电缆式地层测压资料在西湖凹陷油气田中的应用

刘建新，付焱鑫，胡文亮

中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335

Xihu Sag

电缆式地层测试技术起源于20世纪50年代，是石油勘探开发中常用的一项测井技术[1，2]。以斯伦贝谢公司的模块式动态地层测试器(MDT)、贝克休斯公司的油藏特性描述仪(RCI)、中海油田服务股份有限公司的增强型地层动态测试器(EFDT)[3]为代表的电缆式地层测试技术在西湖凹陷油气田勘探及开发中得到了广泛应用。该技术可以进行连续测压、取样及流体性质分析等作业，为油藏评价提供地层压力、流体性质、储层物性等地质信息[4]。但与此同时，电缆式地层测试测压资料在西湖凹陷不同油气藏中的实际应用还存在一些难点，如超压点如何准确判断、哪些压力点可以代表真实地层压力、测压资料回归流体密度可靠性如何以及压降流度与储层渗透率关系等。为此，笔者收集整理了大量西湖凹陷油气田电缆式地层测压资料应用实例，归纳了西湖凹陷油气田电缆式地层测压资料的分类，开展了电缆式地层测压资料在储层流体性质识别及确定流体界面等方面的应用效果研究，并提出了新的油气藏气油比评价方法及压降流度与储层渗透率的转化关系。

1 电缆式地层测压资料影响因素及测压点分类

1.1 超压影响因素及超压点判断

超压是指地层测试获取的测点压力高于储集层真实压力的现象[5]。超压的主要原因是井壁未形成泥饼或泥饼的质量不足以分隔开井筒钻井液与地层孔隙流体的压力差，泥浆柱高压不断向储层中扩散，导致测试器测量的井壁附近地层的压力高于真实地层压力[6]。图1是地层测试时不同泥饼分隔性能下的压力分布示意图，可以看出，在泥饼有效分隔的情况下泥浆柱高压几乎被泥饼损耗，地层测试恢复压力等于地层压力；而在泥饼分隔性差时，泥浆高压会通过泥饼缓慢衰减到地层内部直至逐渐衰减到地层压力，测压时压力波及深度难以达到地层原始压力处，导致地层测试时最终恢复压力高于地层真实压力。

图1 不同泥饼分隔性能下的压力分布示意图Fig. 1 Schematic diagram of pressure distribution under different performance of mud cake separation

近年来，西湖凹陷钻探主要目的层大都为深层-超深层的低孔渗储层[7，8]，在低渗储层测压时测试点受超压影响概率大。同时，西湖凹陷勘探开发实践表明，该凹陷中深层普遍发育高压异常[9]，因此在研究区普遍发育高压的低孔低渗储层中进行测压分析，超压点的判断显得尤为重要。

超压点可以通过3个方面分析及判断：①超压点通常发生在储层物性较差层段，因为储层物性较差一般难以有效形成泥饼或泥饼分隔性较差；②从测压点几次压力恢复曲线判断，如果几次预测试压力恢复值不同且有逐渐变小的趋势，说明该测试点可能为超压(见图2)；③通过分析压力测试点的趋势，在同一储层内若某些测试点明显比大多数测试点的趋势偏大，则该点可能为超压点。

图2 超压点压力测试恢复曲线图 图3 西湖凹陷压力测试点统计分析图Fig. 2 Pressure test recovery curve of supercharge point Fig. 3 Statistical analysis chart of pressure test points in Xihu Sag

基于以上3个方面，对西湖凹陷数十口井的压力预测试点综合分析发现：测试点压降流度小于3mD/cP时，一般为超压点；压降流度介于3～7mD/cP时，可能为超压点，需结合其他压力测试资料综合判断；压降流度大于7mD/cP时，测压点基本不受超压影响，大多为有效点(见图3)。

图4 西湖凹陷X1井某气层 MDT压力剖面图Fig. 4 MDT pressure profile of a gas reservoir in well X1 of Xihu Sag

