南海东部油田浅储层随钻测压取样技术及应用
2023-10-24李朝卢昌夏竹君孔令盼党黎锋龚一顺
李朝 卢昌 夏竹君 孔令盼 党黎锋 龚一顺
海油能源发展股份有限公司工程技术深圳分公司 广东 深圳 518067
粤海组水层流体试验室分析是研究CO2回注封存机理的重要手段,该层位水层流体的测压及取样是该项目运行设计理论的基础。南海东部地区粤海组地层属于中-高孔渗储层,且在钻井过程中存在井筒压差大、钻井液侵入地层深、井壁不规则井段多等特点,容易造成测压取样探针座封困难、地层超压、取样耗时过大等情况。针对松软地层制作相应的施工方案,包括优选加长型椭圆探针、根据渗透率设置测压参数、利用多维度探头实时监控井下流体类型等。最终在目的层平均单点取样耗时3~5h取得了目标水层样品,为后续实验室分析研究提供了原始地层资料。本文以A1井为例,通过合理的测压模式、探针类型选择以及针对性的参数预设,能够有效提高测量的时效性并兼顾安全性,为海上油田浅层测压取样测井作业提供了案例参考[1-4]。
1 测压取样作业难点
1.1 作业难点
南海东部油田粤海组水层砂岩埋藏浅,粤海组最浅取样点埋藏深度为803.4m,胶结非常疏松,井壁稳定性差,成功座封难度大;南海东部油田邻井粤海组松散砂岩钻井取心作业情况,出现的主要问题是地层出砂严重,砂岩疏松,极易堵住测压取样探针导致作业失败,测压取样工作极其困难。
1.2 历史经验
南海东部油田粤海组砂岩地层取样无成功案例。据调研,2021年在南海西部某井同层位浅层粤海组疏松砂岩地层测压取样作业有成功的实例,测量目的层段井深1400~1700m (垂深1200~1400m),地层压力系数1.0,泥浆密度1.28g/cm3,循环状态下的等效泥浆比重约为1.20(因为测压取样作业时需保持泥浆持续循环,降低黏卡风险)保持环空与地层压差为430~460psi(随深度增加压差略有增加),座封成功率90%以上。
2 测压取样作业优化设计
2.1 作业目的层分析
如图1所示,A1井测压取样目的层是粤海组砂岩地层,设计的测压取样深度分别1227m、1247m、1271m,对应的岩性分别为灰质粉砂岩、含砾粗砂岩、含砾粗砂岩,测井解释均为水层,孔隙度22.2%~27.0%,渗透率15.9~1877.9mD,属于中孔中渗储层。油藏地层压力系数为0.989~1.004,属于正常压力系统。
图1 A1井测压取样目的层测井图
2.2 作业方案
优先在1227m进行测压取样,取样不成功再依次在深度1247m、1271m进行尝试,成功取到水样则停止作业操作。具体作业实施计划是:(1)工具到达粤海组地层,进行30min粘连测试;(2)粘连测试通过后,在1227m测压后直接泵抽,并取10个水样。(3)到1247m和1271m设计点完成测压(以及其他增加深度点的测压)。
2.3 测压取样工具优选
综合考虑本井地层中孔中渗的特征,优选贝克休斯随钻测压取样工具FASTrak 完成本井测压取样作业。测量时,探针工具面朝下,依靠工具自重提供极板座封的推靠力。
(1)探针优选
FASTrak测压取样工具的探针类型共有3种:标准探针、大脸探针、加长椭圆探针,如图2所示。标准探针适用于普通地层和12.25in井眼,大脸探针适用于未压实地层,加长椭圆探针适用于更大的通道面积的地层,综合分析优选标准探针作为本井测压取样的探针。
图2 测压取样的探针极板
(2)探针筛管优选
FASTrak测压取样工具的探针筛管共有2种:0.6mm粗糙壁筛管和0.6mm槽管,其中0.6mm粗糙壁筛管在稠油、疏松砂岩中也能适用,故优选0.6mm粗糙壁筛管作为本井测压取样的探针筛管。
(3)FASTrak 测量模式优选
FASTrak测压取样工具的测量模式共有5种:高流度模式(High Mobility)、低流度模式(Low Mobility)、致密层超压模式(Tight Supercharged)、未胶结砂岩模式(Unconsolidated Sand)、综合地层强制多次压降模式(Forced Repeat),针对本井测压取样地层为浅层疏松砂岩,故优选未胶结砂岩模式(Unconsolidated Sand)作为本井测压取样的模式。
