重复式电缆地层测试技术在A油田海相碳酸盐岩中的应用

黄小平（中石化胜利石油工程有限公司测井公司，山东 东营 257096）

重复式电缆地层测试技术是油气勘探中一种常用的快速有效估算储层流体密度、判断储层油水界面以及储层纵向和横向连通性的方法。随着电缆地层测试技术的不断发展，其在油气勘探开发中得到广泛应用。通过它获取的地层压力以及相关资料能够直接反映地层的地质信息，具有快速、直观、经济等特点［1］。

A油田属于海相碳酸盐岩沉积，岩性复杂，主要为灰质泥岩、泥质灰岩、含泥白垩质灰岩及灰岩等，储集类型主要为孔隙－孔洞型，且裂缝不发育。笔者主要介绍了重复式电缆地层测试技术在指导钻井液性能调配、估算储层流体密度、判断油水界面、分析储层纵向和横向连通性、估算储层渗透率等方面的应用。

1 指导钻井液性能调配

在钻井过程中，盲目采用高密度钻井液往往会造成油气污染，降低测井资料的真实性，给油、气、水层的评价工作增加难度；同时也给油气开采带来极大的困难［2］。因此，如何调配正确的钻井液性能，实现平衡钻井，减少油气储层污染是非常重要的。

重复式电缆地层测试器可以测量井筒内钻井液柱的压力，而钻井液压力梯度反映了钻井液密度和钻井液系统的均匀性。当钻井液柱中存在钻井液颗粒的分离或地层中的流体窜入钻井液中时，钻井液的压力就会发生变化；钻井液柱压力比地层压力稍大一点时，既可保持正常钻井，又可减少钻井液过多侵入对油气储层的污染。通过对A油田几口井的地层测试作业，发现钻井液均匀性很好，但是所采用的钻井液密度（特指其纯数值）比实际地层压力因数高出很多（见表1、图1）。因此，为了平衡钻井，增加测井资料的真实性，减少油气污染，在以后的钻井过程中应以这个压力因数作为参考来指导进行钻井液密度调配。

表1 A油田地层压力系数

图1 深度－钻井液压力剖面图

2 估算储层流体密度、判断储层油水界面以及分析储层纵向和横向连通性

重复式电缆地层测试技术是快速、准确发现油气水层的有效方法之一［3］。在深度－压力剖面图上，测试的地层压力点可以拟合成直线，当一个油气藏的连通性好时，整个油气藏的储集空间压力传播通畅，处于同一个压力系统中。这时，根据压力梯度计算的密度就能判断储集空间的流体性质。对A油田XX1井目的层地层进行重复式电缆地层测试作业并利用压力资料（图2）分析发现，目的层的上白垩系储层顶部是密度为0.81g／cm3的油层，中部和底部分别是密度为1.07g／cm3和1.08g／cm3的水层。在图2（b）中不难发现，顶部和中部拟合的直线存在一个拐点，而中部和底部拟合的直线斜率几乎一样，但不在同一直线上，可能存在不同的压力系统。后经该区域其他几口井证实，上、下白垩系储层之间存在不同的压力系统，纵向不连通。

重复式电缆地层测试技术也是判断油水界面的有效方法之一。但A油田的碳酸盐岩地层孔隙结构比较复杂，因此其应用相应受到了限制。利用地层测试资料与常规测井资料有效结合，能判断出自由水界面和油水界面。如图2所示，根据XX1井地层测试得到的压力梯度拐点即油水界面深度为3072.5m，而常规测井资料显示油水界面深度为3047.5m，压力梯度拐点对应的深度比实际油水界面深。后经过反复研究对比发现，在A油田中压力梯度的拐点深度为自由水界面。压力梯度与油水状态相对应，因此，由于毛细管压力的作用，拐点的深度比实际油水界面低［4］，而常规测井资料所反映的才是真正的油水界面。

对于同一区域的油藏来说，连通性好、物性相近的储层，因孔隙流体的传压作用，其地层压力相同。重复式电缆地层测试技术可以用此原理检测储层的横向连通性。图3是A油田邻近3口井地层压力剖面对比图，可以看出其压力系统一致，连通性非常好。

