第二節(jié) 鉆桿測試原理及方法

第二節(jié)鉆桿測試原理與方法一、鉆桿測試原理與方法鉆桿地層測試又稱為鉆桿測試，也可簡稱地層測試，國外稱為DST，是DrillStemTesting的縮寫。它是指在鉆井過程中或完井之后對油氣層進(jìn)行測試，獲得在動態(tài)條件下地層和流體的各種特性參數(shù)，從而及時準(zhǔn)確地對產(chǎn)層做出評價。這種方法速度快、獲取的資料多，是最經(jīng)濟(jì)的“臨時性”完井方法。對生產(chǎn)井段進(jìn)行短期模擬生產(chǎn).

鉆桿地層測試是獲得地層流體樣品、估算地層參數(shù)和確定地層有無工業(yè)生產(chǎn)能力的一次臨時性完井。用鉆桿或油管將測試工具（包括：壓力溫度記錄儀、封隔器、測試閥等）下入測試層段，讓封隔器膠筒膨脹坐封于測試層上部，將其它層段和鉆井液與測試層隔離開來，然后由地面控制，將井底測試閥打開，測試層的流體經(jīng)篩管的孔道和測試閥流入管柱內(nèi)，直至地面。井底的測試閥是由地面進(jìn)行控制的，可以進(jìn)行多次的開井和關(guān)井，開井流動求得產(chǎn)量，關(guān)井測壓求得壓力數(shù)據(jù)。測試的全過程記錄在機(jī)械壓力計(jì)的一張金屬卡片上和電子壓力計(jì)的儲存塊上，根據(jù)壓力、溫度記錄儀和電子壓力計(jì)記錄的壓力溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行評價解釋測試層的特性和產(chǎn)能性質(zhì)。目前常用的測試工具有:MFE地層測試器(常規(guī)地層測試器)膨脹式測試工具PCT壓控地層測試器

全通徑APR測試工具1．MFE常規(guī)地層測試器

常規(guī)地層測試器，即提放式地層測試器，是指那些利用管柱重量坐封封隔器，并用管柱操作井下測試閥開啟、關(guān)閉測試閥的地層測試器，常用于陸地直井(各種規(guī)格套管井和裸眼井)地層測試。國外常規(guī)地層測試器主要有JohnstonMFE(Multi-FlowEvaluator)地層測試器。常規(guī)地層測試器主要用于陸地低壓、低氣油比的直井或井斜角不太大的套管井和裸眼井。2．膨脹式地層測試器膨脹式地層測試器（下圖）已在世界上廣泛使用。膨脹式測試工具主要由液壓開關(guān)、取樣器、膨脹泵、濾網(wǎng)接頭、上封隔器、組合帶孔接頭、下封隔器、阻力彈簧器等組成。其工作原理是在下井過程中，環(huán)空鉆井液井液通過膨脹泵的單向閥或收縮拉開狀態(tài)的釋放系統(tǒng)進(jìn)入上封隔器，經(jīng)過隔離管柱流入下封隔器，使上下膠筒內(nèi)外壓力平衡。當(dāng)?shù)竭_(dá)被測試地層后，用鉆柱以60-90r/min轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)膨脹泵，將環(huán)空鉆井液同時增壓泵入上下封隔器，使其膨脹坐封。操作簡單，坐封可靠，適用于各種深度的測試。為了解決易垮塌沙泥巖及不規(guī)則井徑裸眼跨隔測試技術(shù)問題。3、壓控地層測試器