(4)保压样桶准备
根据地层原油的泡点压力确定样罐保压值。通过预测的地层压力、环空压力等信息,模拟氮气仓预充压力。现场工程师预充指定压力氮气。
2.4 取样时机优选
依托FasTrak测压取样技术,根据可互为备份的密度、声波、光谱、折射率、黏度等多个先进测量单元,FasTrak测压取样技术实现多角度,高可靠性的流体属性实时分析,明确判断珠江组获取油气水流体性质并100%成功完成取样计划,获取了合格样品。
本井泥浆滤液氯根52kppm,等效NaCl矿化度为85.9kppm;基于临井同层取样资料,预测地层水矿化度为31.6kppm;二者相差54.3kppm,在声波上会有数值变化,故可以通过声波区别泥浆滤液和地层水,指导取样时机。
2.5 工具面方位校正调整
借鉴国内外作业经验,采用贝克休斯6.75 in FasTrak随钻工具,并通过优化钻具组合,座封角度,确保座封成功率。
角差是工具低边到工具探针位置的角度差,每次工具入井前均需要测量角差,工具入井后通过给工具发指令调整工具面,使探针位于低边,这样能更好地贴紧地层,增加探针坐封成功率。计算公式:
式中:α为探针方位,°;β为工具面方位,°;γ为角差,°。
3 应用效果评价
优选的测压取样工具在本井目的层粤海组砂岩地层按照设计要求进行测压取样作业,设计的测压取样深度分别1227m、1247m、1271m,作业实施时,在1227.00m测压成功,在1247.7m测压时工具面180°座封失效,调整190°后第二次在该深度尝试座封,依然座封失败。上移0.3m到1246.70m尝试座封,座封成功。后管线堵塞,解封反排后再次座封。取样10个。具体情况见表1。
表1 A1井测压取样表(测压取样井段)
(1)在1227.00m测压情况
在1227.00m座封测压泵抽,测压流度29.4mD/cP,地层压力1290psi。考虑到地层出砂风险,使用0.5cm3/s泵速泵抽,泵抽顺畅,提速到1cm3/s依然泵抽顺畅,但提速到2cm3/s,泵速突然下降、实时流度降低,判断为出砂堵塞管线。之后尝试提高压差到270psi,但泵速并未好转,依然维持在0.8cm3/s,考虑到该泵效太低,决定解封放弃本点泵抽。解封前未取样。
(2)在1247.00m测压情况
在1247.00m座封失效,稍微转换一下工具面10°后,在1247m尝试测压再次失封。上移0.3m至1246.7m座封测压,地层压力1301.28 psi,地层流度:17.9 mD/cP,在本点泵抽。泵抽1cm3/s,压差20psi,泵抽稳定,提速到2cm3/s后泵抽不顺畅,泵速在0.5cm3/s到2cm3/s之间变化,实时流度持续降低,流动压力稳定,分析认为是地层出砂导致管线堵塞。收回探针后,上下活动下钻具,再返排重新回到测压深度1246.7m,地层压力1301.23 psi,地层流度92.19 mD/cP,泵抽。开始以2cm3/s参数泵抽15min,泵速增加至2.5~3.5cm3/s,实际的平均速度3cm3/s,即每小时10L,各探头工作正常,密度为1.04g/cm3,声波193.5μs/ft波动,泵速平均为3cm3/s,当累积泵抽体积19.3L时,密度从1.041g/cm3降到了1.038g/cm3,累计泵抽236min,泵抽量36.9L,最终密度1.038g/cm3,最终密度193.48μs/ft,泵抽液稳定超2h,光谱为标准水响应,由此判定矿化度已经稳定了,地层水纯度满足灌样要求,开始按要求取10个纯水样,无需在1271m进行测压取样作业,结束本次作业。
4 结论
根据南海东部浅层粤海组疏松砂岩地层的特征以及测压取样要求,优选了贝克休斯随钻测压取样工具FASTrak开展测压取样作业,在作业前开展方案优化设计,在测压取样过程中,优化泵抽速度,泵抽时及时判断砂堵并有效解堵,顺利完成在浅层砂岩中测压取样作业,取到了油气水等资料,达到了地质设计的要求,圆满完成地质任务。