电缆地层测试宽频调速取样技术研究及应用

2021-04-25穆贵鹏中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300457

化工管理 2021年10期

穆贵鹏(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300457)

0 引言

电缆地层流体取样是储层评价的一种最直接最有效的评价手段[1]，渤海油田明化镇、馆陶组储层埋深较浅，压实成岩作用差，储层胶结疏松，且以稠油为主，进行电缆地层流体取样时在一定压差作用下易出现地层漏失导致座封失败或地层出砂堵塞探针滤网的现象[2]，进而造成取样失败，影响储层评价，如何有效解决这一难题对油气田勘探来说意义重大。李欣等[3]研究发现降低泵抽压差能提高稠油、疏松砂岩储层取样成功率，本文阐述了中海油服自主研发的增强型地层动态测试仪(EFDT)通过液压动力短节技术创新，从而实现宽频精准调速，依据出砂分析结果，采用低泵速进而实现小压差进行地层流体取样，在渤海油田P井首次应用，有效克服出砂及漏封风险，成功取得稠油样品。

1 宽频调速取样技术简介

液压动力短节是地层测试仪器不可或缺的一部分，在地层测试仪器中起到平衡环境压力，为整个液压系统提供稳定的工作环境以及可靠的液压系统工作压力，能够对泵抽流体排量起到关键作用。

1.1 液压系统对泵抽速度的影响

地层测试仪器流体泵(图1)一般为液压驱动往复泵[4]，液压系统提供的液压油推动流体泵油缸一侧的活塞，再通过连杆带动流体缸一侧活塞，从而完成抽吸流体功能。因此液压系统泵出的流量直接影响到流体泵的抽吸速度。当前绝大部分地层测试仪器对于泵速的控制都是通过控制液压系统泵出流量来完成。压系统泵出的流量与电机转速、液压泵排量有关[5]。

液压系统泵出流量=电机转速×液压泵排量，仪器液压泵排量受液压泵性能决定为固定值，因此液压系统泵出流量直接受电机转速影响。

图1 地层测试器流体泵

1.2 宽频调速技术优势

EFDT常规液压动力短节采用单出轴霍尔反馈的直流无刷电机，带动单个液压泵，可通过电压调节电机转速，从而控制泵抽短节的流体泵泵速，当井下工作环境负载变化较大时，电机转速会随之发生较大变化，泵速不能稳定维持在较低水平，无法进行低泵速取样。

宽频调速液压动力短节采用双输出轴旋变位置反馈的直流伺服电机带双液压泵，新型直流电机可保证在更加宽泛的转速范围内稳定工作，配合PID调节闭环精准控制技术，可在地面直流电压稳定不变情况下通过控制电路主动调节对电机供电电压，从而消除负载变化对于电机转速的影响，电机转速调速范围为100～3 500 r/min，流体泵调速范围为可保证0.1～15.0 mL/s，电机转速与泵速的对应关系所示，两个液压泵具有不同的排量，小泵排量为0.07 mL/min，大泵排量为0.36 mL/min，两个不同排量的流体泵结合转速稳定宽泛的直流电机，保证液压系统泵出流量宽泛、线性、稳定，从而保证流体泵泵速线性可调，且泵速范围更宽。

宽频调速液压动力短节较常规动力短节有更宽的调速范围，泵抽速度调节精度更高更稳定，不仅能以低泵速来应对稠油、疏松砂岩储层的取样作业[6]，在常规储层取样时可以用更高的泵速提高取样效率，降低作业成本。

2 应用实例分析

(1)油田位于渤海南部海域，整体为受渤南低凸起边界断层控制下的复杂断块群，圈闭规模大，油气层主要分布在明下段和馆陶组，油质为稠油，据研究构造区油气运移通畅，成藏背景优越，新近系具有良好的成藏条件，在该区部署钻探P井，并在该井设计取样作业，以便后续进行油品实验室化验分析。

(2)本井设计在明化镇组1 218 m取样，从常规曲线上看取样层位为油层，空隙度较大约34.4%，从出砂分析表1看出该套储层出砂生产压差为0.86 MPa，地层非常疏松极易出砂或漏封。

表1 出砂分析表

(3)本井取样前测得地层压力12.06 MPa，初始泵抽速度控制在1.2 mL/s，流压11.73～11.79 MPa，控制泵抽压差小于安全生产压差，泵抽50 min后流压稳定并且油气占比较高，尝试提高泵速到2.6 mL/s，流压略有下降到11.51 MPa左右但仍远小于出砂生产压差，继续泵抽到90 min灌取一个备用样，再次尝试提高泵速到3.2 mL/s，流压下降至11.07 MPa左右，继续泵抽到150 min灌取最终样品，地面转样取得2.25 L稠油样品，样品地面密度0.975 8 g/cm3(20 ℃)。