地质基础(地层测试工)

地层测试工主讲教师：许延浪油气资源学院第一讲地层测试（回顾）概念在找到油气层后，要获取油气层产量、压力、产液性质、地层渗透率、流体样品等资料，这类工作统称为地层测试。也就是通过对油气层进行测试，来评价一口井是否有工业价值，油气藏类型，油气层特性，油气水性质等都由地层测试最后得出结论。地层测试类型钻柱地层测试电缆地层测试常规地层测试在油气勘探过程中，应用钻井方法钻穿油气层，通过钻井地质录井及地球物理测井取得各种地质资料和地球物理资料，它们能直接或间接地指出油气层的层位。通过钻杆末端的钻杆测试器利用电缆下入绳索式测试器第一节钻柱测试概念：在钻井过程中，以钻柱作为地层流体流到地面的导管，对地层进行测试评价的一种手段。中途测试完井测试钻柱测试按不同类型的井分为：裸眼井测试套管井测试按测试时间分为：按测试方式分为：常规测试跨隔测试钻柱测试器裸眼井测试:在裸眼井中完成，油气层被钻井液浸泡时间短，油层伤害小，迅速测试，对油气层进行初步评价。适用条件：岩性较致密、井壁较规则、地层不垮塌、井身状况较好.中途测试:在探井钻进过程中，钻遇油气层或发现重要油气显示时，中途停钻对可能的油气层进行测试。完井测试:在完井之后进行的地层测试，亦称为试油（气）。开井时间长，所取得地层参数齐全，还可进行分层测试。常规测试：封隔器下部只有一个测试层。跨隔测试：在一口井有多个油层的情况下对其中某一层进行测试。因此，必须有两个或两组封隔器将测试层封隔开。常规测试、跨隔测试跨隔测试常规测试：封隔器下部只有一个测试层。封隔器跨隔测试：在一口井有多个油层的情况下对其中某一层进行测试。因此，必须有两个或两组封隔器将测试层封隔开。一、测试工具及原理（一）多流测试器（MFE）MFE多流测试器应用广泛，适用于裸眼井和套管井。不适用于斜井和海上井。（美国1961年研制）压力计和筛管封隔器安全接头震击器旁通阀多流测试器反循环阀MFE测试器示意图测试设备：主要由接在钻杆下部的测试工具、封隔器及地面控制设备组成。根据需要，可使测试层暴露于大气压（或垫层压力）之下，测试层中的流体可自由地流入钻杆中。四个过程a下入井内MFE测试工具井下工作状态下入井内：将测试器接在钻杆底部，下至测试层段。井筒内的钻井液可以由筛管经旁通阀和环形空间返至地面，避免封隔器产生活塞效应，造成地层堵塞。钻杆内压力保持在0.1MPa左右筛管封隔器旁通阀测试阀封隔器松开，旁通阀打开测试阀关闭筛管封隔器旁通阀测试阀筛管封隔器旁通阀测试阀四个过程b开井MFE测试工具井下工作状态封隔器以下地层原来所承受的液柱压力全部由封隔器承担。测试层内流体由筛管经测试阀流入钻杆内。未加水垫或气垫时，测试层在开井瞬间的回压接近于1个大气压。在压差的作用下，地层流体容易流出，获得地层的最大产量。筛管封隔器旁通阀测试阀坐稳封隔器，关闭旁通阀，打开测试阀静压筛管封隔器旁通阀测试阀筛管封隔器旁通阀测试阀筛管封隔器旁通阀测试阀四个过程c关井MFE测试工具井下工作状态测量测试层的压力恢复曲线，取样器取到终流动时的流体样品。测试阀关闭将测试工具起至地面，取出流体样品筛管封隔器旁通阀测试阀筛管封隔器旁通阀测试阀筛管封隔器旁通阀测试阀测试阀关闭，旁通阀打开，上提钻具，封隔器松开MFE测试工具井下工作状态四个过程d从井内取出测试结束（二）压力控制测试（PCT）封隔器液压标准工具（HRT）压力控制测试器伸缩接头、安全接头井口主阀控制头防喷器适用于海洋井和斜井适用于套管井，井下只能下一个封隔器的单层测试器，封隔器以上的套管不能射孔。与多流测试器的区别：（1）用液压装置控制测试过程适用于难于用钻杆操纵的斜井（2）测试管柱中配有伸缩接头平衡管内压力变化，以补偿波浪运动变化。（70年代研制）多流测试器（MFE）压力控制测试器（PCT）压力控制测试系统示意图PCT阀工作原理液压标准工具氮腔弹簧加压孔取样器下井：氮腔上下均与井内钻井液连通。