隨鉆測(cè)壓技術(shù)在綏中36-1油田的應(yīng)用

張 俊

(中海油天津分公司渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院， 天津 300452)

較傳統(tǒng)所采用的電纜測(cè)試獲取地層壓力數(shù)據(jù)方法，隨鉆測(cè)壓技術(shù)有利于控制鉆井成本，提高井壁穩(wěn)定性，幫助識(shí)別儲(chǔ)層，劃分高、低滲透層，識(shí)別流體類型，并且在油藏壓力和流動(dòng)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，可以確定最優(yōu)的生產(chǎn)或注入層位[2]。渤海綏中36-1油田C區(qū)為湖相三角洲沉積，含油砂層多，剖面上多套砂、泥巖互層。2001年8月，開(kāi)始對(duì)該區(qū)域進(jìn)行開(kāi)發(fā)，初期利用邊水及彈性能量開(kāi)發(fā)，從2004年1月起，部分油井轉(zhuǎn)注，采用反九點(diǎn)面積注水開(kāi)發(fā)。生產(chǎn)過(guò)程中從吸水剖面、產(chǎn)液剖面和飽和度測(cè)試剖面發(fā)現(xiàn)縱向上產(chǎn)液、吸水不均衡，層間剩余油分布差異較大。為了摸清各小層砂體間的壓力差異，指導(dǎo)注水井分層注水、優(yōu)化配注，確定油井合理的生產(chǎn)壓差，利用隨鉆測(cè)壓技術(shù)對(duì)加密調(diào)整井進(jìn)行了壓力和流度測(cè)試。

1 隨鉆測(cè)壓工具及工作原理

斯倫貝謝隨鉆測(cè)壓工具StethoScope主要由電池和測(cè)壓模塊等組成，測(cè)壓模塊內(nèi)裝有探針、壓力計(jì)、吸入泵等儀器(圖1)。該工具最大工作壓力138 MPa，最高工作溫度150 °C，能形成最大壓降41.4 MPa，在開(kāi)泵和關(guān)泵條件下都可進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)壓原理是探針刺穿泥餅，進(jìn)入地層，抽取地層流體，形成壓降，并測(cè)試吸入流速，流速可控制在0.2～2.0 mLs，然后停止吸入并測(cè)試地層壓力恢復(fù)(圖2)，從而測(cè)得地層壓力。測(cè)試器探針在井眼位置的儲(chǔ)層可假設(shè)為均質(zhì)、無(wú)限大地層，當(dāng)t→∞時(shí)，探針內(nèi)壓力可用球形流方式表示，見(jiàn)式(1)。

圖1 StethoScope測(cè)壓裝置示意圖

圖2 測(cè)壓原理示意圖

(1)

式中：P(t) —t時(shí)刻探針內(nèi)壓力，MPa；Pf— 地層壓力，MPa；q— 地層流體進(jìn)入探針的流量，Ls；Ωs— 探針形狀因子；rp— 探針半徑，m；Kr和Kz— 分別為地層徑向和垂向滲透率，10-3μm2；μ— 地層流體黏度，mPa·s；fs(t) — 球形流時(shí)間函數(shù)；φ— 地層孔隙度，%；Ct— 綜合壓縮系數(shù)，MPa-1。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 C40井概況

C40井為加密定向調(diào)整井，最大井斜46°，目的層為東營(yíng)組儲(chǔ)層，儲(chǔ)層段長(zhǎng)度130 m，油層總厚度58.5 m，包括7個(gè)小層，12個(gè)砂體。

2.2 測(cè)試過(guò)程

采用鉆具組合為：Φ311.2 mmPDC鉆頭+Φ244.5 mm馬達(dá)(1.15°)+Φ203.2 mm浮閥+Φ209.6 mm ARC+Φ209.6 mm Stethoscope+Φ209.6 mm Telescope+Φ209.6 mm ADN+Φ196.8 mm(FJ+JAR)+ XO+Φ127 mm 加重鉆桿。

該井完鉆后立即短起至目的層頂部，采取從上到下的測(cè)試方式進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)伽馬曲線校深，以消除在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆柱的應(yīng)力狀態(tài)和提管柱過(guò)程中的差別而引起的深度差。確認(rèn)測(cè)點(diǎn)深度后利用支撐活塞座封，測(cè)試時(shí)StethoScope工具探針伸出貼靠井壁，其外部的密封圈緊貼井壁并鎖緊，預(yù)測(cè)試室內(nèi)的馬達(dá)帶動(dòng)其內(nèi)活塞抽吸管線內(nèi)液體后壓力下降情況。當(dāng)探針內(nèi)的壓力低于地層壓力一定值時(shí)，地層內(nèi)的流體進(jìn)入密閉的預(yù)測(cè)試室內(nèi)。剛開(kāi)始，時(shí)間優(yōu)化模式(TOP)進(jìn)行一個(gè)小體積的預(yù)測(cè)試，根據(jù)壓力降落曲線的軌跡判斷壓力是否降至地層壓力之下。在一個(gè)小的壓恢后，緊接著根據(jù)壓力響應(yīng)進(jìn)行一個(gè)大的壓降和壓恢，而后根據(jù)壓力響應(yīng)記錄第二個(gè)壓恢，之后吐出所吸入的地層流體，進(jìn)行下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試(圖3)。StethoScope工具內(nèi)測(cè)試容器的容量為25 mL，每個(gè)測(cè)點(diǎn)共進(jìn)行3次壓降 — 壓恢測(cè)試過(guò)程，總測(cè)試時(shí)間為5 min。

