井控压力参数测井在新疆油田产能建设中的应用

侯庆宇 （中石油西部钻探工程有限公司测井公司，新疆 克拉玛依 834000）

井控压力参数测井在新疆油田产能建设中的应用

侯庆宇 （中石油西部钻探工程有限公司测井公司，新疆 克拉玛依 834000）

传统的测井资料评价流程不能满足产能建设对井控压力参数的时效和精度要求，为此研究设计了井控压力参数测井评价业务流程。结合钻井工程设计、测井资料采集处理、数字油田产能建设，形成了完整的井控压力参数测井评价业务流程；基于莫尔－库仑准则，建立了井控压力参数测井评价模型；依托新疆数字油田平台，建立成果数据发布流程。应用测井评价业务流程对新疆油田的井控压力参数测井资料进行了解释处理和资料网上发布，实现了成果数据库正常化。

井控压力；偶极声波；发布流程；产能建设

井控技术已发展成一套完整而成熟的工艺技术，包括整套的国家法令、井控设备、井控理论、井控程序和地层压力监测方法，使井喷事故下降到最低限度［1］。地层压力监测方法有地震法、dc指数法、测井资料预测法，其中电缆地层测试与和偶极声波测井相结合的方法可同时计算地层孔隙压力、地层坍塌压力和地层破裂压力，能满足井控设计的要求。

偶极声波测井不仅能够在硬地层中，而且能够在浅地层、疏松地层和含气地层中采集到高质量的横波波形，计算全井段的地层坍塌压力和破裂压力；电缆地层测试能够提供全井段的地层孔隙压力；结合3种压力，建立全井段三压力剖面。因此，利用偶极声波、电缆地层测试测井技术，结合井控压力设计，在数字油田框架上，建立井控压力参数测井评价业务流程，该业务流程包括资料采集设计、资料解释处理和成果数据信息化 （图1）。

图1 井控压力参数测井评价流程框图

1 资料采集设计

新疆油田产能建设的原则是总体设计、分步实施，井控压力参数在油气藏开发实施的早期阶段采集，采用桩子井技术，覆盖油藏空间，保证资料质量，实现资料利用率最大化。

每个油藏设计一二口桩子井，桩子井位于油藏构造、岩性的关键部位，是油藏开发最先钻开的井，能反映油藏的地层压力体系，采集地层体积密度、偶极声波、地层压力测试、自然伽马等测井资料，计算坍塌压力、破裂压力和孔隙压力等井控压力参数。

偶极声波测井采用交叉偶极子声波 （WSTT）测井项目，偶极子有1.2、1.5、2.2kHz共3种声波发射频率方式，其中1.2kHz发射频率适合于慢速地层 （声波时差Δt＞120μs／ft），1.5kHz发射频率适合于中速地层 （100μs／ft＞Δt＞120μs／ft），2.2kHz发射频率适合于快速地层 （Δt＜100μs／ft）［2］。地层电缆测试点按钻遇地层的层组设计，每个层组采集1～2个正常压力数据点。油气显示好的储层设计3个及以上测试点，用于地层流体性质分析。

资料采集严格按照行业、企业标准控制质量，MDT（modular dynamic tester，模块式地层动态测试仪）采用中华人民共和国石油天然气行业标准SY／T 5691-2006，RFT（repeat formation tester，重复地层测试器）采用中石油企业标准Q／CNPC-XJ 0137-2006［3］，WSTT（wavesonic tool，交叉偶极声波测井）采用中石油企业标准Q／CNPC-XJ 0164-2005。

2 资料解释处理

2.1 解释模型

孔隙压力参数由电缆地层测试采集，石英压力计数据精度0.5psi（1psi＝6.895kPa），满足井控设计的要求。资料采集过程中，根据测压前后钻井液柱压力判断仪器稳定性，根据地层渗透能力、邻近点压力相对大小判断压力测试是否是干点、超压、坐封失败。井控压力参数评价中，剔除干点、超压、坐封失败数据点，将地层孔隙压力折算成地层孔隙压力梯度。

地层坍塌压力、破裂压力根据莫尔－库仑岩石破坏准则计算，地层破裂压力pf计算公式为［4］：

式中：σx、σy分别为水平上X方向和Y方向应力，MPa；a为有效应力系数；Kz＝cot（45°－φ）；φ为岩石内摩擦角，（°）；pp为地层孔隙压力，MPa；Srt为岩石抗拉强度，MPa；C为内聚力，MPa。