开井：下至预定深度座封后，HRT进口关闭，这时地面通过环形空间加压，压缩氮腔，使地层流体通过工具流至地面。关井：去掉井口压力，测试阀关闭HRT二、钻柱测试的主要成果压力卡片油、水、气的计算地层条件下的流体样品钻柱测试器压力记录示意图（二开二关油井压力卡片）(4)钻柱测试可确定井底压力与产量之间的基本关系，然后将压力、产量资料进行处理，最后对油层进行评价。（一）压力卡片记录从地层流入钻杆的流体压力筛管封隔器旁通阀测试阀钻柱测试器中有两个压力计钻柱测试的主要成果上压力计(管内压力计）下压力计测量支撑管与井壁之间环形空间内的压力下压力计用于检查测试是否正常正常：两个压力计记录的压力相同；筛管孔眼被堵塞：两个压力计压力不同A段：随工具下井深度增加而增加的钻井液静液柱压力。B点压力：初始静液柱压力。（工具下到井底后，钻井液静液柱压力达到最大）钻柱测试器压力记录示意图（二开二关油井压力卡片）筛管封隔器旁通阀测试阀压力卡片C1点压力：初流动开始压力。钻柱测试器压力记录示意图（二开二关油井压力卡片）筛管封隔器旁通阀测试阀压力卡片一次开井：封隔器座封，关闭旁通阀，打开测试器，流体将从地层流入测试工具。测试层段处的压力急速下降到C1点（若不采用水垫或氮气垫，C1点的压力值应与空钻杆内的大气压力接近）。压力卡片开井后，流体不断从地层通过筛管进入钻杆，压力逐渐上升初流动结束时压力为C2C1-C2曲线形状取决于地层渗透率、流体粘度、密度以及测试层的厚度。钻柱测试器压力记录示意图（二开二关油井压力卡片）C2点压力：初流动结束压力筛管封隔器旁通阀测试阀钻柱测试器压力记录示意图（二开二关油井压力卡片）从C2点到D点为初关井的压力恢复过程。初关井压力为D。(如果关井时间足够长，D点压力将是地层静压力)。从D点开始，进行第二次流动和关井压力恢复试验。D点压力：初关井压力压力卡片筛管封隔器旁通阀测试阀钻柱测试器压力记录示意图（二开二关油井压力卡片）E1点压力：终流动开始压力二次开井：压力迅速下降至E1点（E1应与C2近似）。压力卡片筛管封隔器旁通阀测试阀开井后，流体从地层流入钻杆，压力上升，最大达到E2点压力。取样器取到终流动时的流体样品。钻柱测试器压力记录示意图（二开二关油井压力卡片）E2点压力：终流动结束压力压力卡片筛管封隔器旁通阀测试阀钻柱测试器压力记录示意图（二开二关油井压力卡片）F点压力：终关井压力终关井后压力恢复，从E2达到终关井压力F。压力卡片筛管封隔器旁通阀测试阀提松封隔器，使压力恢复到静液柱压力G。G点压力：静液柱压力钻柱测试器压力记录示意图（二开二关油井压力卡片）H段：在G点后将测试器起出，压力逐渐降低（H段），直到起至地面，整个测试过程结束。（一般为二开二关，也可进行任意次数的流动和关井测试）压力卡片筛管封隔器旁通阀测试阀钻柱测试器压力记录示意图（二开二关油井压力卡片）终关井压力静液柱压力测试器起出，压力逐渐降低终流动开始压力终流动结束压力初关井压力初流动开始压力初流动结束压力初始静液柱压力测试工具下井，压力升高至钻井液静液柱压力。压力卡片（二）油、水、气的计算自喷时：通过油嘴和分离器的控制，确定油水产量。非自喷时：根据钻杆内液面的高度计算测试井的产量。1440uVtHQ式中：Q—液体产量，m3／d(地面)；H—液面高度，m；vu—单位长度钻杆的容积，m3／m；t—流动时间，min。1．油、水产量的确定钻柱测试的主要成果压力卡片油、水、气的计算地层条件下的流体样品油、水、气的计算测定气量的方法较多，一般使用孔板流量计。通过测定孔板前后的压降计算气量。测试层产气量较小时，可使用垫圈流量计，（测试范围从几十到几千立方米）2．产气量的确定（三）地层条件下的流体样品通过取样器取得地层条件下的流体样品（终流动结束前取样）实验室PVT（压力-体积-温度）分析：获取地层条件下的压力、体积、温度等参数。