IFPT隨鉆測壓工具的應(yīng)用與研究

賈立鵬，馮恩龍，魏雪蓮，鄭 超

（1.中海油服油田技術(shù)事業(yè)部塘沽作業(yè)公司，天津 300457；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300457；3.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300457）

隨著科技的進(jìn)步，中海油服自主研發(fā)的D+W系統(tǒng)取得了極大的進(jìn)展，除了能提供常規(guī)的自然伽馬、電阻率、中子、密度等測井項目外，在隨鉆地層壓力測試取得了巨大突破[1]。其中隨鉆測壓技術(shù)斯倫貝謝走在最前沿，工具為Stetho Scope，貝克休斯緊隨其后，工具為Tes Trak，哈利巴頓的工具為GeoTap[2-3]。

2019年1月，IPFT在渤海成功商用，隨鉆測壓技術(shù)的成功應(yīng)用，不但打破了國際壟斷，使中國成為全球第三個擁有該技術(shù)的國家，中國海洋石油總公司也成為全球第四、國內(nèi)第一個擁有這項技術(shù)的企業(yè)。

本文通過IFPT隨鉆測壓工具在渤海油田的應(yīng)用研究，進(jìn)一步證實該工具的穩(wěn)定性和適用性。

1 IFPT工具應(yīng)用系統(tǒng)簡介

IFPT工具主要掛接于D+W系統(tǒng)上，由IFPT工具（Integrated Formation Pressure Test）、Drilog?測 井 系 統(tǒng) 儀 器 和MWD（Measurement While Drilling）系統(tǒng)三部分組成。

IFPT工具（圖1）由平衡補(bǔ)償系統(tǒng)、推靠坐封系統(tǒng)、緊密抽吸系統(tǒng)、緊急卸壓系統(tǒng)、液壓動力系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及自動控制系統(tǒng)和電池供電系統(tǒng)七大系統(tǒng)組成，主要提供井眼打開后第一時間的地層壓力和流度數(shù)據(jù)。

Drilog測井系統(tǒng)主要有中控DSM（Downhole Status Monitor） 和ACPR（Array Compensated Propagaion Resistivity Tool）組成，其中DSM主要用來時鐘同步、數(shù)據(jù)的接收和轉(zhuǎn)發(fā)、總線命令的執(zhí)行等，ACPR可進(jìn)行電磁波電阻率和自然伽馬的測量。

圖1 IFPT工具示意圖

MWD系統(tǒng)是由液壓推動式脈沖器或者高速率SVP脈沖器和探管組成，其中液壓推動式脈沖器依靠蘑菇頭和限流環(huán)的配合，產(chǎn)生泥漿壓力脈沖后，立管壓力傳感器采集信號，再通過地面系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、編碼和解碼；探管通過三軸磁通門和三軸加速度計來測量井斜、方位和工具面等參數(shù)，其中數(shù)據(jù)傳輸多采用0.1～40bps的速率來完成。

2 性能對比

IPFT工具性能對比見表1。

表1 國際地層測壓儀器性能對比

3 IFPT測量原理

IFPT工具接收地面發(fā)送的測壓指令后，D+W系統(tǒng)進(jìn)入測壓模式，測壓泵開始工作使探針伸出后推靠坐封在井壁上，依次進(jìn)行四次抽吸過程，數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)將抽吸和恢復(fù)過程中的壓力變化數(shù)據(jù)，發(fā)送到中控DSM，中控再通過MWD泥漿傳輸系統(tǒng)將井下數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嫦到y(tǒng)解碼顯示，圖2為某井地層壓力測試圖。

其中，第一次抽吸是清理管線，聯(lián)通地層，第二次抽吸是調(diào)查預(yù)抽吸，第三次和第四次抽吸是正式抽吸測試，正式抽吸測試是根據(jù)調(diào)查預(yù)抽吸的過程來調(diào)整抽吸速度和抽吸量，完成整個智能模式的壓力測試過程。

圖2 地層測試結(jié)果

4 IFPT工具應(yīng)用

4.1 地層壓力分析

4.1.1 關(guān)鍵壓力點

圖2中P1-P8是地層測壓過程中的8個關(guān)鍵壓力點，P1和P8是測前和測后泥漿壓力，P2是調(diào)查預(yù)抽吸產(chǎn)生的流動壓力，P3是調(diào)查預(yù)抽之后恢復(fù)的壓力，P4和P6是兩次正式抽吸產(chǎn)生的流動壓力，P5和P7是兩次正式抽吸之后恢復(fù)的壓力。一般情況下，將P7作為最終地層壓力。