3 估算储层渗透率

图2 XX1井压力剖面与常规资料对比图

根据重复式电缆地层测试器测试得到的地层流体流动时压降数据分析和流动测试后压力恢复数据分析，可以估算出储层渗透率①Schlumberger.Log Interpretation Principle／Applications.1991.。通过压降数据分析计算的渗透率为压降渗透率，通过流动测试后压力恢复数据分析计算的渗透率为压力恢复渗透率。

3.1 压降渗透率

在使用重复式电缆地层测试仪器中的10cm3预测室工作时，认为流体进入地层测试仪器的流动量是呈球形或半球形的，因为预测过程中，实际上只有少量的流体流动，所以很快就形成稳态的半球形流动，最后的压降公式经简化换算后，可以得到渗透率计算公式①Schlumberger.Log Interpretation Principle／Applications.1991.：

式中：Kd为压降渗透率，mD；q为预测室的流速，cm3／s；μ为流动流体的黏度，mPa·s；Δp为压降，psi；常数5660的单位为m－1。

在使用 “标准”取样管的情况下，常数为5660m－1。当使用 “大直径”或 “快速”取样管时，式中的常数要改为2395m－1。类似地，当使用 “大面积封隔器”时，常数变为1107m－1。

3.2 压力恢复渗透率

渗透率也可通过分析压力恢复记录的数据来估算。当重复式电缆地层测试器的2个预测室充满流体时，随着压力向内传播的进展，取样器中的压力升高到地层原始静压力pe，压力传播的几何特征可以用来计算渗透率。

1）根据对无限均匀介质中球状流动模型的计算，得出下面表达式：

图3 地层压力剖面对比图

式中：pe为地层原始静压力，psi；ps为取样管压力（球状恢复压力），psi；为地层孔隙度，%；μ′为未被污染地层流体的黏度，mPa·s；ct为地层流体总压缩系数 ，psi－1；Ks为球状流动渗透率，mD；Δt为关闭后经过的时间，s；q1为第1预测室流速，cm3／s；q2为第2预测室流速，cm3／s；t1为第1预测室流动时间，s；t2为第2预测室流动时间，s；常数8×104的单位为m－1。

压力恢复过程的瞬时观测压力与球状时间函数fs（Δt）在线性坐标系中作图，理想情况下应是一条直线，这条直线向外延长到fs（Δt）＝0，则得到地层压力pe（见图4（a）中的线性曲线）。根据球状压力恢复曲线的斜率m，利用下式可以计算球状渗透率①Schlumberger.Log Interpretation Principle／Applications.1991.：

2）对于径向柱状流模式，压力恢复方程为：

式中：Kc为柱状流压力恢复渗透率，mD；h是产层厚度，m。在线性坐标系中，作压力读数和柱状时间函数fc（Δt）关系图，理想情况下压力与柱状时间函数应是一条直线，该线在静止地层压力pe处与fc（Δt）＝0线相交，根据Kc＝的关系，可以用该线的斜率m确定渗透率（见图4（b）中的线性曲线）。

图4 压力与时间函数图

根据上述理论，对A油田XX2井11个测试点进行渗透率估算，结果如表2所示。

表2 渗透率估算值

实际上，压降渗透率和压力恢复渗透率是不一样的。压降渗透率趋向于反映井壁附近地层流体的随机抽样，压力恢复渗透率趋向于反映地层流体压力扰动处的平均渗透率。压力恢复渗透率本质上比压降渗透率精准得多，因此，采用压力恢复法计算渗透率方法比较合适。

4 结论与认识

1）重复式电缆地层测试技术在油气勘探中有较好的作用，指导区块钻井液性能调配、测量储层地层压力、估算储层渗透率、分析流体性质、判断油水界面以及进行储层纵向和横向连通性分析等，充分显示了其快速、直观、经济的特点。

2）重复式电缆地层测试技术在A油田海相碳酸盐岩地层中的应用实践证明，该技术既满足了生产需求也为该区域的开发部署与规划提供了重要的基础数据。

［1］葛元霞，宋秋银，张芹，等 .RFT测井在文明寨油田应用研究 ［J］.断块油气田，2002，9（3）：77～79.

［2］山永兰，王志勇，曾晚丽，等 .RFT测井资料在孤岛油田的应用效果研究 ［J］.国外油田工程，2004，20（8）：42～43.

［3］司马立强，夏宏泉，范翔宇，等 .测井精细解释在碳酸盐岩气藏储量计算中的应用 ［J］.西南石油学院学报，2003，25（2）：8～10.