油气井地层测试基本知识

二○一○年十月目录第一节地层测试概述第二节地层测试工具第三节地层测试工作制度的选择第四节地层测试压力卡片分析第五节地层测试产量、压力和温度的求取第六节地层测试资料应用第七节地层测试典型井例分析第一节地层测试概述目录★一、地层测试原理二、地层测试录取的参数三、地层测试的分类四、地层测试的优越性地层测试也叫钻杆测试，国外叫DST，是英文DrillStemTesting的缩写。地层测试是目前世界上及时准确评价油气层的先进技术，在钻井过程中或完井后通过对油气层进行开关井测试，可以获得在动态条件下地层的各种参数和流体性质，从而对产层作出定性或定量的评价。一、地层测试原理地层测试属于不稳定试井方法之一。其基本原理是，用钻杆或油管将测试工具（测试阀、封隔器、压力计等）送入井下待测位置，然后坐封好封隔器，将测试层与其它井段隔开，接着地面控制打开测试阀，造成井筒与地层之间有一个较大的压差，地层中的流体在压差的作用下流到井筒，经过测试管串流到地面。通过地面操作可进行多次井下开关井，即可获得产层的产量和压力恢复曲线，最后关井可以采集到地层条件下的流体样品。利用计算机试井解释软件分析处理井下压力记录仪测得的压力与时间的变化关系曲线，就可以计算出产层的特性参数。油管或钻杆反循环Y压力计测试阀MFE或APR锁紧接头震击器安全接头P-T封开槽压力计套管人工井底YY测试层压力计地层测试的任务概括起来有两点，一是录取资料，二是运用资料。录取资料就是现场测试，获取准确可靠的第一性资料，运用资料就是对测取的第一性资料进行分析，获得尽可能多的关于评价储层及油井特性的参数，并进一步评价油井和储层在动态条件下的特性，确定储层产出地下流体（油、气、水）的能力，以及找出支配该产出能力的潜在因素。因此通过地层测试，可以获得如下资料：二、地层测试录取的参数（二）经过计算求得储层参数1、有效渗透率：K2、地层系数：Kh3、流动系数：Kh／μ4、井筒储集系数：C5、流动效率：FE6、产层完善程度：表皮系数S、堵塞比DR、污染压降ΔPs7、采液指数：JO8、研究半径：ri9、边界距离：L10、储层边界类型：不渗透边界、稳压边界（γa）（一）直接取得产层的液性、产量、温度、静压、高压物性等数据（三）判别油藏的储集类型和计算各种类型油藏的特征参数。如双重介质油藏的储容比（ω）、窜流系数（λ）、复合油藏的内区半径（г）、流动系数比（(Kh/μ)1/(Kh/μ)2）、储能系数比（(ФСth)1/(ФСth)2），压裂井的裂缝半长（χf）、裂缝导流能力（KfW）等等。在国内，按地层测试井和测试方式的不同分为以下几种类型。1.按地层测试井的类型分为钻井中途测试和完井测试。2.按井眼的类型分为裸眼井测试和套管井测试。3.按封隔器坐封的方式分为支撑式测试、悬挂式测试和膨胀式测试。4.按封隔器封隔的方式分为单封隔器的测试和双封隔器的跨隔测试。5.按测试联作的方式分为射孔与测试联作、射孔与跨隔测试联作、射孔测试与排液联作以及测试、酸化与再测试联作等。三、地层测试的分类1.及时发现油气藏，加快新区勘探速度。在钻井过程中如遇良好油气显示，应立即停钻进行中途测试，自上而下及时搞清每一套含油气地层情况。当某一探区第一口井经中途测试获工业油气流后，可不等该井完井就可布置新井，加快勘探速度。在国内这方面的实例是很多的。如胜利油田的埕岛潜山油藏、富台油田潜山油藏以及孤北深层气藏都是中途测试首先发现高产油气流的。又如罗54井，经砂泥岩裸眼测试，首先在该断块沙二层段中发现自喷日产46t的工业油流后，及时布新井5口，使该断块提前半年进入滚动开发阶段。四、地层测试的优越性（一）钻井中途测试2.节约钢材、水泥和固井费用，降低钻井成本。对钻井录井显示不好，经中途测试确认无工业意义的井可免下套管。四、地层测试的优越性（一）钻井中途测试测试层表套404.79m3579.863715.00这方面没有系统统计，胜利油田仅在1990年推广砂泥岩裸眼测试的初期，对1990年一年的测试资料进行过统计，有3口井根据测试资料免下套管，共节约套管7955m，也节约了3口井的水泥和固井费用。