以適應(yīng)海上大斜度斜井地層測試。Johnston公司在80年代先后研制出滑套式PCT(PressureControlledTester)和全通徑PCT(FullborePCT)兩類地層測試器。Halliburton公司也同時研制出全通徑APR(FullOpeningAnnulusPressureResponsive)壓控地層測試器隨后又研制出了第二代全通徑LPR(LowerPressureResponsive)壓控地層測試器（1）PCT壓控地層測試器它采用環(huán)空加壓、泄壓就可實(shí)現(xiàn)井下測試閥開啟、關(guān)閉，操作簡單可靠。（2）APR及LPR壓控地層測試器APR（圖）和LPR壓控地層測試器也是用環(huán)空加壓來操作的測試器，屬球閥全通徑測試器，通徑較大，既能滿足高產(chǎn)井測試需要，也能進(jìn)行油管傳輸負(fù)壓射孔、酸化壓裂等綜合作業(yè)。（3）全通徑PCT壓控地層測試器全通徑PCT壓控地層測試器（圖）使用性能類似于全通徑LPR壓控地層測試器，但比LPR操作壓力低，操作壓力僅為6.88MPa，且不隨井深井溫變化；LPR的操作壓力隨井深井溫而變化。因此全通徑PCT優(yōu)于LPR。4．地面直讀地層測試器MUST裝置（圖）由閥門總成和促動器組成。5、隨鉆地層測試器

MWD無線隨鉆測量儀

隨鉆地層測試器（DFT—DrillingFormationTester）

DFT測試模式封隔器坐封時，分流器激活。分流器激活，封隔器坐封，井下泵啟動，記錄壓力降曲線和壓力恢復(fù)曲線二、鉆桿地層測試的工作程序通常情況下，鉆桿地層測試的程序是：（1）測試工具按一定順序連接在鉆桿端部，下入井中。（2）測試工具下放到預(yù)定位置，封隔器坐封。15～20個兆帕左右。（3）初開井，打開測試閥門進(jìn)行初次誘噴。初開井的目的是通過強(qiáng)烈的引流，解除地層堵塞。初開井的時間一般為10～30分鐘。（4）初關(guān)井，關(guān)閉測試閥門，使地層壓力得以恢復(fù)。初關(guān)井的時間一般為初開時間的2～4倍，初關(guān)井的目的是為了測得準(zhǔn)確的原始地層壓力。（5）終流動，地層流體到達(dá)取樣室（5）終關(guān)井，恢復(fù)地層壓力。應(yīng)大于終流動時間測取地層壓力恢復(fù)資料，當(dāng)壓力穩(wěn)定后，就可結(jié)束全部測試工作，起出井內(nèi)測試工具。

封隔器坐封初期液體流動壓力②一③測試工具在井筒運(yùn)行初期液柱壓力①初期關(guān)井壓力④最終液體流動壓力⑤—⑥最終關(guān)井壓力⑦反循環(huán)最終井筒鉆井液柱靜壓力⑧關(guān)閉測試閥提升測試工具收縮封隔器最后停止在基線上。1．測試壓差計(jì)算方法1）根據(jù)產(chǎn)層滲透率，確定保證射孔孔眼完全清潔，并能去掉孔眼周圍的傷害物質(zhì)所需的最小負(fù)壓差（）。三、地層測試優(yōu)化設(shè)計(jì)——產(chǎn)層巖心滲透率，

（一）測試壓差的選擇2）根據(jù)相鄰泥巖聲波時差，確定保證孔眼穩(wěn)定產(chǎn)出且不出砂允許最大負(fù)壓差值（）?！暡〞r差，。2、測試壓差（）選值原則