4.1.2 壓力數(shù)據(jù)表

渤海XX井IFPT工具作業(yè)時，記錄了各種壓力數(shù)據(jù)，便于計算地層相關(guān)信息，見表2。

表2 隨鉆地層測壓數(shù)據(jù)表

4.1.3 計算壓力系數(shù)

地層壓力系數(shù)的根據(jù)公式K=p/（（H-h）*1.422）計算得出。其中，K為地層壓力系數(shù)；p為地層壓力，Psi；H為測點垂深，單位m；h為鉆臺高度，m；1.422為每米水柱的壓強(qiáng)值，Psi。

一般情況下地層壓力系數(shù)在0.95～1.05可視為正常壓力，小于0.95則可視為地層欠壓，超過1.05則可視為地層超壓。泥漿當(dāng)量密度計算方法與之類似，用測前泥漿柱壓力代替地層壓力計算即可。

4.2 施工要點分析

4.2.1 施工要點

（1）測壓點計算。測壓點深度是地層垂深數(shù)據(jù)，在進(jìn)行地層測壓時，需通過井眼軌跡數(shù)據(jù)換算成斜深數(shù)據(jù)，再加上IFPT儀器的零長。

（2）黏卡實驗。到達(dá)測壓點后，循環(huán)兩遍后關(guān)泵做黏卡實驗5min和10min兩組，做完黏卡實驗后，開泵找探針工具面。

（3）校深。下鉆至測壓點下方，然后上提到測點下方鉆桿接箍處，將頂驅(qū)剎車剎死后，測壓工程師向井下工具發(fā)測壓指令。

（4）測壓作業(yè)期間保持鉆具絕對靜止，從測壓指令發(fā)送完成到測壓結(jié)束約15min，測壓期間為避免大排量沖刷井壁，可降低排量，該測壓點測壓結(jié)束后，排量提升至正常排量。

（5）基于IFPT工具探針回收設(shè)計的特征，在井下發(fā)生緊急情況時，可智能回收探針，無法回收時，可直接切斷。

4.2.2 測試流程設(shè)計

IFPT工具現(xiàn)場作業(yè)流程設(shè)計見圖3

圖3 IFPT現(xiàn)場作業(yè)流程

4.3 壓力曲線應(yīng)用分析

4.3.1 壓力數(shù)據(jù)評價

壓力數(shù)據(jù)和壓力曲線傳到陸地，進(jìn)行地層壓力測試質(zhì)量評估和儲層流度計算。圖2中顯示了xx井的IFPT工具內(nèi)存信息。深度：2 103.85m（MD），1 569.06m（TVD），測前泥漿壓力：2 729.40Psi，測后泥漿壓力：2 728.90Psi地層壓力：1 891.47Psi，流度：1.14mD/cp，測試評價：低滲透有效點，測壓抽吸量：2.96c，測壓抽吸速度：0.14cc/s。

經(jīng)分析，實時壓力曲線和內(nèi)存曲線響應(yīng)變化一致，能夠反映地層壓力變化的特征。

4.3.2 壓力數(shù)據(jù)應(yīng)用

根據(jù)地層壓力繪制地層壓力與深度圖和壓力恢復(fù)速率和深度圖，可以計算判斷流體性質(zhì)和計算地層滲透率大小，圖4是某井地層力與深度圖。

圖4 井地層壓力與深度圖

判斷流體性質(zhì)。在實際應(yīng)用中，往往以深度為縱軸，壓力為橫軸做壓力梯度圖。根據(jù)圖4的斜率分析：氣的密度小，壓力剖面上斜率也大，油的密度較大，壓力剖面上斜率也較大，水的密度大壓，力剖面上斜率小，最終，根據(jù)對應(yīng)深度壓力特征判斷流體性質(zhì)。

判斷地層滲透率大小。根據(jù)圖2中，第三次和第四次壓力恢復(fù)的速度不同，恢復(fù)的快慢由地層滲透率大小決定，依次可判斷其滲透率大小。

5 結(jié)論和建議

1）在渤海油田，IFPT工具在不同區(qū)塊表現(xiàn)了較強(qiáng)的適應(yīng)能力，特別是在沙泥巖交互層，大段砂巖、大段泥巖測壓曲線質(zhì)量良好。

2）IFPT工具的測壓曲線能劃分儲層，成功識別油氣水界面。

3）IFPT工具的測壓曲線能判斷地層滲透率大小，判斷油藏物性。

建議。

4）開展IFPT渦發(fā)供電模式研發(fā)與掛接。

5）設(shè)計新式探針膠皮結(jié)構(gòu)和材質(zhì)，以應(yīng)對復(fù)雜地層，提高坐封比率。