式（1）、（2）表明地层坍塌压力、破裂压力与地层所承受的地应力、地层孔隙压力和岩石的机械特性相关，垂向应力与地层体积密度有关，由地层体积密度积分而得，水平应力与地质构造相关，区域上相对稳定。岩石内摩擦角由岩石力学试验得到。岩石抗拉强度St计算公式如下：

式中：E为岩石弹性模量，MPa；φ（sh）为泥质体积分数，1。泥质体积分数由自然伽马曲线计算，岩石弹性模量E与岩石的纵波、横波速度相关，计算公式如下：

式中：ρ为岩石密度，g／cm3；vp为岩石纵波速度，m／s；vs为岩石横波速度，m／s。vp、vs由偶极声波测井资料提取，ρ由常规测井采集，利用测井资料就可以计算出井控压力参数。

2.2 评价流程

评价流程包括快速评价、精细评价、数据入库3个层次的子流程，快速评价是整个流程的基础，精细评价是数据精度提高的保障，数据入库是成果数据信息化的手段。

快速评价包括对原始资料的质量控制和资料的基本处理，资料处理周期短，满足井控设计的时效要求。偶极声波的基本处理包括纵横波时差提取、岩石机械特性分析、各向异性处理、压裂裂缝高度预测、波场分离等。快速评价为井控提供的压力参数成果包括一张二维表和两张图件，表1是地层破裂压力、坍塌压力和孔隙压力数据表，图件包括地层孔隙压力回归剖面图和破裂压力、坍塌压力、地层压力评价组合图。压力数据表包括所钻遇地层各层组的最小破裂压力梯度、最大坍塌压力梯度和采集到的地层孔隙压力梯度数据 （表1），给井控按层组设计钻井液密度窗口提供参考。地层孔隙压力回归剖面图直观显示了地层孔隙压力变化情况 （图2）。压力评价组合图 （图3）包括了地层坍塌压力梯度、破裂压力梯度和地层孔隙压力梯度。

表1 A井破裂压力、坍塌压力及孔隙压力数据表

图2 A井地层压力回归剖面图 图3 A井破裂压力、坍塌压力、地层压力组合图

精细评价是结合岩石力学声学试验数据、地层压裂破裂压力数据、关井静压数据，刻度成果数据，提高成果精度。岩石试验数据影响因素少，可以通过系列试验来减小误差，但试验费用、时间和试验条件比较苛刻，能获取到的数据也比较少，难以及时和广泛进行成果数据刻度。现场压力施工的破裂压力数据与油田生产结合紧密，能用于测井评价成果数据刻度的数据比较多，但压裂破裂压力的影响因素比较多，难以区分影响因素的主次，只能采取 “硬”刻度。关井静压是试油 （采）过程中，停止油井的生产，井筒中流体压力尽量恢复到地层流体压力，采集得到地层孔隙压力。电缆地层测试和关井静压对比分析表明，关井静压和电缆地层测试压力误差较小，具有较好的相关性 （图4），能满足井控压力设计的精度要求。

图4 电缆地层测试压力与关井静压对比分析图

3 成果数据信息化

企业的信息化建设都会经过规范专业数据、建立业务系统、整合信息应用、实现企业集成4个阶段［5］。钻井工程压力参数成果数据信息是依托新疆数据油田平台，建立成果数据结构标准、信息发布流程，实现成果数据库正常化，成果数据在新疆油田勘探、开发生产中得到了广泛应用。

3.1 成果数据标准化

井控压力参数由测井公司产生，新疆油田公司数据中心管理，开发公司、开发项目经理部、采油厂、录井公司应用，业务链条长，应用层面宽，需要建立成果数据标准。成果数据标准包括成果数据结构和取值原则。

成果数据结构包括一张数据表和两个剖面图件。数据表是地层破裂压力、坍塌压力和孔隙压力数据表 （表1），以地层层组为单位，包含每个层组地层岩石的最大坍塌压力、最小破裂压力和地层孔隙压力，折算成梯度，数据单位与钻井液密度单位一致，数据数量大小可以与钻井液密度值直接比较，钻遇地层的钻井液密度大于最大坍塌压力梯度，小于最小破裂压力梯度，接近地层孔隙压力梯度。剖面图之一是地层孔隙压力回归剖面图 （见图2），地层孔隙压力与深度的交会图，根据地层压力变化趋势调整钻井液密度，保护油气层。剖面图之二是破裂压力、坍塌压力、地层压力评价组合图 （见图3），组合图反映钻遇地层岩性，地层坍塌、破裂和孔隙压力的变化拐点，根据拐点设计合理完井次数、井身结构，安全钻穿目的层位。

