北京 101149；2. 中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

渤海油田開(kāi)發(fā)工作已進(jìn)入全面發(fā)展階段，主力開(kāi)發(fā)層系為新近系明下段、館陶組為主的上組合地層[1]。新近系地層以河流相、淺水三角洲沉積為主，含油砂層多，剖面上呈多套砂泥巖互層，部分區(qū)塊地層橫向連續(xù)性差，非均質(zhì)性強(qiáng)，導(dǎo)致油田開(kāi)發(fā)工作面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。監(jiān)測(cè)地層壓力、判斷地層能量變化程度已成為油田注采方案設(shè)計(jì)調(diào)整工作的重中之重。

隨鉆測(cè)壓技術(shù)是一種在鉆井過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)量地層動(dòng)態(tài)壓力參數(shù)的技術(shù)。應(yīng)用隨鉆測(cè)壓儀器可直接測(cè)量地層壓力、估算地層流體密度、確定油水界面、計(jì)算地層滲透率，在開(kāi)發(fā)調(diào)整井中可用于實(shí)時(shí)分析地質(zhì)動(dòng)態(tài)信息、判斷地層能量變化情況，為油田注采開(kāi)發(fā)方案調(diào)整、指導(dǎo)后續(xù)完井采油工作提供了可靠的地質(zhì)信息。相比傳統(tǒng)的電纜地層測(cè)壓技術(shù)，隨鉆測(cè)壓技術(shù)可有效降低鉆井成本，減少作業(yè)消耗時(shí)間，降低了在大斜度井中使用鉆桿傳輸電纜測(cè)壓工具的潛在作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)[2-8]。本文介紹了一種新型隨鉆測(cè)壓儀IFPT，闡述了儀器的工作原理及作業(yè)制度，經(jīng)驗(yàn)證該儀器在渤海油田實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中取得了良好的效果。

1 IFPT儀器介紹

IFPT是中海油服自研隨鉆Drilog系統(tǒng)中的新型隨鉆地層測(cè)試儀。儀器由電池供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及自動(dòng)控制系統(tǒng)、液壓動(dòng)力系統(tǒng)、精密抽吸系統(tǒng)、緊急卸壓系統(tǒng)、推靠坐封系統(tǒng)與平衡補(bǔ)償系統(tǒng)部分組成（圖1）。儀器外徑為6.75 in，適用于8.5～10.5 in井眼，最大耐溫150 ℃，測(cè)后可實(shí)時(shí)上傳地層壓力、流度、溫度等地質(zhì)數(shù)據(jù)，單次下井可滿足80次測(cè)壓需求。

圖 1 IFPT儀器主體結(jié)構(gòu)Fig. 1 Main structure of IFPT

IFPT利用液壓驅(qū)動(dòng)將活塞推靠臂推靠在井壁上，前部探針伸出并由坐封橡膠推靠坐封在井壁上，探針吸嘴從坐封橡膠中央伸出刺穿泥餅，進(jìn)而起到隔離泥漿的作用。打開(kāi)閥門(mén)后，使地層與儀器內(nèi)部流管相導(dǎo)通，抽吸一定量的地層流體，利用儀器內(nèi)壓力計(jì)來(lái)記錄壓力響應(yīng)情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地層壓力測(cè)量的目的（圖2）。

圖 2 IFPT儀器測(cè)壓工作示意圖Fig. 2 Diagram of IFPT formation pressure testing

2 IFPT測(cè)試制度與作業(yè)流程

IFPT儀器單點(diǎn)測(cè)壓流程（圖3）分三步：

（1）清理管線：探針刺穿泥餅后，少量抽吸以清理管線，使管線與地層連通；

圖 3 IFPT儀器單點(diǎn)測(cè)壓流程示意圖Fig. 3 Diagram of IFPT single point pressure test process

（2）調(diào)查預(yù)測(cè)試：評(píng)估測(cè)試結(jié)果，快速估算流度與地層壓力；

（3）正式測(cè)試：根據(jù)預(yù)測(cè)試結(jié)果，設(shè)定測(cè)壓參數(shù)（抽吸量與抽吸速度）。

系統(tǒng)內(nèi)置地層自適應(yīng)智能測(cè)試技術(shù)，可通過(guò)外推算法與壓降法相結(jié)合評(píng)估地層物性，根據(jù)儲(chǔ)層物性差異選擇最佳的測(cè)試制度。針對(duì)渤海油田地層情況，設(shè)計(jì)常用測(cè)試制度為6種（表1），以實(shí)現(xiàn)地層壓力精準(zhǔn)測(cè)量與提高作業(yè)時(shí)效的目的。