图4为西湖凹陷X1井某气层 MDT 压力剖面图，该气层用于流体密度回归的3个测压有效点的流度分别为60.5、10.3、21.80mD/cP，3个测压点的压力回归流体密度为0.20g/cm3，与该层PVT(pressure volume temperature，压力体积温度)测试分析气密度基本一致；由图4可见压力回归线右上方还有2个测压点，压降流度分别为3.9、6.6mD/cP，这2个点的压力测量值明显偏离压力梯度线，判断为超压点。

1.2 测压点分类

通过对西湖凹陷各类电缆式地层测压资料综合分析，研究区测压点可分为5类：超压点(见图2)、有效点、干点、致密点、坐封失败点(见图5)，条件及应用范围见表1。

表1 测压点类型表

图5 西湖凹陷测压点分类图Fig. 5 Classification diagram of pressure measuring points in Xihu Sag

2 电缆式地层测压资料的具体应用

2.1 计算地层流体密度及气油比

西湖凹陷部分油气田发育轻质油藏、带油环的凝析气藏，油气藏气油比变化较大，呈现典型的“油轻气重”特点，给常规测井资料识别油、气层带来一定困难。电缆式地层测压资料可以通过地层压力梯度快速评价地层流体密度，从而帮助测井解释人员进行油、气层识别[10-12]。

图6为西湖凹陷X2井测井曲线组合图，如图所示，3729～3731m中子-密度曲线“镜像”交会特征明显，为典型气层；3734～3748m、3759.5～3765m中子-密度曲线“镜像”交会幅度明显小于上部典型气层，判断为油层。图7为该井段压力剖面图，其中3734～3748m地层压力因数1.09，4个有效压力点回归地层流体密度为0.61g/cm3，后续该层DST(drill stem testing，钻杆测试)样品PVT分析地层原油密度为0.6113g/cm3，两者基本一致；3759.5～3765m中子-密度“镜像”交会特征不明显，易将该层解释为油层，但该层3个测压有效点回归地层流体密度为0.39g/cm3，为气层特征，后经MDT取样证实。

在西湖凹陷，气油比通常采用DST测试期间取样经PVT试验分析获得，但DST测试费用高，测试偏少，实际应用中大都采用类比法确定气油比参数，开发实践证实，即使是相邻油气藏其气油比也不尽相同，该参数的不确定性为开发方案的制定带来较大困难。为此，笔者通过西湖凹陷油气藏大量测压资料和PVT试验分析资料，创新建立了测压流体密度估算气油比方法(见图8)，计算公式为：

Rgo=22.492×ρ-3.602

(1)

式中：Rgo为气油比，m3/m3；ρ为压力回归流体密度，g/cm3。

图7 X2井某气层压力剖面图 图8 西湖凹陷油气藏压力回归流体密度与气油比关系图Fig. 7 Pressure profile of a gas reservoir in well X2 Fig. 8 Relationship between pressure regression fluid density and gas-oil ratio of oil and gas reservoirs in Xihu Sag

图9为西湖凹陷X3井某气层测井曲线组合图，如图所示，4325～4335m层段中子-密度曲线“镜像”特征明显，为典型气层。该层段4个测压点回归地层流体密度为0.40g/cm3(见图10)，根据公式(1)估算该层段气油比为608m3/m3，该层MDT取样分析气油比为637m3/m3，两者基本一致。通过测压回归流体密度可有效识别油、气层，同时为油气藏气油比参数确定提供了新的手段。