成果数据取值原则约束井控压力参数评价人员，消除由解释人员引起的数据误差。成果数据取值原则是：避开扩径、不规则井眼，读取地层最大坍塌压力、最小破裂压力；最大坍塌压力在容易坍塌的泥岩中读取，最小破裂压力在容易破裂的砂岩中读取，特殊岩性单独取值 （图5）。井控压力参数取值原则符合地层岩石坍塌、破裂特性，也符合短板原理。

3.2 成果数据正常化

数据采集设计、成果数据标准化、标准化解释处理流程、数据入库质检机制保证了井控压力参数应用正常化，数据入库质检是正常化关键环节。

数据入库质检设置数据生产、数据审核、数据录入、数据库审核、数据查询5个角色，其中数据录入是数据加载角色，数据审核、数据库审核和数据查询都由专业人员完成，是质检角色。

数据入库质检采用C／S和B／S结构，数据存放在数据库服务器中，数据录入在客户端通过应用服务器把成果数据加载到数据库服务器上，数据质检则在IE浏览器中审查数据质量，所有角色都针对同一数据操作，提高了工作效率，保证了数据准确性。

图5 井控压力参数取值原则示意图

4 实例应用

井控压力参数测井评价已纳入新疆油田钻井工程设计流程，成果数据在新建产能区块首次使用，调整产能时再次使用。

陆B井是陆B井区的一口评价井，该区块J2t有较好的油气显示，是某油田2010年的主力产能建设区块。油藏开发方案设计要求陆B井从表套-井底采集偶极声波、地层密度和地层压力资料，用于评价井控压力参数。

图6是陆B井破裂压力、坍塌压力、孔隙压力、钻井液密度和井身结构综合图。400m以上地层坍塌压力比较大，400m以下地层，坍塌压力梯度在0.8～1.05MPa／100m之间，破裂压力梯度在2.5～3.0MPa／100m之间，地层孔隙压力梯度在1.0～1.03MPa／100m之间。400m以上地层钻井实际使用钻井液密度1.3g／cm3，400m以下钻井液密度1.0g／cm3，均在安全钻井液窗口内。表套下至400m。钻井用时20d，未发生井喷事故，井身质量优。

5 结 论

1）压力是井控设计的重要参数，采用电缆地层测试、偶极声波测井技术，结合地层压力解释模型，能够及时、准确地提供井控设计压力参数。

2）依托数字油田平台，建立数据结构标准、信息发布流程，实现井控压力参数成果数据库正常化。

3）实践证明，依据井控压力参数测井评价业务流程，设计合理的桩子井，采集和处理资料，成果数据及时上网发布，提高了解释处理时效，提高了成果数据精度，实现了成果数据信息化，满足了油田产能建设的需要。

图6 陆B井丼身结构、钻井液密度和井控压力参数剖面图

［1］陈立性 .关于现代井控技术中几个问题的探讨 ［J］.石油钻采工艺，1984，3（2）：7～18.

［2］翟合娟 .偶极子声波测井仪器中有源滤波器的设计 ［J］.石油仪器，2003，17（1）：18～22.

［3］高秋涛.电缆式地层测试器测井资料解释规范 ［M］.北京：石油工业出版社，2006.

［4］刘向君，罗平亚 .岩石力学与石油工程 ［M］.北京：石油工业出版社，2006.

［5］王辉，袁耀岚 .数字新疆油田建设与应用 ［J］.石油工业计算机应用，2006，14（4）：5～9.

［编辑］ 龙 舟

4 The Application of Well Controlled Pressure Parameter Logging in Productivity Construction in Xinjiang Oilfield

HOU Qing－yu （Author' s Address：Well Logging Company，Xibu Drilling Engineering Company Limited，CNPC，Karamay 834000，Xinjiang，China）

The conventional process of logging data evaluation could not meet the requirements of efficiency and accuracy of well controlled pressure parameter in productivity construction，therefore the procedure of logging evaluation process on well controlled pressure parameter was researched and designed.Combined with the drilling engineering design，logging data acquisition and productivity construction of digital oilfields，a work flow on evaluation method of well controlled pressure parameter logging was established.Based on Mohr-Coulomb Criterion，a model of logging data evaluation was established.Based on the Xinjiang Digital Oilfield，the resulted data publishing process is built.The work flow is used to process logging data and published in web of Xinjiang Oilfield，the database of the resulted data is normalized.

well controlled pressure；dipole acoustic logging；publishing process；productivity construction

P631.84

A

1000-9752（2013）04-0104-06

2012-11-15

侯庆宇 （1962-），男，1985年大学毕业，工程师，长期从事勘探、开发的测井应用及测井新技术、新方法的地质、工程推广应用工作。