表 1 IFPT儀器設(shè)計(jì)測(cè)試制度（渤海油田）Table 1 Designed testing system of IFPT (Bohai Oilfield)

IFPT儀器測(cè)壓作業(yè)主要流程如下：

（1）根據(jù)隨鉆測(cè)井資料選取測(cè)壓點(diǎn)，優(yōu)先選擇物性較好的深度點(diǎn)，進(jìn)行測(cè)試制度設(shè)計(jì)；

（2）測(cè)試準(zhǔn)備階段，進(jìn)行儀器黏卡測(cè)試，深度校正并調(diào)整工具面角指向高邊工作；（3）將儀器下放至測(cè)壓點(diǎn)后，上提至測(cè)點(diǎn)深度；

（4）通過(guò)下傳指令渦解碼，或通過(guò)開(kāi)關(guān)泵切換模式，啟動(dòng)測(cè)壓工作；

（5）儀器進(jìn)入測(cè)壓工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)上傳狀態(tài)參數(shù)；

（6）測(cè)壓作業(yè)結(jié)束，儀器進(jìn)入休眠狀態(tài)，活動(dòng)儀器，準(zhǔn)備下點(diǎn)測(cè)試作業(yè)；

（7）儀器出井，讀取內(nèi)存數(shù)據(jù)，進(jìn)行測(cè)壓數(shù)據(jù)精細(xì)處理。

3 IFPT隨鉆測(cè)壓典型曲線特征

IFPT典型壓力曲線分以下幾類(lèi)：

（1）有效點(diǎn)：壓力測(cè)試過(guò)程完整，特征點(diǎn)清晰，壓力值數(shù)值穩(wěn)定且恢復(fù)到真實(shí)地層壓力（圖4）；

（2）超壓點(diǎn)：恢復(fù)壓力值接近于鉆井液柱壓力或明顯高于相鄰有效點(diǎn)壓力，該類(lèi)型點(diǎn)不能反應(yīng)地層壓力，可用于估算地層流度（圖5）；

（3）致密點(diǎn)：壓力恢復(fù)緩慢，壓力值難以恢復(fù)到正常地層壓力值，該類(lèi)型點(diǎn)不能反映地層壓力（圖6）；

（4）干點(diǎn)：壓力降落開(kāi)始后，壓力值降至極低，甚至出現(xiàn)零或負(fù)值，沒(méi)有壓力恢復(fù)，該類(lèi)型點(diǎn)不能反映地層壓力（圖7）；

（5）坐封失敗點(diǎn)：壓力測(cè)試期間無(wú)壓降或微弱壓降，壓力值保持為鉆井液靜液柱壓力，該類(lèi)型點(diǎn)不能用于解釋分析（圖8）。

4 IFPT隨鉆測(cè)壓應(yīng)用實(shí)例

4.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)精度驗(yàn)證

圖 4 有效點(diǎn)隨鉆壓力曲線特征Fig. 4 Pressure curve characteristic of valid point while drilling

圖 5 超壓點(diǎn)隨鉆壓力曲線特征Fig. 5 Pressure curve characteristic of SC point while drilling

圖 6 致密點(diǎn)隨鉆壓力曲線特征Fig. 6 Pressure curve characteristic of tight point while drilling

圖 7 干點(diǎn)隨鉆壓力曲線特征Fig. 7 Pressure curve characteristic of dry point while drilling

A井使用IFPT進(jìn)行隨鉆測(cè)壓作業(yè)，表2為隨鉆實(shí)時(shí)測(cè)量壓力數(shù)據(jù)與內(nèi)存后處理壓力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。經(jīng)對(duì)比，IFPT實(shí)時(shí)測(cè)量的泥漿柱壓力、地層壓力與內(nèi)存后處理數(shù)據(jù)一致性較好，測(cè)前泥漿柱壓力誤差-2.03～2.56 psi，測(cè)后泥漿柱壓力誤差-0.27～2.24 psi，地層壓力誤差-1.09～1.57 psi，應(yīng)用IFPT實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能夠滿足壓力點(diǎn)類(lèi)型判斷，對(duì)測(cè)壓作業(yè)方案即時(shí)調(diào)整與現(xiàn)場(chǎng)快速?zèng)Q策工作起到了良好的指導(dǎo)作用。

4.2 計(jì)算地層流度

當(dāng)前IFPT隨鉆測(cè)壓資料主要采用壓降法[9-12]計(jì)算測(cè)壓點(diǎn)流度（滲透率K與泥漿濾液黏度μ之比），該方法影響因素較少，正確選擇壓降開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、壓恢開(kāi)始時(shí)間、解釋時(shí)間及所對(duì)應(yīng)的壓力值即可較為準(zhǔn)確地計(jì)算地層流度數(shù)據(jù)（圖9）。

