劉如明，余 涵，張國(guó)強(qiáng)，夏良冰

（1.中海石油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)公司，天津 300452；2.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300452）

電纜地層測(cè)試是證實(shí)儲(chǔ)層流體性質(zhì)、進(jìn)行儲(chǔ)層評(píng)價(jià)最為直接有效的方法之一，在海上油田勘探作業(yè)中，發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。但是，在油田的評(píng)價(jià)和開發(fā)中，定向井的電纜地層測(cè)試作業(yè)受井斜的限制，實(shí)施難度較大。一方面，井斜較大時(shí)電纜地層測(cè)試儀器受井眼軌跡影響容易出現(xiàn)下放遇阻和上提遇卡，甚至由于井斜太大造成電纜地層測(cè)試無(wú)法實(shí)施；另一方面，在定向井進(jìn)行電纜取樣作業(yè)時(shí)，由于儀器需長(zhǎng)時(shí)間靜止，儀器及電纜極易發(fā)生吸附卡，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高[2]。在渤海某油田X 井，由于井斜太大電測(cè)地層測(cè)試作業(yè)無(wú)法實(shí)施。為了落實(shí)疑難層流體性質(zhì)，首次使用了Baker Hughes 公司的隨鉆測(cè)壓取樣儀器FASTrak HD（以下簡(jiǎn)稱FTK)儀器，安全高效完成取樣作業(yè)，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 儀器原理

FTK 儀器是Baker Hughes 公司研制的隨鉆測(cè)壓取樣儀器，該儀器在保留隨鉆測(cè)壓儀器Testrak測(cè)壓功能的同時(shí)[3]，還具備了取樣能力。當(dāng)前國(guó)內(nèi)只有外徑6.75 in 的儀器，適用于8.375～11.75 in的井眼，可在150 °C 連續(xù)作業(yè)。作業(yè)時(shí)需鉆井液持續(xù)的循環(huán)，鉆井液排量1.4～3.4 m3/min。

該儀器為模塊化設(shè)計(jì)，主要分為供電模塊、流體分析模塊、樣桶模塊和流體出口模塊，儀器結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。供電模塊可以在鉆井液循環(huán)時(shí)利用渦輪發(fā)電為儀器串提供電力；流體分析模塊集成了探針、流體分析傳感器和壓降泵三部分，常用探針有常規(guī)探針、大臉探針和橢圓探針三種類型；流體分析傳感器與Baker Hughes 的電纜地層測(cè)試儀器RCI（Reservoir Characterisation Instrument）配置相同，可以實(shí)時(shí)測(cè)量所泵抽流體的溫度、壓力、密度、黏度、聲速和折射系數(shù)[4]，并以此為基礎(chǔ)計(jì)算壓縮系數(shù)和氣油比等參數(shù)，為流體性質(zhì)實(shí)時(shí)分析提供依據(jù)[5]；壓降泵有兩種型號(hào)，分別可以提供8 700 psi 和4 300 psi 的壓降，最高泵速分別可達(dá)12.5 mL/s 和25 mL/s，一個(gè)沖程均為100 mL。每個(gè)樣桶模塊可攜帶4 個(gè)PVT 樣桶入井，每個(gè)樣桶容積約750 mL，一次最多4 個(gè)樣桶模塊組合入井，提供16 個(gè)取樣樣桶。

圖1 FTK 儀器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of FTK

2 取樣流程

隨鉆測(cè)壓作業(yè)流程已相對(duì)成熟，本文只對(duì)取樣流程進(jìn)行簡(jiǎn)述[6-8]。

（1）井口組合及檢查：組合完鉆具后，對(duì)儀器初始化，使用蒸餾水沖洗儀器內(nèi)部流體管線并做憋壓實(shí)驗(yàn)，最后安裝測(cè)壓探針，大臉探針適用于疏松易出砂儲(chǔ)層，橢圓探針適用于物性較差的儲(chǔ)層。

（2）校深：在取樣井段復(fù)測(cè)自然伽馬曲線，以鉆進(jìn)時(shí)的自然伽馬曲線為基準(zhǔn)進(jìn)行深度校正，確保取樣深度準(zhǔn)確。

