电缆地层测试器的技术现状及发展趋势

电缆地层测试器的技术现状及发展趋势 高翔
 （大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院欠平衡钻井技术研究所）
 摘要：上世纪90年代，电缆地层测试技术取得了巨大的突破，作为测井领域中的新技术，为石油工业的高速发展做出了重要的贡献。文中介绍了国外石油公司研发的新技术，包括斯仑贝谢公司的MDT，西方阿特拉斯公司的RCI以及哈里伯顿公司的RDT，并指出了地层压力测试技术未来的发展趋势及应用前景。
 关键词：电缆地层测试器；地层压力；地层评价；测井解释
引言
 电缆地层测试最近十余年来在技术装备、资料解释、工业应用等方面均取得了质的飞跃，为石油测井事业和石油工业的高速发展做出了重要贡献。1992年斯仑贝谢公司推出了Maxis500测井服务装置，其中有压力成像系统—组装式地层动态测试器(Modular Formation Dynamics Tester--MDT)，西方阿特拉斯公司1995年推出了新一代地层测试器--油藏特性测井仪（Reservoir Characterization Instrument—RCI），1999年哈里伯顿公司也推出了新型地层测试器--储层描述仪（Reservoir Description Tool）。
 无论哪一种新型地层测试器，都具有测取真实地层流体样品的功能，这是一种质的升格。常规地层测试器虽然都具有取样功能，但是所取样品无法解决含有大量泥浆滤液的缺点，只能靠加大取样筒容积来增加样品中真实地层流体的比例。因此进行样品分析时只能是定性分析。事实上，常规电缆地层测试器主要的功能只是测压，往往很少进行取样测试。而新一代电缆地层测试器攻破了这一技术难关，它能够将流入仪器的泥浆滤液用抽排泵排入高背压的井筒泥浆中。使用电阻率计及流体识别技术进行观测，当样品中的泥浆已排净，流入仪器的流体绝大多数已是地层真实流体时，即可停止排放，而将真实样品按指令引入某一高温高压取样室，最后密封。这种真实流体样品可供高压物性（PVT）分析。这种技术优于目前的试井井下取样，也优于钻杆地层测试（DST）的井下取样。所以取样样品在油藏工程中价值非常高。
 由于新一代电缆地层测试技术具有如此优秀的测取地层真实流体的功能，使其取样分析上升为定量分析，每个测点的地层流体特性参数报告变为确凿无疑。这样，它在油气田勘探与开发中的地位就大大提高了。
1．新型电缆地层测试器的性能介绍
1.1储层描述仪RDT
 哈里伯顿公司在RDT仪器中使用了核磁共振（NMR）流体分析模块。核磁共振（NMR）测井是当代唯一能够直接测量储层(油层、气层、水层)自由流体孔隙度的测井方法。测量结果不受泥浆、泥饼及侵入的影响,也不破坏动态平衡和孔隙结构。能够提供与岩石岩性无关的孔隙度,与地层水流体矿化度无关的含水饱和度、孔径分布、渗透率、可产流体类型、自由流体指数、毛管束缚水饱和度、泥质束缚水饱和度、含烃类型等参数,解释直观,没有多解性。组合在RDT仪器中的井下NMR流体分析模块通过观察流体T1分布的变化，可以连续评估油基泥浆污染流体的情况；能实时获得流体粘度和气油比(GOR)的估计值；在储层温度和压力条件下进行NMR分析，消除了与取样和运输过程有关的不确定性。
1.2 动态地层测试器MDT
 斯仑贝谢公司MDT的发展，使得流体取样的质量明显提高。MDT仪器的一个必需部件就是光学流体分析仪（OFA），它不但可以区分液体和气体，还可以区分水和油。它可预测流体样品类型和质量，如今已成为取样过程必不可少的一部分。因此OFA可以在取样之前识别流体，这就优化了样品的质量和数量。由样品的PVT实验分析，已经找到了光学响应与某些流体特性之间的关系。OFA的光学响应与原油密度、饱和压力（）、原油压缩系数（）、地层体积系数（）以及气油比（GOR）都有很好的相关性。研究表明取样期间测取的光学数据可以辅助确定主要的现场烃类特性。
 组装式地层动态测试器（MDT）带有多探测器结构，右下方为流入探测器，左边为水平观测探测器，上方是垂直观测探测器，他们的相对位置是固定的。井下仪器工作时流入探测器从地层吸入流体，地层的瞬变压力用三个探测器（是高速响应、高精度的CQG石英压力计）在不同位置测量出来，运用垂直干扰试井理论，就可以精确地测定井眼附近的水平渗透率和垂直渗透率[5]。虽然RFT和FMT的单探测器也能做出地层水平和垂直渗透率的解释，但单探测半径较小，而且理论上也不如多探测器精确。MDT测量水平渗透率与垂直渗透率的技术远比其它技术更简单、更严密、更可靠，是目前最好的技术。
