一种电缆测压数据应用新方法

曹 军，郝仲田，张向前，关 印

（1. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452；2. 中海石油（中国）有限公司天津分公司工程技术作业中心，天津 300452）



一种电缆测压数据应用新方法

曹 军1，郝仲田2，张向前1，关 印1

（1. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452；2. 中海石油（中国）有限公司天津分公司工程技术作业中心，天津 300452）

摘 要：在渤海油田，电缆测压取样技术应用十分广泛。传统的压力数据解释主要是将地层压力与其深度做交会图，线性回归计算流体密度并判断流体界面。此文是基于该方法，在多年从事测压作业经验的基础上发现的一种地层压力系数与深度之间的规律，并推导了压力系数与深度之间的关系式，对关系式进行了一定的讨论，讨论结果恰与事实规律相符，可以作为一种对测压数据进行解释的新方法，获得了几种测压数据的新用途。

关键词：压力系数；深度；测压数据；解释方法

1 电缆测压取样技术

目前，电缆测压取样技术在渤海油田应用十分广泛，其作为探井必测的测井项目，在油气勘探评价过程中发挥着非常重要的作用。电缆测压取样技术顾名思义具有两个主要的作用，一是测取地层压力；二是直接抽取地层流体样品［1］。地层流体样品直观可视，具有充分的说服力；地层压力数据由专业人员利用地层压力的规律进行解释。多年以来，渤海油田对地层压力数据解释的方法主要是将地层压力与其深度做线性回归计算流体密度来区分流体性质并判断流体界面［2-3］。

地层流体密度计算公式［4］：

式中：ρ为地层流体密度，g/cm3；P1和P2分别为深度点D1和D2的地层压力，psi（1 psi=6.895kPa）； 1.422为单位换算系数。

一般情况下利用地层压力与深度做交会图，当回归直线的斜率小于0.98时认为储层是含有油气的，当油较稠时，因密度与水接近，很难区分是纯油还是油水混合物，同时回归线因斜率相近，也很难通过回归线延长线交点准确划分流体界面，在传统的压力数据解释方法出现不确定性的情况下，急需一种新的压力数据解释方法进行补充。如图1左部分为地层压力与深度交会图，图中各点几乎都在同一条直线上，似乎流体性质是相同的，而在图1右部分的地层压力系数与深度交会图上，数据点的分布具有明显差异。

图1 深度与地层压力及地层压力系数交会对比图

2 地层压力系数与深度的规律性关系

在渤海油田直井测压作业过程中，现场用地层压力除以其对应的测量井深，将获得的商称为“地层压力系数”。在多年测压作业过程中发现，在测得的地层压力数据一致性较好的情况下，在同一储层，当流体性质相同时，其地层压力系数与深度点在二者交会图上成直线排列；当流体性质不同时，同一流体性质的压力点，其压力系数与深度同样成直线排列，而且回归直线的延长线交点恰好为流体界面。

为什么地层压力系数与深度也具有线性关系呢？为了研究这个问题，以计算地层流体密度的静水压力公式作为理论依据，在此基础上将压力系数与深度的关系进行推导［4-6］。首先如图2所示，做推导模型，设上部地层厚度为H0，流体密度为ρ0，地层底部压力为P0；又设A点和B点均为储层内任意点，压力系数分别为αA和αB，深度分别为H1和H2，测得的地层压力分别为P1和P2。以深度为横坐标，压力系数为纵坐标做交会图，将AB两点用直线相连，得到的直线斜率设为k。则有如下方程组：

式中：G为重力常数。

通过方程组的推导计算，得到：

因储层一般埋藏较深，H1、H2近似于H0，式（6）变为：

则斜率k为一个常数，可以得出结论：在正常压力系统情况下，同一储层相同流体压力点的压力系数与对应的深度呈线性关系。在异常压力系统情况下，本文暂不做讨论。

图2 计算深度与地层压力系数关系模型示意图

3 应用实例

3.1 分析储层流体性质，寻找流体界面［7-8］

通过上面推导出的式（7），可以看到斜率k的大小主要取决于密度ρ1，在同一压力系统中，储层流体密度不同斜率就不同，反过来可以把压力数据在压力系数与深度交会图上进行线性回归，利用回归直线斜率的不同来区分储层流体性质，而不同流体回归直线的延长线交点既为流体界面。在正常压力系数情况下，ρ0近似于1.02，当储层流体为油气时，密度小于1，斜率为负值，当储层流体为水时斜率近似为0。油气与水回归直线的斜率差异明显，可以清楚的区分油气水层，更利于准确寻找油气水界面。

图3是渤中地区一口探井的常规测井曲线及压力数据与深度的交会图，靠左边的是地层压力系数与深度的交会图，中间的是地层压力与深度的交会图，靠右边的是常规测井曲线。从常规测井曲线上看，1 960～1 976 m层段为明显的顶油底水特征，测井解释油水界面在1 965.9 m；测压作业在该层段测得6个有效压力点，从地层压力系数与深度交会图上可以看到下面三个点近竖直排列，为典型的水层特征，上面三个点也成直线排列，斜率为正值（因深度坐标向下是变大的），为油层特征，两条直线的延长线相交夹角均很大，近似为正交，交点深度位置明显，可以准确的划分油水界面，从多图联动线上可以看到，油水界面位置与常规测井解释是一致的；从地层压力与深度的交会图上同样可以看到明显的水线和油线，但是二者的延长线相交的夹角较小，近似平行，交点深度位置不明确，容易出现偏差。

