電纜地層測試聚焦探針在渤海地區的應用

張國強 許 兵 潘福熙 郝仲田

（中海石油（中國）有限公司天津分公司）

渤海地區普遍存在稠油、低滲透性、高壓差等油氣井測試上的疑難地層，對這類地層進行電纜地層測試，會受到泥漿濾液粘度及侵入程度、儲層厚度和滲透性等地層因素，以及測試器泵效、探針類型、取樣模式等儀器因素的影響［1－2］，使得電纜地層測試的取樣純度較低，泵抽時間較長。目前國內外最常用的幾種電纜地層測試器（如MDT、RCI、FET、ERCT等），其泵效及主要性能基本相同，在上述問題的解決上沒有較大差別。我們在國內首次采用了斯倫貝謝公司最新研制的聚焦探針，它改進了傳統探針的取樣模式。經過多口井的實際應用驗證，聚焦探針能夠以較短的抽排時間獲取純度更高的地層流體樣品，同時也減小了電纜地層測試器遇卡的風險，尤其適合于稠油、低滲透性、高壓差等疑難地層。

1 取樣模式的改進

傳統探針的取樣模式是在電纜地層測試器下放到設計深度后座封封隔器，封隔器中心的探針刺透泥餅，與地層建立流體通道，封隔器周圍的膠皮和泥餅使其與井筒內的泥漿隔開，首先進行取樣前的地層壓力測試，然后開泵抽排地層流體。根據錐形流理論，對于傳統探針（圖1a），未被污染的真實地層流體以錐進形式從探針中心流入，同時泥漿濾液等污染流體從周圍流入，與真實地層流體一起被實時流體分析檢測，當污染程度降至可以接受的標準時打開取樣筒取樣。因此利用傳統探針獲得的地層流體樣品必然會混有部分泥漿濾液等污染流體，取樣純度相對較低。

圖1 傳統探針和聚焦探針取樣模式示意圖

聚焦探針外部設計了一個環形槽（圖1b），且聚焦探針的中心和外環部分各配有1套獨立的管線、泵抽模塊和實時流體分析系統。聚焦探針儀器串如圖2a所示，在錐進流形式下，未被污染的真實地層流體從聚焦探針中心流入，部分未被污染的真實地層流體和周圍泥漿濾液等污染流體從聚焦探針外環流入，聚焦探針的2套管線之間由旁通閥隔離或連通，使地層流體有以下3種流動模式：

圖2 聚焦探針儀器串及分流模式

（1）向下混流 打開2套管線之間的旁通閥，僅用下泵（MDT泵出模塊2）向下泵抽，聚焦探針中心和外環的流體混合流向下部的MDT光學流體分析模塊2，進行實時流體分析，此時上部的MDT光學流體分析模塊1由于沒有流體經過而不起作用（圖2a）。

（2）向上混流 打開2套管線之間的旁通閥，僅用上泵（MDT泵出模塊1）向上泵抽，聚焦探針中心和外環的流體混合流向上部的MDT光學流體分析模塊1，進行實時流體分析，此時下部的MDT光學流體分析模塊2由于沒有流體經過而不起作用（圖2a）。

（3）上下分流 關閉2套管線之間的旁通閥，上泵、下泵同時泵抽（圖2b），此時2套管線之間是隔離的，未被污染的真實地層流體由聚焦探針中心流向上部的MDT光學流體分析模塊1，作為實際取樣檢測，并在該部位取樣；混有泥漿濾液的部分地層流體由聚焦探針外環流向下部的MDT光學流體分析模塊2，一般不在該部位取樣，僅由MDT光學流體分析模塊2進行輔助檢測。因此，聚焦探針取樣模式可以取到相對純度更高的地層流體樣品。

2 聚焦探針在渤海地區的應用

2.1 非疑難地層聚焦探針與傳統探針應用效果對比

渤海地區A1井泥漿靜液柱壓力和地層壓力之間的壓差為6.8 MPa，地層滲透率為630 mD，取樣條件相對較好，取樣時壓降不到1.5 MPa。圖3為A1井采用MDT傳統探針取樣時得到的光學流體分析氣油比圖，其氣油比（脫色、脫水后的光學流體分析氣油比）隨時間逐漸增長而緩慢增大但未達到穩定，最終取樣結果泥漿濾液含量為6%。在該區塊A2井同一層位使用了聚焦探針取樣，圖4為A2井采用聚焦探針取樣時得到的光學流體分析氣油比圖，首先采用混合向下的模式抽排清井，在泵抽時間約1 500 s時改用混合向上的模式，在泵抽時間約2 100 s時采用上下分流模式。從圖4a可以看出，當采用分流模式后其氣油比很快達到穩定，比A1井節省了約40 min的泵抽時間，最終取樣結果泥漿濾液含量為1%。這說明對于非疑難地層，聚焦探針可以用比傳統探針更短的泵抽時間獲取純度更高的地層流體樣品。