2.3 測(cè)試結(jié)果分析

在測(cè)試時(shí)，由于StethoScope工具下方的儀器上接有一個(gè)馬達(dá)，為了井筒安全，所有測(cè)點(diǎn)均為開(kāi)泵測(cè)試(測(cè)試時(shí)，泥漿保持循環(huán))，馬達(dá)使StethoScope工具產(chǎn)生振動(dòng)，造成測(cè)壓時(shí)，壓力存在一定波動(dòng)，波動(dòng)范圍在0.3 MPa左右。共進(jìn)行了20個(gè)深度點(diǎn)的測(cè)試(表1)，其中3個(gè)測(cè)點(diǎn)為座封失效，一個(gè)測(cè)點(diǎn)為致密，7個(gè)測(cè)點(diǎn)由于壓力波動(dòng)，顯示為近穩(wěn)定，7個(gè)測(cè)點(diǎn)為壓力恢復(fù)穩(wěn)定測(cè)點(diǎn)，2個(gè)測(cè)點(diǎn)為未穩(wěn)定測(cè)點(diǎn)，有效測(cè)點(diǎn)涵蓋了計(jì)劃的14個(gè)測(cè)點(diǎn)。

圖3 1 751.5 m深度處壓力測(cè)試曲線

測(cè)試點(diǎn)質(zhì)量類型統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定7最后壓力恢復(fù)的斜率小于689.5 Pa∕min近穩(wěn)定7最后壓力恢復(fù)的斜率大于689.5 Pa∕min,小于等于13.8 kPa∕min未穩(wěn)定2最后壓力恢復(fù)的斜率大于13.8 kPa∕min致密1流度小于0.1×10-3μm2∕(MPa·s), 壓力恢復(fù)緩慢座封失效3壓力值顯示為井筒壓力,無(wú)地層壓力響應(yīng)

計(jì)劃的14個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。有效測(cè)點(diǎn)測(cè)試地層壓力范圍為11.0～14.6 MPa，環(huán)空泥漿壓力范圍為17.6～18.8 MPa。根據(jù)測(cè)點(diǎn)深度和原始地層壓力系數(shù)可計(jì)算各個(gè)測(cè)點(diǎn)原始地層壓力，及各個(gè)小層壓降范圍0.7～3.3 MPa，層間壓力差異較大，其中2、3小層(即第4～6測(cè)點(diǎn))由于周邊采用水平井開(kāi)發(fā)，地層壓力下降幅度較大，達(dá)3 MPa以上。從地層壓力隨深度變化圖(圖4)可知2、3小層壓力遠(yuǎn)離壓力梯度線，地層壓力低于區(qū)域平均地層壓力，其余小層地層壓力下降幅度為1.0 MPa左右，與區(qū)域平均地層壓降基本吻合，其壓力梯度線與原始?jí)毫μ荻染€平行。

表2 C40井測(cè)試結(jié)果表

圖4 C40井地層壓力隨深度變化

3 層間壓力差異對(duì)油井產(chǎn)能的影響

通過(guò)隨鉆測(cè)壓發(fā)現(xiàn)C40井小層間壓力差異較大，折算到同一基準(zhǔn)面后壓力差異為3 MPa，通過(guò)數(shù)值模擬也為3 MPa。采用數(shù)值模擬方法，建立機(jī)理模型：設(shè)計(jì)4個(gè)小層厚度分別為10、6、9和10 m；地層靜壓為10.5、 11.5、 12.5和 13.5 MPa；滲透率都為2 μm2。從而計(jì)算不同流壓下的產(chǎn)能，分析壓力差異對(duì)產(chǎn)能造成的干擾程度。從比采油指數(shù)隨生產(chǎn)壓差的變化曲線(圖5)可以看到，隨著生產(chǎn)壓差的增大，出油層位增加，比采油指數(shù)增大，當(dāng)生產(chǎn)壓差達(dá)到3.5 MPa后，比采油指數(shù)不再隨壓差的增大而變化，此時(shí)各個(gè)不同壓力的油層均有產(chǎn)出。因此，在目前油田多層合采的開(kāi)發(fā)方式下，建議油井保持較大的生產(chǎn)壓差，才能使低壓層有產(chǎn)量貢獻(xiàn)，同時(shí)，周邊注水井需要加強(qiáng)對(duì)低壓層的注水，恢復(fù)地層壓力。

圖5 比采油指數(shù)隨生產(chǎn)壓差的變化曲線圖

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)StethoScope工具隨鉆測(cè)壓，獲取了C40井各個(gè)砂體的地層壓力和流度數(shù)據(jù)，研究了該區(qū)域地層壓力梯度變化及儲(chǔ)層能量衰竭情況，可有效指導(dǎo)后期該區(qū)采油井采取合理的工作制度，明確注水井需要加強(qiáng)注水的層位，對(duì)提高區(qū)域開(kāi)發(fā)效果起到了重要作用。本井采用開(kāi)泵測(cè)試，測(cè)試壓力存在一定波動(dòng)，建議測(cè)試時(shí)采用關(guān)泵測(cè)試，以提高測(cè)試精度。

[1] 張明杰，李國(guó)軍，郭書(shū)生，等.隨鉆測(cè)壓技術(shù)在高溫高壓大斜度氣井中的應(yīng)用[J].新疆石油天然氣,2012,8(3):45-47.

[2] Mark Proett,Mike Walker,David Welshans,et al.Formation Testing while Drilling,a New Era in Formation Testing[R].SPE84087,2003.