MDT测压模块影响因素分析及应用

吴淑琴,李俊国,薛宝印,刘 辉

(中国石油大港油田分公司勘探事业部,天津300280)

MDT测压模块影响因素分析及应用

吴淑琴,李俊国,薛宝印,刘 辉

(中国石油大港油田分公司勘探事业部,天津300280)

为解决2007年大港油田探井模块式地层动态测试仪(MDT)测压成功率偏低影响油气层评价问题,开展了MDT测压模块影响因素分析,研究了MDT测压模块对测量环境的适应性,通过多口井不同井眼环境、钻井液体系、储层物性、钻井工艺条件下测压资料的统计对比,总结了各个因素影响MDT测压效果的规律、测前设计内容,指导了MDT测前精细设计,使测压成功率显著提高。通过实例展示了MDT压力测量在勘探中的应用效果。

模块式地层动态测试仪器;井眼环境;钻井液体系;储层物性;测前设计

0 引 言

模块式地层动态测试仪(MDT,Modular Formation Dynamics Tester)是Schlumberger公司第3代组合式电缆地层测试仪。标准的MDT测试器由电源、液压源、单探针及取样筒等几个模块组成。可选的模块包括多探针模块、多取样筒模块、流动控制模块、泵出模块、光学流体分析模块和双封隔器模块等。该仪器具有测压、流体取样、PVT取样、流体性质实时监测等特点,可以快速准确判断地层流体性质,测压资料可以计算地层流体密度、地层渗透率等物理参数。但MDT在实际测井时受储层物性、井眼环境、钻井液体系、钻井工艺等诸多因素的影响,测井成功率偏低。本文主要针对井眼环境、钻井液体系、储层物性对测压模块影响因素进行了详细分析,确定了MDT测井测前设计内容,并通过具体实例阐述了压力测试在油田勘探中的作用。

1 MDT测压模块的主要影响因素分析

MDT测井仪器常规测压、取样模块最短组合长度是28 m,仪器在静态条件下测量,每个测压点测量时间从几分钟到几小时不等,因此,井眼环境的好坏会直接影响到测压的成功率。本文所述井眼环境主要包括井壁规则程度、泥饼形成质量、钻井液体系等3个方面。

图1 滨海××井测井曲线图

1.1 井壁规则程度与钻井液体系的影响

井壁的规则程度主要影响MDT测压探针与井壁的推靠紧密程度,在井眼不规则处MDT密封板与井壁不能很好地接触,使得密封板不能把井眼与地层封隔,通常会发生坐封失败,此时MDT测到的压力为泥浆柱压力,无法测量地层压力。图1是大港滨海探区的1口预探井在3 745 m及3 750 m附近测压,由于井壁不规则,连续出现坐封失败点,在3 770 m附近井眼规则处取得合格的地层压力资料和流体样品。

统计大港油田2006～2007年20口探井中505个测压点,其中由于井眼不规则引起的坐封失败点103个,占测压点总数的20.4%,说明井眼规则程度是MDT测压成功与否的重要因素之一。

2008年加强了测前设计,在测试前先测量1条双井径曲线,使测压点尽量避开井壁不规则处,使坐封失败率显著降低,测压成功率显著提高,在10口探井中测压367个深度点,其中坐封失效41点,占坐封总数的11.17%,测压成功率达到50.7%。

钻井液体系对MDT测井的影响主要体现在3个方面。

(1)泥浆中固相物质的影响。当泥浆中含固相物质偏高时会使测试滤网被堵。港××井采用硅基防塌钻井液体系,密度1.32 g/cm3,失水量8 mL,黏度60 s。MDT测井时泥浆中的固相物质(含砂量)超过0.3%,导致滤网被堵,测压失败。

(2)泥浆密度、黏度的影响。泥浆密度较高,正压差比较大(>500 psi＊＊非法定计量单位,1 psi=6 894.757 Pa,下同),井壁容易吸附电缆,钻井液黏度较高,井壁会形成较厚的虚泥饼,容易粘卡电缆。表1为Bh28井2次MDT测试过程,采用不同性能泥浆,得到的完全不同的2种结果。MDT仪器第1次下井采用的是抗盐聚合物钻井液体系,比重1.21 g/cm3,黏度120 s,造成电缆粘卡,进行了仪器穿心打捞;第2次下井前进行泥浆性能调整,首先降低了泥浆比重0.01 g/cm3,降低了失水量0.5 mL,调整了泥浆黏度,从120 s降到53 s,并添加了润滑剂,顺利取到压力等资料。

