电缆地层测试聚焦探针在渤海地区的应用

张国强 许 兵 潘福熙 郝仲田

（中海石油（中国）有限公司天津分公司）

渤海地区普遍存在稠油、低渗透性、高压差等油气井测试上的疑难地层，对这类地层进行电缆地层测试，会受到泥浆滤液粘度及侵入程度、储层厚度和渗透性等地层因素，以及测试器泵效、探针类型、取样模式等仪器因素的影响［1－2］，使得电缆地层测试的取样纯度较低，泵抽时间较长。目前国内外最常用的几种电缆地层测试器（如MDT、RCI、FET、ERCT等），其泵效及主要性能基本相同，在上述问题的解决上没有较大差别。我们在国内首次采用了斯伦贝谢公司最新研制的聚焦探针，它改进了传统探针的取样模式。经过多口井的实际应用验证，聚焦探针能够以较短的抽排时间获取纯度更高的地层流体样品，同时也减小了电缆地层测试器遇卡的风险，尤其适合于稠油、低渗透性、高压差等疑难地层。

1 取样模式的改进

传统探针的取样模式是在电缆地层测试器下放到设计深度后座封封隔器，封隔器中心的探针刺透泥饼，与地层建立流体通道，封隔器周围的胶皮和泥饼使其与井筒内的泥浆隔开，首先进行取样前的地层压力测试，然后开泵抽排地层流体。根据锥形流理论，对于传统探针（图1a），未被污染的真实地层流体以锥进形式从探针中心流入，同时泥浆滤液等污染流体从周围流入，与真实地层流体一起被实时流体分析检测，当污染程度降至可以接受的标准时打开取样筒取样。因此利用传统探针获得的地层流体样品必然会混有部分泥浆滤液等污染流体，取样纯度相对较低。

图1 传统探针和聚焦探针取样模式示意图

聚焦探针外部设计了一个环形槽（图1b），且聚焦探针的中心和外环部分各配有1套独立的管线、泵抽模块和实时流体分析系统。聚焦探针仪器串如图2a所示，在锥进流形式下，未被污染的真实地层流体从聚焦探针中心流入，部分未被污染的真实地层流体和周围泥浆滤液等污染流体从聚焦探针外环流入，聚焦探针的2套管线之间由旁通阀隔离或连通，使地层流体有以下3种流动模式：

图2 聚焦探针仪器串及分流模式

（1）向下混流 打开2套管线之间的旁通阀，仅用下泵（MDT泵出模块2）向下泵抽，聚焦探针中心和外环的流体混合流向下部的MDT光学流体分析模块2，进行实时流体分析，此时上部的MDT光学流体分析模块1由于没有流体经过而不起作用（图2a）。

（2）向上混流 打开2套管线之间的旁通阀，仅用上泵（MDT泵出模块1）向上泵抽，聚焦探针中心和外环的流体混合流向上部的MDT光学流体分析模块1，进行实时流体分析，此时下部的MDT光学流体分析模块2由于没有流体经过而不起作用（图2a）。

（3）上下分流 关闭2套管线之间的旁通阀，上泵、下泵同时泵抽（图2b），此时2套管线之间是隔离的，未被污染的真实地层流体由聚焦探针中心流向上部的MDT光学流体分析模块1，作为实际取样检测，并在该部位取样；混有泥浆滤液的部分地层流体由聚焦探针外环流向下部的MDT光学流体分析模块2，一般不在该部位取样，仅由MDT光学流体分析模块2进行辅助检测。因此，聚焦探针取样模式可以取到相对纯度更高的地层流体样品。

2 聚焦探针在渤海地区的应用

2.1 非疑难地层聚焦探针与传统探针应用效果对比

渤海地区A1井泥浆静液柱压力和地层压力之间的压差为6.8 MPa，地层渗透率为630 mD，取样条件相对较好，取样时压降不到1.5 MPa。图3为A1井采用MDT传统探针取样时得到的光学流体分析气油比图，其气油比（脱色、脱水后的光学流体分析气油比）随时间逐渐增长而缓慢增大但未达到稳定，最终取样结果泥浆滤液含量为6%。在该区块A2井同一层位使用了聚焦探针取样，图4为A2井采用聚焦探针取样时得到的光学流体分析气油比图，首先采用混合向下的模式抽排清井，在泵抽时间约1 500 s时改用混合向上的模式，在泵抽时间约2 100 s时采用上下分流模式。从图4a可以看出，当采用分流模式后其气油比很快达到稳定，比A1井节省了约40 min的泵抽时间，最终取样结果泥浆滤液含量为1%。这说明对于非疑难地层，聚焦探针可以用比传统探针更短的泵抽时间获取纯度更高的地层流体样品。