4.3 流體性質(zhì)驗(yàn)證

圖 8 座封失敗點(diǎn)隨鉆壓力曲線特征Fig. 8 Pressure curve characteristic of lost seal point while drilling

表 2 實(shí)時(shí)測(cè)量壓力與內(nèi)存后處理壓力對(duì)比Table 2 Comparison of real-time measured pressure and memory processed pressure

圖10為B井隨鉆測(cè)壓實(shí)例，前三道分別為伽馬、電阻率與物性曲線道，第四道為地層流度道（MOB），第五道為地層壓力道（PRESS）。MD 1 744～1 778 m段共完成3點(diǎn)測(cè)壓作業(yè)，均為有效點(diǎn)，流度介于（100～1 200 ）×10-3μm2/（mPa·s）間，呈中高滲地層特征。測(cè)井資料顯示該段為一套砂體，內(nèi)含泥質(zhì)薄夾層。將3點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸（圖11），數(shù)據(jù)點(diǎn)分布于同一趨勢(shì)線上，相關(guān)系數(shù)R=0.999 1，驗(yàn)證了3點(diǎn)為同一流體系統(tǒng)，三點(diǎn)回歸流體密度值0.886 g/cm3，反映本套儲(chǔ)層為油層，與電阻率數(shù)值形態(tài)一致，利用測(cè)壓資料回歸的密度值與鄰井流體性質(zhì)一致。

IFPT隨鉆測(cè)壓技術(shù)主要用于油田開(kāi)發(fā)階段，用于檢測(cè)主要儲(chǔ)層壓力數(shù)值變化。相比電纜測(cè)壓，隨鉆測(cè)壓設(shè)計(jì)點(diǎn)數(shù)量較少，但當(dāng)測(cè)壓點(diǎn)數(shù)量足夠時(shí)可用于流體密度回歸與流體識(shí)別工作。

4.4 儲(chǔ)層壓力動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

圖 9 壓降法計(jì)算流度原理示意圖Fig. 9 Schematic diagram of mobility calculation by pressure drop method

圖 10 B井IFPT隨鉆測(cè)壓實(shí)例Fig. 10 An example of IFPT pressure testing in Well B

圖12中第一、二曲線道為伽馬、電阻率道，第三道為流度道，第四道為IFPT測(cè)量地層壓力與原始地層壓力對(duì)比道（紅色PRESSYS為原始地層壓力、藍(lán)色PRESS為IFPT測(cè)量地層壓力），第五道為地層壓力系數(shù)道（測(cè)量地層壓力與靜水壓力之比，圖中GC）。

圖12左C井L44、L50、L70三層測(cè)壓數(shù)據(jù)均大于原始地層壓力，地層壓力系數(shù)分別為1.03、1.05、1.27，L44、L50層呈微超壓，L70為典型超壓層；L42、L56兩層地層壓力系數(shù)為0.97與1.00，地層壓力接近原始地層壓力，反映C井測(cè)壓層段未出現(xiàn)明顯壓力衰竭情況。

圖12右D井L44、L50三層地層壓力系數(shù)分別為1.06與1.05，與C井兩層壓力系數(shù)接近，L72、L88、L94三層測(cè)量地層壓力明顯低于原始地層壓力，地層壓力系數(shù)分別為0.87、0.80、0.86，三層均見(jiàn)不同程度衰竭情況，后續(xù)應(yīng)加強(qiáng)下部小層注水開(kāi)發(fā)力度，保證地層能量充足。

圖 11 B井IFPT流體密度回歸實(shí)例Fig. 11 An example of fluid density regression in Well B

利用IFPT隨鉆測(cè)壓資料可以較為直觀地判斷各油組小層的地層壓力變化，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)層能量衰竭情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)估，為后續(xù)泥漿體系調(diào)整、分層配注求產(chǎn)工作提供了重要的參考依據(jù)[13-15]。

5 結(jié)論

本文介紹了IFPT新型隨鉆測(cè)壓儀的工作原理、測(cè)試制度與工作流程，對(duì)比驗(yàn)證了實(shí)時(shí)與內(nèi)存壓力數(shù)據(jù)的測(cè)量精度。自2019年投入商用以來(lái)，經(jīng)10井次實(shí)例驗(yàn)證，IFPT隨鉆測(cè)壓儀在物性評(píng)價(jià)、流體性質(zhì)驗(yàn)證與儲(chǔ)層壓力動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作中取得良好效果，具備廣闊的應(yīng)用前景。

圖 12 IFPT壓力監(jiān)測(cè)對(duì)比實(shí)例Fig. 12 A comparison example of IFPT pressure monitoring