 MDT在机械性能、液压功能、任意组合功能上都有重要改进，为了提高测试质量和取样质量，在流体流动环节上，在流动控制环节上也都做了许多改进，当然在电气传输上的改进也很多。
1.3 套管动态测试器（CHDT）
 用于套管井的电缆地层测试新技术，套管动态测试器（CHDT），它是美国天然气研究所和斯仑贝谢公司于2001年共同研制出的新仪器。该测试器利用一柔性轴钻钻穿套管、水泥环和地层，测量各储层压力，采集它们的流体样品并及时对测试钻孔进行塞堵。地层的压力和流量可实时测量，在每个测试点能进行多次预测试。在套管井中能够有效地完成地层压力剖面测量、地层压力梯度确定和地层动态参数测试。如果需要，它和MDT的有关模块组合，就可以在套管井中获取大体积和PVT性质的流体样品。
2.电缆地层测试技术的应用
 由于技术改进很大很多，所以新一代电缆地层测试器的应用越来越广泛，可解决的问题越来越多，技术功能越来越强大。
2.1电缆测试器的技术优势
 新一代电缆地层测试技术可以对一口井所有的储层或测点进行高精度的压力测试，可以直接测定地层静压，地层压力梯度，可提供地层有效渗透率、垂直渗透率和水平渗透率、地层污染系数的测定。可以无数次直接测取感兴趣储层测点的地层流体真实样品。这些地层动态特性参数成果在所有测井项目中，都是独一无二的。另外，它提供的储层测点流体类型判定、油气水界面判定，虽不是独一无二的，但是也是最可信服的。它还可以划分各个油层的水动力系统。以上资料，是对各种测井项目的解释结果的补充和验证。因此它是测井技术中对储集层进行动态描述的技术，也是十分重要的一种技术。
2.2常规地层测试技术的弊端   
 各种地球物理勘探，地球化学勘探，钻井中的各种录井，各种测井项目都可以对某一储层做出是否油气层的判断。但是最终结论只能由试油或钻杆地层测试来做。目前我国钻杆地层测试工作量已占整个试油工作量的绝大部分，有了重大发展，DST技术水平也有了极大提高。
 但是目前的钻杆地层测试及试油工艺也存在着重大缺憾。一是做不到不漏失一个储层．因为它是大层段地层测试，对薄层是不容易进行的，大层段里的小层段也是不容易一一鉴别和判定的。另外它需要占用钻时和钻机，经济上不允许。而常现试油只能在套管井进行，更没有条件去逐层试油。事实上，目前技术上造成埋没和枪毙油气层的事例不在少数。
3．新型电缆测试技术的应用前景及发展趋势
3.1新型电缆测试技术的应用前景
 电缆地层测试是测井技术，但是它能够完成地层测试任务，也就是试油任务，与钻杆地层测试及常规试油相比，它却有不少优越性。首先，最大优越性是从技术上讲完全可以做到不漏失一个储层，只要是认为有可能储集油气的测点，都可以及时测试；其次是钻杆地层测试的所有任务它都能够保质保量地完成，不足之处仅仅是探测半径小一些；第三，由于拥有泵抽排技术和流体识别技术，保证可以取到地层真实流体样品，这是任何方法都不可相比的；第四，由于是在测井阶段进行地层测试，所以测试环境比钻杆地层测试优越，起码这时候污染还不够严重，加上排放泥浆滤液的功能，我们可以确信电缆地层测试的结论；第五，相对讲，测试速度快，花费时间短，一个测点一般情况下只用几分钟到十几分钟的时间，所以占用钻时少，经济效益高。
3．2发展趋势
 从长远讲，随着新一代电缆地层测试技术的推广应用，将使我国的试油工艺产生由机械化向电气化的跨越。
 新一代电缆地层测试技术应用于勘探井中，可以在综合了各种相关资料的基础上，对每一个需要进行测试的储层进行测试，做到不漏掉任何一个含油气储层，并且预估每个储层的产能和经济价值。为后续的勘探提供确定无疑的指导信息，大大加快勘探速度，提高勘探质量。如果一口井经过电缆地层测试技术的测试，认定没有任何可以开采的油气层，这将是对一口井的终审判决。那就可以放心地停止一切后续工序，不下套管，不必固井，节省大笔勘探费用。
    由于这项技术是在裸眼测井阶段完成的，所以它是最早的地层测试，也是最早的试井工作。它所获取的大量的关于每个储层、测点的动态资料是一口井最早的基础动态资料，也是任何技术无法重新采集到的，用途将很多，是十分宝贵的。
这些早期储层动态资料的获取，必然使油藏工程师可以最早地介入勘探工作，他们将用确切的油藏动态资料和准确的油气流体性质参数开展油藏工程研究，进行数值模拟，储量评价，提高油气勘探质量。
 对于开发井，调整井，这项技术提供的压力数据及压力系统的划分，提供的关于剩余油分布剖面及其他动态资料，必将为科学地进行油田开发设计、调整与生产，以及进行油藏改造、三次采油技术提供十分重要的依据。

参考文献
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