（二）測試工作制度的選擇1．開、關(guān)井工作制度的選擇原則1）中途裸眼測試，由于井眼穩(wěn)定條件差，從安全角度考慮一般測試周期不超過8h，多以求取產(chǎn)能、液性、地層壓力和井筒完善狀況為主要測試目的，故多采用一開一關(guān)工作制度。2）完井套管測試，不受井筒條件限制，可根據(jù)測試地質(zhì)目的進(jìn)行長時間和多次開關(guān)井工作制度，目前多采用二開二關(guān)工作制度；2、測試開、關(guān)井時間的確定自噴井開井時間計(jì)算方法四、鉆桿地層測試的測試參數(shù)對測試資料進(jìn)行分析、計(jì)算，可以得到下列主要參數(shù)：（1）滲透率：這是實(shí)測的平均有效滲透率。（2）地層損害程度：由于地層被鉆井液、固井液、壓井液侵入以及地層部分打開、射孔數(shù)目或深度不足、射孔孔眼堵塞等多種因素影響，使井筒附近滲透率降低，產(chǎn)量減小。通過測試可以計(jì)算出地層堵塞比和表皮系數(shù)。（3）油藏壓力：通過關(guān)井測壓力恢復(fù)可外推出原始油藏壓力。（4）衰竭：如果在測試過程中發(fā)現(xiàn)油藏壓力有衰竭現(xiàn)象，可以根據(jù)衰竭情況推斷這個油藏是否有開采價值，可估計(jì)所控制的地質(zhì)儲量。（5）測試半徑：在測試過程中由于地層流體發(fā)生物理位移，對一定距離的地層將產(chǎn)生作用，這個距離稱為測試半徑，也叫調(diào)查半徑。用這個參數(shù)可確定井距大小。（6）邊界顯示：在測試半徑內(nèi)如有斷層或邊界存在，可通過壓力分析計(jì)算出距離，借助于其他資料，還可確定邊界異常的類型。儲層動態(tài)評價參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)五、測試壓力卡片的定性解釋技術(shù)一張壓力卡片必須滿足下三個條件，才能提供解釋和分析用，這三個條件是：（1）壓力基線是直的和清楚的；（2）所記錄的初始和最終液柱壓力與用泥漿密度和深度求出的壓力是一致的；（3）所記錄的流動壓力恢復(fù)曲線是平滑的。等產(chǎn)量恢復(fù)試井是指關(guān)井前井以恒定產(chǎn)量生產(chǎn)，當(dāng)油藏中的流體達(dá)到穩(wěn)定（通常要求井底流壓達(dá)到穩(wěn)定）.q0t00qtppwtpttt0霍納法(Horner)MDH法0六、測試壓力資料的定量解釋技術(shù)1、常規(guī)分析方法q0t00tppwtpttt00q井A-q井B等產(chǎn)量恢復(fù)試井—霍納法m利用霍納法或MDH法表示的井底壓力恢復(fù)(壓降)曲線表達(dá)式可計(jì)算出有關(guān)地層參數(shù)。地層流動系數(shù)：地層滲透率：表皮系數(shù)S

附加壓力降

=0.87mS

堵塞比DR

流動效率FE

采油指數(shù)

求測試井到斷層距離的公式為：

原始地層壓力

外推霍納圖中的直線段至=1處，在壓力軸上的交點(diǎn)p*被認(rèn)為是地層推算原始壓力pi。通常在初關(guān)井中測得的初關(guān)井壓力認(rèn)為是實(shí)測原始地層壓力。

當(dāng)t∞，即關(guān)井時間無限長，關(guān)井壓力應(yīng)達(dá)到油藏靜壓（或原始壓力）：用作圖法將霍納直線外推到t/(tp+t)＝1處，當(dāng)tp

不大時所對應(yīng)的壓力就是原始壓力。求外推地層壓力（無限大地層）p*等產(chǎn)量恢復(fù)試井—MDH法

若實(shí)測試井資料在該半對數(shù)坐標(biāo)系上呈直線，則可以根據(jù)其斜率和截距反求地層參數(shù)。注意：MDH法是以tp>>t為前提的一種近似方法。在tp>>t不滿足時，只能應(yīng)用霍納法。用MDH法進(jìn)行壓力恢復(fù)分析的步驟：(1)繪制pws~lgt關(guān)系曲線；(2)確定中期直線段；(3)計(jì)算中期直線段斜率m

和在直線段（或其延長線）上對應(yīng)于t=1h的pws

值；lgtpwm1m2tx1hpws1h計(jì)算地層參數(shù)：等產(chǎn)量恢復(fù)試井—MDH法

如果存在線性斷層，且斜率之比為２：1，可由兩條直線交點(diǎn)所對應(yīng)的tx計(jì)算測試井到斷層的距離：計(jì)算地層參數(shù)(續(xù))等產(chǎn)量恢復(fù)試井—MDH法變產(chǎn)量恢復(fù)試井設(shè)無限大油藏中一口井，在關(guān)井進(jìn)行恢復(fù)測試前連續(xù)分別以q1、q2、...、qn進(jìn)行生產(chǎn)，每個產(chǎn)量的生產(chǎn)結(jié)束時間分別為t1、t2、...、tn，并在tn時刻關(guān)井。qtq1q2q3q4qnt1t2