圖3 渤海地區A1井光學流體分析光子密度和氣油比曲線圖

2.2 疑難地層聚焦探針應用效果

2.2.1 低滲透性地層

渤海地區B井滲透性較差，測井解釋該井地層滲透率為37 mD，靜液柱和地層之間的壓差為6.4 MPa，取樣時壓降較大。圖5為B井采用聚焦探針取樣時得到的光學流體分析氣油比圖，首先采用混合向下的模式抽排清井，此時光學流體分析模塊2的氣油比隨時間增長而逐漸增大（圖5a），光學流體分析模塊1的氣油比沒有變化（圖5b），因為此時沒有流體從模塊1中流過；在泵抽時間約7 500 s時改用混合向上的模式，此時光學流體分析模塊1的氣油比隨時間逐漸增長而增大，光學流體分析模塊2的氣油比停止變化；在泵抽時間約12 000 s時采用上下分流模式，雙泵同抽，光學流體分析模塊1的氣油比大幅度增大然后趨于穩定，說明泥漿濾液已經基本抽排干凈，取樣結果泥漿濾液含量為2%，而此時光學流體分析模塊2的氣油比仍在增大，證明聚焦探針在低滲透性地層也可以更快地獲取純度更高的地層流體樣品。

2.2.2 高壓差地層

渤海地區C井靜液柱和地層之間的壓差較大，達20.7 MPa，泥漿侵入較深，取樣條件很差。圖6是C井采用聚焦探針取樣時得到的光學流體分析氣油比圖，首先采用混合向上的模式抽排清井，在抽了約48 000 m L流體（泵抽時間大約5 200 s）時以混流的模式取得樣品1，然后采用上下分流模式，雙泵同抽。從圖6可以看出，雖然分流后氣油比大幅度增大，但由于侵入太深、壓差太大損害泵效，所以氣油比還沒有穩定，仍在緩慢增大；在抽了約72 000 m L流體（泵抽時間大約9 400 s）時又取得樣品2，這2個樣品的化驗結果為：樣品1泥漿濾液含量為54%，樣品2泥漿濾液含量為4%，證明聚焦探針在高壓差地層也能取得純度相對較高的地層流體樣品。

圖6 渤海地區C 井光學流體分析光子密度和氣油比曲線圖

3 傳統探針與聚焦探針的適用性

傳統探針取樣通常要求自然伽馬讀值小于75 API、密度小于2.45 g/cm3、有效孔隙度大于15%、有效滲透率高于10 m D，因而不適用于灰質膠結或滲透性差的地層1）Schlumberger Client Services.Modular formation dgnamics tester.2010.。稠油和低滲透性地層需要較大的壓降才能驅動地層流體流動，采用聚焦探針可以充分發揮其雙泵同時泵抽的特性，泵效可以大大提高，因此聚焦探針對稠油和低滲透性地層的適用性較好。對于泥漿靜液柱壓力和地層壓力之間壓差較高的地層，泥漿濾液侵入較深，同時對泵效損害較大，由于受到泵工作性能的限制，傳統探針適用性較差；而聚焦探針是雙泵同時工作，且雙泵都可控制在相對較低的壓差下工作，可以提高泵效，因此適用性較好。

對于較疏松易出砂的地層，電纜地層測試應控制泵抽速率，以免地層出砂堵塞探針及管線，聚焦探針的雙泵優勢在這類地層不能很好地發揮作用。由于聚焦探針外環部分沒有防砂濾網，容易砂堵，因此不適合應用于較疏松易出砂地層。

4 結束語

聚焦探針改進了傳統探針的取樣模式，雙泵同時泵抽，不僅可以抽取探針中心的流體，還可以抽取探針外環的流體，并分別利用獨立的管線系統，能夠以較短的泵抽時間獲取純度更高的地層流體樣品，提高時效，降低成本，同時也減小了電纜地層測試器遇卡的風險。聚焦探針對稠油、低滲透性、高壓差等地層的適用性均較好，在很大程度上解決了這些疑難地層的電纜地層測試取樣純度低、泵抽時間長等問題，但聚焦探針不適用于較疏松易出砂的地層。因此，建議在聚焦探針上安裝防砂濾網加以改進，以使電纜地層測試聚焦探針在油氣田勘探開發中能夠發揮更大的作用。

［1］ GUNTER J M，MOORE C V.Improved use of wireline testers for reservoir evaluation［J］.J Pet Technol，1997：635－644.

［2］ BADRY R，HEAD E，MORRIS C，et al.New wireline formation tester techniques and applications［C］∥SPWLA 34th Annual Symposium Calgary.Canada，1993：13－16.