图9 X3井测井曲线组合图Fig. 9 Combination diagram of logging curves of well X3

图10 西湖凹陷X3井气层压力剖面图Fig. 10 Gas reservoir pressure profile of well X3 in Xihu Sag

2.2 根据压力剖面确定流体界面

储量研究中流体界面的确定十分重要，对于一些未钻遇流体界面的油气层以及常规测井资料难以准确确定流体界面的疑难层，利用电缆式地层测压资料确定流体界面效果较好[13]。图11为西湖凹陷Y气田Y1井和Y2井某气藏连井对比图，Y1井从常规测井资料判断，-3850m(TVDSS，true vertical depth subsea，水下真实垂直深度)以上为气层，且MDT在-3847m(TVDSS)泵抽取样分析为纯气样。Y1井-3850m(TVDSS)以下储层段气测值与上部气层段相近，但该深度以下井段砂泥岩互层发育，随钻电阻率降至20Ω·m以下，电阻率降低是因为岩性细还是储层含水导致，对该气藏气水界面确定至关重要。为了弄清-3850m(TVDSS)以下储层是否含水，MDT在-3864.3、-3875.5、-3883m(TVDSS)3个深度分别泵抽6～10h，泵抽流体135～285L，现场流体实时监测均提示泵出流体主要为钻井液滤液，含少量烃类气，泵抽也无法判断储层流体性质。从Y2井测井曲线特征可以看出，-3920m(TVDSS)以下随钻电阻率为10Ω·m，气测无异常，为典型水层特征。为了进一步确定该气藏气水界面，采用Y1井典型气层段3个有效测压点和Y2井典型水层段5个有效测压点评价气水界面(见图12)，气线与水线交点深度为-3850.6m(TVDSS)，Y1井在该深度以下的4个测压点均分布在Y4井水线附近，综合判断该气藏气水界面确定在-3850.6m(TVDSS)更加合理，该气藏压力剖面对确定流体界面起到了关键作用。

图11 西湖凹陷Y气田Y2井和Y1井某气藏连井对比图Fig. 11 Connected well comparison diagram of a gas reservoir in well Y2 and well Y1 in Y gas field of Xihu Sag

图12 西湖凹陷Y气田某气藏压力剖面图Fig. 12 Pressure profile of a gas reservoir in Y gas field of Xihu Sag

2.3 评价地层渗透率

地层测压资料并不直接测量储层渗透率，在压力测试期间通过抽取地层流体测量流量和压降，根据达西定律，计算压降流度。测压期间测量的通常为钻井液滤液，可通过钻井液滤液黏度转化为渗透率[14]，该渗透率可看作是钻井液相有效渗透率；同时，鹿克峰等[15]探讨了压降流度与气相渗透率的关系。但是，在地层渗透率评价中，采用更广泛的是根据岩心分析渗透率标定的空气渗透率。为此，笔者在西湖凹陷大量压降流度及岩心分析渗透率的基础上，研究并建立了水基及油基钻井液条件下压降流度与空气渗透率的转换关系(见图13)：

水基钻井液:

K= 2.6489S0.8021R2= 0.9173

(2)

油基钻井液:

K= 7.2081S0.7465R2= 0.8719

(3)

式中：K为空气渗透率；S为压降流度。

图13 压降流度与空气渗透率关系Fig. 13 Relationship between mobility and air permeability

通过上述关系，可根据某深度点压降流度直接估算该点的地层渗透率。同时，在岩心孔隙度、渗透率分析资料的基础上，补充压降流度得到的地层渗透率和该点测井评价的孔隙度信息，综合建立储层孔隙度与渗透率转换关系，从而得到储层连续渗透率曲线。X4井采用油基钻井液，MDT测压点较多，根据式(3)将MDT压降流度转换为渗透率，再与该层段少量壁心渗透率资料共同建立该井段储层孔渗关系(见图14)。图15为X4井压降流度评价渗透率成果图，可以看出，利用该孔渗关系评价的渗透率结果与6颗壁心分析渗透率一致性较好。

图14 X4井区孔渗关系图Fig. 14 porosity and permeability diagram of well X4 area

图15 X4井压降流度评价渗透率成果图Fig. 15 Permeability results of pressure measurement and mobility evaluation in well X4

3 结论

通过对西湖凹陷各类电缆式地层测压资料综合分析，测压点可分为5类：有效点、超压点、干点、致密点、坐封失败点，其中压降流度大于7mD/cP时，测压点通常为有效点；压降流度小于3mD/cP时，测试点基本为超压点；压降流度介于3～7mD/cP时，测压点可能为有效点或超压点，需要结合其他压力测试资料综合判断。基于对地层测压资料分析，选取地层测试压力资料中有效点，在储层流体密度回归及流体性质识别、储层流体界面确定等方面均取得了较好的应用效果，提出了新的油气藏气油比评价方法及流度与渗透率的转化关系，对电缆式地层测压资料在西湖凹陷后续勘探开发中的应用具有重要的指导意义。