基于MDT流度小于3的钻后地层压力分析

张书平，刘 云

(中海石油(中国)有限公司 上海分公司，上海 200335)

引 言

西湖凹陷普遍发育超压，前人研究认为超压主要发育在西斜坡平湖组和中央反转构造带花港组，超压起始深度分布在3 300～4 500 m，超压成因以有机质生烃为主[1-2]。同时，研究发现准确的钻前压力预测是保障钻井安全和降低钻井成本的根本，而钻后压力分析结果是提高钻前压力预测结果的基础[3]。近年来，由于钻探主要目的层大都为深层-超深层的低孔低渗地层[4-5]，致使钻后压力分析面临诸多挑战：(1)常规地层可以用来校正地层孔隙压力的泥浆比重在低孔低渗地层失去作用，因为低渗地层为储层保护，一般选择“欠平衡-近平衡”钻井[6-7]；(2)用海上深层的钻后压力校正的DST(Drill-stem-testing)资料很少或者几乎没有；(3)花港组大套厚层砂岩夹薄层泥岩的沉积特征，使得用来钻后分析的泥岩声波时差提取点较少，并且存在不确定性。在这种情况下，如何应用已有资料，进行准确的钻后压力分析，是目前提高钻前压力预测结果的重中之重。

MDT(Modular Formation Dynamics Tester)资料可以用来分析地层流度、油气水类型、地层压力、气水界面[8-9]等，其中用于地层压力分析时，一般认为流度≥3才能反映真实地层压力，<3时易受泥浆柱压力影响，一般不予应用。但是，西湖凹陷深层大多数MDT的流度<3，而这些流度资料又是最可靠的一手资料，有必要对MDT测试原理进行分析，进而通过甄别将这些流度<3的MDT资料应用于钻后地层压力分析。

1 MDT地层测试原理

MDT测井仪器通过电缆下放到测试深度点，在地面测井采集系统的控制下,利用仪器的推靠装置将探头推向测试的储层，探头通过自带的“派克”和地层紧密密封后，探针击穿泥饼，打开一条由地层通往仪器预测试室的通道，接着仪器选择某种预测试控制模式开启预测试室。通过泵抽地层流体，引起地层压力降，这一压力降以近似于球面形式向外传播；压降结束后，地层流体中未被扰动的部分又向低压区流动，直至压力恢复到原始地层压力。这一过程中，仪器中设置的压力计(SG、HP或CQG)将全程记录地层压力，同时通过取样获得一定数量地层流体的样品[10-11]。

2 流度小于3的MDT资料的甄别与应用

2.1 西湖凹陷MDT压力曲线类型

前人研究认为，MDT测试压力曲线类型主要是4种：干点(干测试点)、失封(座封失败点)、有效点(压力恢复完成)、致密点(压力恢复中)[12]。具体到西湖凹陷的这4种MDT测试压力曲线类型(图1)，其中，干点和失封点是不可用的点，有效点里流度>3 的点可以反映真实地层压力，有效点里流度<3的有效点和致密点意义尚不明确。因此，本次主要研究流度<3的有效点和致密点是否可以用来反映真实地层压力。

图1 西湖凹陷MDT压力曲线类型Fig.1 Types of MDT pressure curve in Xihu Sag

2.2 流度<3时MDT的含义

根据MDT地层测试原理分析，MDT测试值是地层压力和泥浆柱压力的综合体现，地层压力的贡献值随流度的减小而减小，呈“漏斗状”(图2)。一般来说流度≥3时，MDT测试值中地层压力的贡献值为100%；当流度<3时，通过对西湖凹陷已钻井中既有测试数据又有MDT数据的井进行统计(表1)，发现可以分为2种情况：流度在1～3之间时，地层压力贡献值一般在60%～90%；流度<1时，地层压力贡献值一般在20%～40%。

图2 MDT测试中地层压力贡献值分析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为地层压力；PMDT为MDT测试获得的压力;Pmf泥浆柱压力；σ为MDT测试值中地层压力贡献值

2.3 真实地层压力系数的获取方法

在明确了流度<3时的MDT测试值中地层压力的贡献值后，利用式

(1)

可获得真实地层压力。式中：Pp为地层压力，MPa；PMDT为MDT测试获得的压力，MPa；Pmf为泥浆柱压力，MPa；σ为MDT测试值中地层压力贡献值。然后利用式

ε=Pp/Ph

(2)