钻柱测试的主要成果压力卡片油、水、气的计算地层条件下的流体样品液压标准工具氮腔弹簧加压孔取样器三、钻柱测试应注意的问题（一）合理选择测试层段和座封的位置一般为钻井地质录井的油气显示层、测井解释的油气层或可能油气层。一般要求测试段厚度小一点，以便取得比较准确的测试资料。测试层段之间必须要有良好的隔层测试层段封隔器选择不当，就达不到座封的目的。一般选择裂缝不发育的致密层、井径规则处为座封位置。坐封位置（二）根据地层压力选择压力计和设计测试工艺钻柱测试应注意的问题在异常压力地区更为重要。筛管封隔器旁通阀测试阀（三）合理分配测试时间钻柱测试应注意的问题钻柱测试的总时间：决定于井下测试条件，主要需保证测试结束后，工具能安全取出。当允许的测试时间较短时，须合理划分各测试段时间：①初流动时间很短，3～5min，主要释放钻井液柱压力，排除井壁附近的堵塞。②初关井时间通常不少于1h，以便接近或测出原始地层压力。③第二次流动时间，一般以获得比较稳定的产量为准.钻柱测试应注意的问题测试时间的分配④第二次关井（终关井）时间，一般应获得霍纳恢复曲线中的直线段。通常比第二次流动时间稍长一些。影响流动和关井时间的因素包括：地层渗透率、地层流体的压缩系数、测试层段的体积、关井前流动期的长短和产量大小、测试层数(单层或多层)、裂缝发育情况和基质孔隙度、地层的堵塞和堵塞深度以及测试要求等。（四）对钻井工艺技术的要求钻柱测试应注意的问题:钻柱测试主要是在裸眼井中进行，因此对井身质量等有一定要求，以保证测试工作安全进行。具体要求是：井径规则，井壁不坍塌；钻井液性能良好；对油气层污染小；根据钻井液密度和失水量估计测试层的堵塞情况；选准测试层段和座封位置。钻井液钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液，无需处理，使用方便，适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。抽油井抽油机采油树泵下装置电缆地层测试和常规地层测试课后自修。第二节石油地质知识（回顾）()1.原油的密度一定比水的密度小。()2.油质含量高，原油的质量好.()3.同一温度条件下，碳氢化合物的相对分子质量越小，其蒸气压力也越小。()4.原油中溶有天然气时，原油粘度会随之而增加。()5.石油的化学组成中，碳约占10%-14%，氢约占80%-90%。()6.将某种气体变成液体时所需的最高压力叫该气体的饱和蒸汽压力。()7.天然气在石油或水中的溶解度随温度的升高而减少。()8.由于石油及石油产品挥发性差，闪点低，所以在严寒的冬天即使遇火也不易燃烧。一、油气判断题练习×√××××√×石油的馏分和组分组成石油的化学组成是比较复杂的，为研究和使用方便常用蒸馏方法或熔解方法对其进行分离，分割成不同的组份。1．馏分组成：利用化合物不同沸点特征进行加热蒸馏得到不同馏份，如汽油、煤油、柴油、重瓦斯油、润滑油、渣油。2．族分组成：石油的族份组成分为饱和烃、芳香烃、非烃及沥青质。3．组分组成：根据石油中化合物的不同组份对有机溶剂和吸附剂（如硅胶）所具有的选择性溶解和吸附的特性，将石油划分为四个组份。（1）油质：是石油的主要组份，可溶解于石油醚而不被硅胶所吸附，成份主要为饱和烃和一部分芳香烃。（2）胶质：可溶于石油醚、苯、三氯甲烷等有机溶剂而不被硅胶所吸附。可分为苯胶质（用苯解吸的产物）和酒精——苯胶质。前者多为芳香烃和一些含有杂原子（氧、硫、氮）的芳香烃化合物，后者主要为含杂原子的非烃化合物。轻质油中胶质含量少于5%，重质油中胶质含量可达20%以上。（3）沥青质：不溶于石油醚和酒清，而溶于苯、三氯甲烷的沥青部分。其分子量较大，在电子显微镜下，其宏观结构呈胶状颗粒，其分子结构以稠环芳香烃和烷基侧链组成的复杂结构。（4）碳质：石油中不溶于有机溶剂的非烃化合物。什么是饱和蒸汽压？蒸汽压指的是在液体（或者固体）的表面存在着该物质的蒸汽，这些蒸汽对液体表面产生的压强就是该液体的蒸汽