3.为完井试油提供依据，避免漏掉油气层。相对来讲，中途测试时由于油层污染较轻，易于发现油气层取得地层真实的资料，对漏失量大、污染严重的油层，中途测试结果可供完井试油时参考。四、地层测试的优越性（一）钻井中途测试阳29井，钻井过程中对118.48m裸眼段（火成岩）进行了中途测试，获日产油5.12t、水48.3m3。下套管完井先后对中途测试井段射孔试油4层，前3层均未见油，直到第4层试油时，进行地层测试获得了日产4.05t的稠油层，终于找出了中途测试出油的层位。说明中途测试对完井试油起到了很好的指导作用。车古53-3井，中途测试回收到混有泥浆的原油7.0m3，由于地层污染严重（双重介质地层表皮系数为1.44），地层压力低（压力系数仅0.79），钻井漏失严重，测试未能取得合格液性和油水比例。完井后常规试油，长时间抽汲排液仍不见油，但地质部门根据中途测试见油的情况，坚持继续排液，终于在抽汲36天，累计排水406m3后获日产油4.4t、水3.9m3的工业油流。1.录取资料多，准确评价油气层，为油藏描述提供定量的动态数据。常规试油需要多种手段，多道工序，但一般也只能取到液性和产量资料，对达到工业油气流的井，才录取油层静压资料，对自喷油层，才下压力计进行地面关井测压力恢复资料。而地层测试只需起下一趟管柱即可获得井下开关井压力曲线和20多项油层参数，提高了试油质量，有利于正确评价油气层和进行油藏描述。2.提高试油速度，加快勘探进程。常规试油一层一般需15天左右，而完井测试一般只需3—5天，比常规试油快3倍以上。四、地层测试的优越性（二）完井测试3.指导油层改造选层和效果评价，提高措施有效率和勘探成功率。地层测试获得的压力曲线特征及其所提供的表皮系数、堵塞比、有效渗透率、压力等参数，为油层改造选层提供了依据。国内各油田在这方面都作了很多研究和应用，大量资料表明，根据地层测试资料结合油层静态资料选择酸化、压裂井层是行之有效的方法。4.评价油层保护效果。地层测试是评估油层保护技术措施效果的有效手段。通过对测试计算的表皮系数进行分解，可以判断油层污染的原因，为采取针对性的补救措施提供依据。四、地层测试的优越性（二）完井测试5.快速评价稠油层和高凝油层。由于地层测试掏空深度大，有利于稠油或高凝油流入油管，所以测试一般都能取到原油样品和产能资料，并计算出油层参数。避免了常规方法反复气举、热洗等措施，节约了试油费用。6.跨隔测试代替注灰、填砂、电缆桥塞等封闭工序，可节约时间和费用，并有压力计监测封隔器的密封性，确保试油质量。7.测试联作技术的应用，减少了起下管柱的次数，减轻了劳动强度，缩短了试油周期，避免了再次污染油层。四、地层测试的优越性（二）完井测试第二节地层测试工具目录★APR工具MFE工具PCT工具地层测试工具的组成进行一次地层测试所需的井下工具至少包括以下部分：压力记录仪、筛管、封隔器、测试阀、循环阀等。辅助工具有震击器、安全接头、旁通阀、取样器等，并且完成测试还必须有测试垫。测试垫是指加在测试阀上方的钻杆或油管内的流体介质。可以是水、泥浆、氮气或组合使用这些介质。加测试垫的目的有两个：（一）当打开测试阀时，控制加在测试层上的压力，使测试层生产压差被控制在合理范围内，既能诱使地层流体流进测试管柱，又不致因压差过大而损害地层和套管；（二）在深井测试中，防止压井液柱压力挤毁钻杆或油管。不同的测试工具，按不同的形式连接，就可以组成不同的测试管柱，以满足不同井的测试要求。右图是MFE测试工具常用的测试管柱，自上而下分述如下：地层测试管柱1、反循环阀：在测试结束后，用于替出测试管柱中的地层流体和循环压井。通常用投棒或蹩压的方法把反循环阀打开，使测试管柱内与套管环空连通，然后从环形空间泵压，将测试管柱内的地层流体反循环出地面。未进行抽汲的非自喷井测试，反循环替出的油水量计量是否准确，直接影响测试资料的可靠性。