表1 滨海地区Bh28井泥浆调整数据

(3)泥浆在井眼中的稳定程度也是测压是否成功的关键因素。探井钻井过程中,为了保护油气层,大多采用欠平衡钻井。在欠平衡钻井条件下井内泥浆往往处于流动状态,从而造成储层处不能形成有效的泥饼,使MDT测井仪器无法坐封,导致测量失败。表2是对大港某探区在相同地层条件下采用欠平衡钻井和常规钻井测试成功率的比较。表2中明显看出欠平衡钻井条件下测压成功率极低。因此,在欠平衡的井中慎用MDT测井。如果要进行MDT测井必须使井内泥浆达到静止,并形成良好的泥饼后方可测量。

1.2 储层物性对MDT测压的影响

表3是对大港油田上第三系明-馆油组和下第三系东营-沙河街油组2种物性完全不同的地层测压成功率的比较。可以看出,上第三系明-馆组地层测压成功率72.18%,孔隙度偏低的东营-沙河街组地层测压成功率只有29.76%,干测试和超压点明显增多。所谓干测试点就是测点的最终压力恢复不足泥浆柱压力的20%的点。当储层孔隙度和渗透率比较低时,地层压力不能及时传导,从而导致测压失败而出现干测试点;而超压现象则是在过平衡压差钻井过程中,近井筒储层会形成超压带,超压带压力会高于储层孔隙压力,物性好的储层在泥饼形成后,超压带压力会很快与地层压力达到平衡,这样就不会对MDT测压造成影响;低孔隙度低渗透率情况下,由于储层导压能力差,泥饼形成后需要较长的时间恢复,地层压力才能平衡超压。此时,MDT测试的压力不代表储层真实压力。据大港油田20口井探井MDT压力测量统计,上第三系储层干测试点和超压点占测压总点数的20.11%,下第三系占43.4%,物性的影响显而易见。

表2 大港油田滨海地区欠平衡与常规钻井条件下MDT测试统计

表3 MDT测井测压成功率统计

图2 孔隙度与压降流度的关系

图2是地层孔隙度与MDT测井压降流度关系图。根据孔隙度-压降流度统计,MDT测压成功率与地层孔隙度存在正相关的关系,压降流度与地层渗透率成正比,可以代表储层品质。

MDT测压过程中出现的干测试和超压都是无效点,这些无效点与储层品质参数孔隙度有直接的关系。图2(a)是上第三系明-馆地层,可以看出孔隙度大于25%的测量点中基本是压力稳定和近稳定点,孔隙度低于18%的测量点基本都是超压点和干测试点。图2(b)是下第三系东营-沙河街组地层,孔隙度低于17%的储层基本是超压点和干测试点。

2 精细测前设计

提高测压成功率,就要减小和降低井眼环境和钻井液体系、储层品质对测压模块的影响,精细的测前设计和施工是前题。MDT测前设计包括测试井钻井液体系的适应性分析、测压层井壁规则程度摸底、测压点物性、泥质、钙质含量摸底、油层、油藏评价需求、仪器模块选取等。

要求对泥浆取样分析,对泥浆密度、黏度、含砂量进行确认,提出泥浆调整的具体要求;根据测量目的层层系、埋藏深度及储层品质选择合适的仪器模块。品质相对差的储层,选取超大直径探针;疏松砂岩井壁不规则储层,选用双封隔器模块(Mini-DST);普通测压模块在测点选择上要依据井径曲线,避开井壁不规则处,在具体测压施工时先测量双井径曲线,更精确地指导测点选择;应用综合测井曲线及储层品质参数,避开泥质含量高、钙质含量高、孔隙度低的深度点,储层非均质严重时放大综合测井曲线的比例,指导测点施工,还要结合构造、地质、油层评价、油藏评价的需求进行综合分析,设计测压深度和点数。2008年下半年到2009年上半年,大港油田探井MDT压力测试完成16口井,精细的测前设计有效指导了测压施工,没有出现仪器遇卡、电缆粘卡等现象。从表4看出,坐封失败率、干测试等现象降低10%左右,测压成功率达到52.8%。

表4 2008～2009年大港油田16口探井MDT测压成功率统计

3 MDT在油田勘探中的应用实例

滨海、埕海地区是大港油田目前重要的海上勘探领域。为了节约海上探井试油成本,加快勘探节奏,及时确定油藏性质及油气水分布,建立油藏压力资料,为储量计算提供宝贵参数,特别在埕海地区规模化应用了MDT双分隔器模块测井,有效避免了疏松砂岩井壁不规则的影响,在11个层及时确认油层64 m,取得了很好地应用效果。