（3）黏卡試驗(yàn)：在開泵循環(huán)的情況下，在取樣點(diǎn)附近保持鉆具靜止分別做10 min、15 min 和20 min 的黏卡試驗(yàn)，觀察鉆具的黏卡情況，每次黏卡試驗(yàn)的時(shí)間可根據(jù)實(shí)際黏卡情況進(jìn)行調(diào)整。若兩個(gè)取樣點(diǎn)間隔較遠(yuǎn)，建議每個(gè)點(diǎn)坐封前分別進(jìn)行黏卡試驗(yàn)。

（4）坐封泵抽：到達(dá)取樣深度后，調(diào)整工具面，使探針在井眼高邊坐封。坐封成功后，首先進(jìn)行一次測(cè)壓作業(yè)，評(píng)估取樣點(diǎn)流度，記錄地層壓力，然后結(jié)合壓降情況選擇合適的泵速進(jìn)行泵抽，取樣期間若無(wú)緊急情況嚴(yán)禁活動(dòng)鉆具。

（5）灌樣：通過實(shí)時(shí)流體分析參數(shù)對(duì)泵抽流體進(jìn)行判斷，主要參數(shù)包括流體密度、聲波時(shí)差、黏度、壓縮系數(shù)、泵抽流度和折射系數(shù)。當(dāng)流體純度達(dá)到取樣目的時(shí)，關(guān)閉流體出口閥，打開某樣桶閥進(jìn)行灌樣，灌樣結(jié)束后關(guān)閉樣桶，打開出口閥，解封，結(jié)束該點(diǎn)取樣。

（6）出井轉(zhuǎn)樣：起鉆至井口，關(guān)閉樣桶前機(jī)械閥，打開泄壓閥泄壓，并下載數(shù)據(jù)，拆卸樣桶，進(jìn)行轉(zhuǎn)樣。

3 應(yīng)用實(shí)例

渤海首次作業(yè)油田的主要目的層為明化鎮(zhèn)組，其中X 井為開發(fā)評(píng)價(jià)井，在落實(shí)明化鎮(zhèn)組目標(biāo)砂體含油性的同時(shí)，兼探館陶組上部潛力砂體。因在館陶組鉆遇較好油氣顯示，需進(jìn)行取樣作業(yè)證實(shí)顯示段流體性質(zhì)，館陶組顯示段錄測(cè)組合圖見圖2。由于本井井斜達(dá)50°，電纜取樣作業(yè)無(wú)法實(shí)施，選用FASTrak HD 進(jìn)行取樣作業(yè)。

圖2 X 井取樣層段錄測(cè)組合圖Fig.2 Mud logging and logging combination diagram of well X

按照設(shè)計(jì)首先在3 069.0 m 嘗試取樣并證實(shí)流體性質(zhì)，若3 069.0 m 為油層，則在3 073.5 m 取樣；若3 069.0 m 含地層水，則在3 066.0 m 取樣。由于館陶組儲(chǔ)層容易出砂，選用大臉探針，同時(shí)攜帶8 個(gè)樣桶入井。首先在3 069.0 m 嘗試取樣，地層壓力3 501.67 psi，流度為42.2 ×10-3μm2/(mPa·s)，開始泵抽后發(fā)現(xiàn)聲波時(shí)差和密度兩個(gè)參數(shù)異常，無(wú)法準(zhǔn)確反映當(dāng)前流體性質(zhì)。隨著泵抽的進(jìn)行，流體黏度由12.9 mPa·s 降低至6.5 mPa·s 并趨于穩(wěn)定，泵抽流度由50×10-3μm2/(mPa·s)升高至96.45×10-3μm2/(mPa·s)并趨于穩(wěn)定（圖3），為水樣特征；由于流體密度不穩(wěn)定呈鋸齒狀，分析當(dāng)前流體含部分油。當(dāng)泵抽至200 min，泵出流體77.3 L 時(shí)，灌樣，結(jié)束該點(diǎn)取樣。