2、上压力计：上压力计安装在多流测试器的上部，也叫监漏压力计，主要用于监测测试管柱的漏失情况，记录各次开井流动时的压力变化。在测试工具下井时和测试时的关井期间，若测试管柱不漏失，上压力计记录的应是一条水平的直线。地层测试管柱3、多流测试器（MFE）：是该类测试工具的关键部件，所以也叫MFE，由换位机构、延时机构的取样机构组成。它借助于测试管柱的上、下运动来打开或关闭的。测试工具下井时，MFE是关闭的。终流动结束，在解封后起测试管柱时，取样机构自动关闭，取得地层条件下的流体样品。4、震击器：当测试管柱下部的筛管或封隔器遇卡时，上提管柱施加一定拉力，可使震击器产生一个强烈的震击力而具有解卡的功能。5、旁通阀：旁通阀主要有两个作用，一是在测试管柱在井眼中起下遇到缩径井段时，压井液可从封隔器芯轴内孔经旁通阀的孔流过，使测试管柱顺利起下；二是测试结束时，旁通阀打开，使封隔器上下方压力平衡，便于封隔器解封。6、安全接头：安全接头是一种安全保护装置，在封隔器及其以下工具遇卡后，用震击器也无法解卡时，可反转测试管柱，从安全接头反扣粗牙螺纹处倒开，把安全接头以上的工具和管柱取出。7、封隔器：封隔器起着把测试层与其他层段以及钻井液或压井液隔离开来的作用。封隔器的橡胶筒受到压缩负荷后可以胀大，也可以通过向筒内充入液体而膨胀，然后与套管或井壁贴紧，起到密封和隔离作用。8、筛管或开槽尾管：是地层流体进入测试管柱内的入口通道。筛管钻有孔，开槽尾管开有槽，其里面还有钻有孔的过滤管。孔和槽的尺寸较小，一般情况下能阻止流体中携带的泥饼或岩屑颗粒进入工具，以免堵塞测试阀、工具芯轴孔道等。9、下压力计：用于测量开井流动压力和关井恢复压力，可对其进行测试资料处理，计算油层参数。一般要下两支压力计，其中一支的传压孔与测试管柱内部相通，所以叫内压力计；另一支压力计的传压孔直接与测试层相通，叫外压力计。地层测试管柱•常规地层测试工具。•环空压控测试工具。•膨胀式测试工具。地层测试工具的分类生产厂家产品名称规格mm耐压MPa耐温℃江斯顿MFE95.2、127103180哈里伯顿APR98、127103232贝克休斯膨胀式127103232斯论贝谢PCT127103180宝鸡MFE95.2、127103180测试工具MFE（Multi-FlowEvaluator）测试工具是目前国内最常用的工具，具有操作方便，动作灵活可靠，地面显示清晰等特点，不仅适用于套管井内的测试，也适用于井径比较规则的裸眼井测试。工具规格主要有95mm（33/4）和127mm（5）两种。整套测试工具均借助于钻杆（或油管）的上提、下放来控制测试阀进行井下开、关井。工具下井时测试阀处于关闭状态，到达测试预定深度后，通过管柱施加重力，经过一段延时，测试阀打开，在打开的一瞬间，管柱突然下坠25.4mm，这时在地面可以直接观察到的显示表明测试阀已打开。如果要关闭测试阀时，只需将管柱上提并略超过自由点，然后再下放管柱加重力即可关井。如此反复上提和下放管柱，可将测试阀重开或重关，获得多次流动和关井期。终流动期结束，在解封起测试管柱时，取样器自动关闭，可以收集到1200cm3或2500cm3的地层流体样品，供分析化验用。一、MFE地层测试工具MFE常规地层测试工具主要包括多流测试器（MFE）、裸眼旁通阀、安全密封、BT裸眼封隔器、PT套管卡瓦封隔器、套管剪销封隔器、液压锁紧接头、断销式和泵出式循环阀、压力记录仪及托筒、TR调时震击器、安全接头、筛管及开槽尾管等。外压力计开槽尾管钻杆或油管循环阀MFE液压锁紧接头震击器和安全接头PT封隔器内压力计油气层工具规格mm抗拉强度kN扭矩强度N.m破裂压力MPa挤毁压力MPa工作压差MPa取样容积cm3127187020237151.8106.7103250095976.7210744137.9107.71061200多流测试器主要技术参数钻杆或油管循环阀MFE液压锁紧接头内压力计外压力计筛管PT封隔器油气层震击器和安全接头监测