应用1:图3是Bh24井是大港滨海地区重点探井,层位Ed,储层岩性细,正常压力,属于中孔隙度低渗透率型储层,以前该层系测压均未成功。根据该井情况进行精细测前设计,该井采用抗盐聚合物钻井液体系。根据对泥浆取样化验结果,提出对泥浆需要处理和调整,原泥浆密度1.21 g/cm3,黏度52 s,调整为1.20 g/cm3,黏度54 s,对井壁规则程度进行了摸底,并采用超大直径探针对3 445.8～3 550.4 m层段进行测试,测压22个点,取得18个稳定压力点,测压成功率达到81.8%。确定地层压力系数0.977;91号层和93号层流体密度为0.65 g/mL,经确认为油层;100号层流体密度为0.98 g/mL;103号层流体密度为0.987 g/mL;103号层流体密度为 1.033 g/mL;106号层流体密度为1.105 g/mL,确认为水层。在93号和100号层之间看到明显油水界面。试油结果,射开91号层,套畅,日产油18.8 t。

图3 Bh××井MDT测井地层流体性质判别

图4 Ch××井MDT测井地层流体性质判别

应用2:图4是埕海地区1口风险预探井。为尽快确认该层的储集性质和流体性质,选用MDT测井技术。综合测井资料和钻井证实,该井储层岩性疏松井壁跨塌,常规MDT测压模块无法测试。因此,选用双分隔器(Mini-DST)模块进行测压和泵出取样。抗盐聚合物钻井液体系,泥浆密度、黏度分别为1.10 g/cm3,44 s,为增加井壁稳定程度,将黏度调整为48 s。设计测压16个点,实际测量16个点,得到稳定压力点 13个,测压成功率达到81.25%。图4中14号层应用压力梯度回归,得到地层流体密度为0.54 g/mL,确认为油层。双分隔器(Mini-DST)模块在14号层开泵520 min,泵出流体90 L,含油比例88%,进一步确认为油层。16、17号层压力梯度回归地层流体密度为0.99 g/mL,确认为水层。对14号层进行了射孔试油,日产油21.4 t。

4 结束语

通过对MDT测压模块的影响因素分析,明确了MDT测压时对测量环境的具体要求。

(1)泥浆中不能有石墨、沥青、玻璃微珠等添加剂,固相物质(含砂)不能大于0.2%,黏度低于55 s,必要时加入润滑剂;

(2)测压模块测量时最佳井眼直径21.5 cm,测点处井壁要规则,对于31.4 cm直径的井眼要使用加长推靠器,井壁欠规则可以选用双封隔器模块;

(3)欠平衡钻井泥浆不稳定条件下不能测压,要等到井内泥浆稳定形成良好泥饼后测量,最好选用双封隔器模块;

(4)在储层品质较差的储层,测点要避开泥质、钙质含量高、孔隙度、渗透率低的夹层,选用超大直径探针或双封隔器模块,可以减少干测试和超压现象发生。

通过测压成果实际应用,证明MDT测井具有对储层压力系统、流体性质判别快速、直观的特点,在勘探中得到广泛应用。在应用中作好测前精细设计,充分考虑井眼环境、钻井液体系、钻井工艺、储层品质对MDT测压模块的影响。有针对性地选取探针类型和测试模块,根据地质、油层评价、油藏评价的需求,综合选择测压点,才能提高MDT测压成功率,达到解决地质问题的目的。

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MDT Affecting Factors Analysis and Application

WU Shuqin,LI Junguo,XUE Baoyin,LIU Hui
(Exploration Enterprise of Dagang Oilfield,Tianjin 300280,China)

To solve the problem of lower MDT pressure measurements success rate in 2007 Dagang oilfield loggings,carried out are MDT pressure measurements affecting factors analysis,and researches of the MDT pressure measurements module’s adaptability for the measuring environments.Through statistical comparisons of different borehole conditions,drilling mud systems, reservoir properties and drilling technologies in several wells,summarized are the regulars of factors affecting the pressure measurements,thereby providing a guide for the MDT pre-log design, so that the success rate of MDT has been improved significantly.This paper summarizes the factors affecting MDT pressure measurements and the pre-log designs.Demonstrated are the application results of MDT pressure measurements in the exploration.

Modular Formation Dynamics Tester,borehole conditions,drilling mud system,reservoir property,pre-log design

P631.84

A

2009-10-12 本文编辑 李总南)

1004-1338(2010)04-0393-05

吴淑琴,女,1958年生,高级工程师,从事测井资料油气层评价技术管理和技术方法研究工作。