圖3 3 069.0 m 取樣參數(shù)圖Fig.3 Sampling parameter diagram of 3 069.0 m

根據(jù)實(shí)時(shí)流體參數(shù)分析3 069.0 m 含地層水，下一取樣點(diǎn)選擇3 066.0 m，該點(diǎn)地層壓力3 499.85 psi，流度：51.31×10-3μm2/(mPa·s)。該點(diǎn)泵抽時(shí)聲波時(shí)差和密度參數(shù)仍然失真，當(dāng)泵抽至100 min、泵出流體17.6 L 時(shí)，折射系數(shù)由1.347 升高至1.477；黏度本來為下降趨勢(shì)，突然由4.8 mPa·s 升高至6.3 mPa·s；泵抽流度由53×10-3μm2/(mPa·s)降低至21.3×10-3μm2/(mPa·s)（圖4），均為油突破特征。因泵抽壓降為600 psi，為防止漏封，當(dāng)泵抽至240 min、泵出56.25 L 時(shí)，參數(shù)趨于平穩(wěn)，分析當(dāng)前流體以油為主，灌備用樣。繼續(xù)泵抽至265 min，灌最終PVT 樣，結(jié)束取樣作業(yè)。

圖4 3 066.0 m 取樣參數(shù)圖Fig.4 Sampling parameter diagram of 3 066.0 m

儀器出井后進(jìn)行轉(zhuǎn)樣，3 069.0 m 樣桶容積750 mL，其中油500 mL，水250 mL，水的氯根含量為11 000 mg/L，鉆井液氯根為98 000 mg/L，證實(shí)3 069.0 m 儲(chǔ)層為油水同層。3 066.0 m 的備用樣轉(zhuǎn)樣結(jié)果為750 mL 油，不含水和濾液，證實(shí)3 066.0 m 儲(chǔ)層為油層。

4 FTK 優(yōu)劣分析

FTK 可獲取真實(shí)地層壓力以及原始地層流體，為油田開發(fā)提供最關(guān)鍵最直觀的數(shù)據(jù)，并且作業(yè)不受井斜影響。該儀器泵抽取樣時(shí)允許持續(xù)的泥漿循環(huán)，能夠更好地避免井控和鉆具黏卡風(fēng)險(xiǎn)。X 井取樣作業(yè)中鉆具在第二個(gè)取樣點(diǎn)靜止時(shí)間約5 h，未發(fā)生黏卡。另外，該儀器綜合作業(yè)能力與RCI 相當(dāng)，有豐富多樣的流體識(shí)別傳感器，為實(shí)時(shí)快速判斷流體性質(zhì)提供了參數(shù)依據(jù)。

但是，該儀器仍有不足。首先，泵抽取樣時(shí)儲(chǔ)層流體在經(jīng)過流體分析模塊之后才進(jìn)入壓降泵，實(shí)時(shí)分析的流體未分相，為混相流，導(dǎo)致不能通過實(shí)時(shí)參數(shù)判斷當(dāng)前流體的含油量[9-10]。另外，在X 井的作業(yè)中，密度和聲波時(shí)差參數(shù)均發(fā)生異常，儀器穩(wěn)定性需進(jìn)一步提高。

5 結(jié)論

（1）FTK 的成功應(yīng)用為定向井和復(fù)雜井況井的測(cè)壓取樣提供了新的作業(yè)方式，使測(cè)壓取樣作業(yè)不再受限于井眼軌跡，有效規(guī)避了電纜地層測(cè)試的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

（2）實(shí)踐證明：泵抽取樣時(shí)儲(chǔ)層流體先經(jīng)過

壓降泵分異，然后再經(jīng)過流體分析模塊進(jìn)行識(shí)別，可以利用實(shí)時(shí)參數(shù)判斷當(dāng)前流體的含油量，從而提高取樣效率，在后續(xù)的儀器研發(fā)升級(jí)工作中可以進(jìn)行深入研究。

（3）隨著渤海油田的開發(fā)評(píng)價(jià)，定向探井和評(píng)價(jià)井會(huì)逐步增多，隨鉆測(cè)壓取樣工具將會(huì)有越來越廣泛的應(yīng)用。