获得真实地层压力系数。式中：ε为地层压力系数。Ph为静水压力，MPa。

3 流度小于3的MDT资料应用实例

利用该认识对西湖凹陷K构造的压力系统进行了分析。

K构造位于西湖凹陷某次凹，分为A、B、C 3块，截止2015年底共有5口钻井，其中A块共有3口井：K-1、K-4、K-5，B块有1口钻井：K-2，C块有1口钻井：K-3(图3)。该构造主要目的层为花港组H3-H6，主要以大套厚层砂岩夹薄层泥岩沉积为主，用于压力分析的泥岩数据点存在不确定性，而反映真实地层压力的DST压力只在K-3井的H5-H7有一个点，获得压力系数为1.005。根据现有H3最低圈闭线和气水界面资料发现，K构造A、B、C块各自独立，各为不同气藏系统(表2)。那么其压力系统也可能各不相同，因此C块的DST压力结果不能直接应用到A、B块，而这2块又没有得到能反映真实地层压力的DST数据，因此，通过落实2块流度<3的点的MDT资料，使整个K构造压力分布逐步清晰化。

图3 K构造构造图Fig.3 Tectonic map of structure K

ABC最低圈闭线海拔深度/ m-4 330-4 290-4 310气水界面海拔深度/ m-4 330-4 288/

3.1 B块压力分布特征分析

B块的K-2井在4 595.98 m有一个MDT测试点，其泥浆柱压力66 MPa，MDT测试压力65.27 MPa，流度1.31，那么地层压力在MDT测试压力中的贡献值在60%～90%，为了使得到的数据更可靠，分别按照60%、70%、80%、90%利用式(1)得对应的地层压力为64.78 MPa、64.96 MPa、65.09 MPa、65.19 MPa。再根据式(2)得相对应的地层压力系数为1.396、1.400、1.403、1.405，取4个的平均值为1.40。通过该点压力系数进行校正，利用泥岩声波时差得该井在4 513 m开始发育超压，到4 578 m压力系数迅速增大到1.4，到井底5 215 m根据泥浆比重估算压力系数为1.47(图4)。

图4 K-2井在MDT校正下钻后压力分析结果Fig.4 Post-drilling formation pressure analysis results of K-2 well based on MDT

3.2 A块压力分布特征分析

A块的K-5井同样在H5层的4 636.99 m有一个MDT测试点，其泥浆柱压力56.13 MPa，MDT测试压力56.63 MPa，流度0.14，可见该点MDT测试值明显大于泥浆柱压力，说明该点在欠平衡状态下进行的MDT测试。也同时说明地层压力高于泥浆柱压力。根据其流度0.14，估计地层压力在MDT测试压力中的贡献值为20%～40%，同样，分别按照20%、30%、40%利用式(1)得对应的地层压力为58.63 MPa、57.80 MPa、57.38 MPa。再根据式(2)得相对应的地层压力系数为1.253、1.235、1.226，取3个的平均值为1.238。由于该井在4 300 m以浅缺失声波时差资料，因此钻后在MDT压力系数校正下，综合利用泥岩声波时差和泥岩电阻率估算该井在H5段压力系数为1.25(图5)。

3.3 K构造压力分布特征

同理对K-1井和K-4井进行单井钻后压力分析。根据5口井钻后压力分析结果可知K构造A、B、C 3块属于不同的压力系统。A块自H5开始发育超压，H5压力系数为1.25，H9压力系数为1.42。B块超压自H5开始发育，H5压力系数为1.41，H9压力系数为1.47。C块至完钻井深4 770 m(H7)未见明显压力异常(图6)。

4 结 论

MDT测试值是泥浆柱压力和真实地层压力的综合体现，在流度≥3时，地层压力的贡献值达到100%，也就是MDT测试值就是真实的地层压力；当流度<3时，真实地层压力的贡献会随着流度的减小而减少，整体呈“漏斗状”。一般来说，根据西湖凹陷已钻井揭示的规律，流度在1～3之间时，地层压力贡献值一般在60%～80%；流度<1时，MDT测试值中地层压力的贡献值一般在20%～40%。可以利用一元一次方程进行求解获得真实地层压力，该方法在西湖凹陷K构造得到了成功应用，很好地解决了西湖凹陷深层地层孔隙压力钻后分析难题。

图6 K构造钻后地层压力分析连井对比图Fig.6 Well section of post-drillingformation pressure of strutureK