图3 渤海地区A1井光学流体分析光子密度和气油比曲线图

2.2 疑难地层聚焦探针应用效果

2.2.1 低渗透性地层

渤海地区B井渗透性较差，测井解释该井地层渗透率为37 mD，静液柱和地层之间的压差为6.4 MPa，取样时压降较大。图5为B井采用聚焦探针取样时得到的光学流体分析气油比图，首先采用混合向下的模式抽排清井，此时光学流体分析模块2的气油比随时间增长而逐渐增大（图5a），光学流体分析模块1的气油比没有变化（图5b），因为此时没有流体从模块1中流过；在泵抽时间约7 500 s时改用混合向上的模式，此时光学流体分析模块1的气油比随时间逐渐增长而增大，光学流体分析模块2的气油比停止变化；在泵抽时间约12 000 s时采用上下分流模式，双泵同抽，光学流体分析模块1的气油比大幅度增大然后趋于稳定，说明泥浆滤液已经基本抽排干净，取样结果泥浆滤液含量为2%，而此时光学流体分析模块2的气油比仍在增大，证明聚焦探针在低渗透性地层也可以更快地获取纯度更高的地层流体样品。

2.2.2 高压差地层

渤海地区C井静液柱和地层之间的压差较大，达20.7 MPa，泥浆侵入较深，取样条件很差。图6是C井采用聚焦探针取样时得到的光学流体分析气油比图，首先采用混合向上的模式抽排清井，在抽了约48 000 m L流体（泵抽时间大约5 200 s）时以混流的模式取得样品1，然后采用上下分流模式，双泵同抽。从图6可以看出，虽然分流后气油比大幅度增大，但由于侵入太深、压差太大损害泵效，所以气油比还没有稳定，仍在缓慢增大；在抽了约72 000 m L流体（泵抽时间大约9 400 s）时又取得样品2，这2个样品的化验结果为：样品1泥浆滤液含量为54%，样品2泥浆滤液含量为4%，证明聚焦探针在高压差地层也能取得纯度相对较高的地层流体样品。

图6 渤海地区C 井光学流体分析光子密度和气油比曲线图

3 传统探针与聚焦探针的适用性

传统探针取样通常要求自然伽马读值小于75 API、密度小于2.45 g/cm3、有效孔隙度大于15%、有效渗透率高于10 m D，因而不适用于灰质胶结或渗透性差的地层1）Schlumberger Client Services.Modular formation dgnamics tester.2010.。稠油和低渗透性地层需要较大的压降才能驱动地层流体流动，采用聚焦探针可以充分发挥其双泵同时泵抽的特性，泵效可以大大提高，因此聚焦探针对稠油和低渗透性地层的适用性较好。对于泥浆静液柱压力和地层压力之间压差较高的地层，泥浆滤液侵入较深，同时对泵效损害较大，由于受到泵工作性能的限制，传统探针适用性较差；而聚焦探针是双泵同时工作，且双泵都可控制在相对较低的压差下工作，可以提高泵效，因此适用性较好。

对于较疏松易出砂的地层，电缆地层测试应控制泵抽速率，以免地层出砂堵塞探针及管线，聚焦探针的双泵优势在这类地层不能很好地发挥作用。由于聚焦探针外环部分没有防砂滤网，容易砂堵，因此不适合应用于较疏松易出砂地层。

4 结束语

聚焦探针改进了传统探针的取样模式，双泵同时泵抽，不仅可以抽取探针中心的流体，还可以抽取探针外环的流体，并分别利用独立的管线系统，能够以较短的泵抽时间获取纯度更高的地层流体样品，提高时效，降低成本，同时也减小了电缆地层测试器遇卡的风险。聚焦探针对稠油、低渗透性、高压差等地层的适用性均较好，在很大程度上解决了这些疑难地层的电缆地层测试取样纯度低、泵抽时间长等问题，但聚焦探针不适用于较疏松易出砂的地层。因此，建议在聚焦探针上安装防砂滤网加以改进，以使电缆地层测试聚焦探针在油气田勘探开发中能够发挥更大的作用。

［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.