图3 渤中某井深度与地层压力数据交会图及测井解释

3.2 放大数据之间的规律关系，更适用于解释和检查数据质量

在地层压力系数与深度的交会图上对压力数据进行分析相当于对压力数据进行了放大，压力数据之间的规律性关系表现的更为明显，便于进行压力数据的精细解释，同时因为将数据进行放大的同时也将误差进行了放大，可以清楚地显示数据点质量，有助于剔除不可信的压力点。

图4左边为地层压力与深度交会图，右边为地层压力系数与深度交会图，从图上可以看到地层压力与深度交会图上的所有数据点基本上是成直线排列的，看不出那个数据点读数误差较大，更看不出数据点代表的流体性质有何区别；而在地层压力系数与深度交会图上，明显看出压力点的分布特征：上面三个点和下面三个点的流体性质不同，上面第一个点与后两个点不在一条直线上且靠下，说明可能是有气顶或者测量数据有误差；下面三个数据点靠上的数据点与另两个不完全在一条直线上，说明数据质量有少许偏差。

3.3 单井进行压力系统的分析

结合3.1节的论述，从式（6）不难推导出，在地层压力系数与深度交会图上，同一油水系统的储层完整的压力数据点排列特征为：下部水线为近竖直线，上部油线为斜向上的直线，顶部气线为斜率更大的斜向上的直线。根据这个特征可以对单井储层与储层之间是否是同一油水系统或者中间有隔层进行分析解释。

图4 深度与地层压力及地层压力系数交会图

图5是秦皇岛地区一口探井的常规测井曲线及压力数据与深度的交会图，同样，靠左边的是地层压力系数与深度的交会图，中间的是地层压力与深度的交会图，靠右边的是常规测井曲线。从常规测井曲线上看，从1 075 m到1 120 m之间的储层特征是上部储层为油层，下部储层为水层，那么这部分井段的各个储层是否为同一套油水系统，储层之间是否有隔层，从常规测井曲线和地层压力与深度交会图上是无法进行分析和解释的。在地层压力系数与深度交会图上却可以做单井油水系统和隔层的分析，在图5的地层压力系数与深度的交会图上，绿色线是最上面的油层两个压力数据点的回归直线，红色线是中间厚层油层四个压力数据点回归的直线，蓝色线为底水层两个点的回归直线，黑色线为下部水层三个点的回归直线，绿色线与红色线代表的储层之间隔着两个泥岩层和一个薄层油层，中间无水层，因二者斜率相近，近乎重合，排除数据误差关系，二者应为同一直线，符合同一压力系统中相同流体性质的地层压力系数与深度成直线排列的规律，说明二者之间在井筒外部地层是连通的，属于同一油水系统。但是，同为水层压力数据回归线的蓝色线和黑色线，在地层压力系数与深度交会图上是平行关系，而且连线之间存在很长的距离，可以肯定，二者不可能同为一条直线，说明二者处于不同的油水系统中，不仅在井筒中，而且在井筒以外区域，二者之间存在隔层。

图5 秦皇岛某井深度与地层压力数据交会图及测井解释

4 结论

应用地层压力系数与深度的交会图对测压数据进行解释很巧妙地将压力数据之间另一方面的规律性关系明显地展示出来，并且将内嵌关系有效地进行了放大，便于对压力数据进行精细解释，使解释人员能够清楚地分辨压力数据的准确性，判断储层流体性质及流体界面，还可以进行压力系统分析，是值得向测井解释人员推荐的一种新方法。但是，应用地层压力系数进行准确解释的前提是测量的压力数据要十分准确，建议在实际应用中结合地层压力与深度交会图一起使用，用地层压力与深度交会图做全井段的解释，对部分井段使用地层压力系数与深度交会图做精细解释。

参考文献：

［1］高喜龙，李照延，时丕同. MDT测试技术及其在浅海油气勘探中的应用［J］.油气田测试，2007，16（3）：5-6.

［2］罗兴平，张大勇，王燕，等. MDT单压力点确定油/气/水界面方法［J］.测井技术，2011，35（2）：180-183.

［3］王培虎，郭海敏，周凤鸣，等. MDT压力测试影响因素分析及应用［J］.测井技术，2006，30（6）：561-562.

［4］李新宁，李留中，徐向阳，等.异常地层压力的形成原因及预测方法 ［J］.吐哈油气，2006，11（2）：120-126.

［5］匡立春.电缆地层测试资料应用导论［M］.北京：石油工业出版社，2005.

［6］林梁.电缆地层测试器资料解释理论与地质应用［M］.北京：石油工业出版社，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.

中图分类号：P631.8+1

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.02.062

文章编号：1008-2336（2016）02-0062-04

收稿日期：2015-12-25；改回日期：2016-02-22

第一作者简介：曹军，男，1982年生，硕士，2005年毕业于长江大学勘查技术与工程专业，一直从事测井资料录取解释及相关技术管理工作。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