一(yī)種新型隨鑽地層壓力測試器的現場測試 (2004-11-15)
發布時間:2007-12-04
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地層(céng)孔隙壓(yā)力對(duì)於儲層描述是一項關鍵參數。然而,在高斜度井或水平井中,傳統上用鑽杆傳送電纜測試器進行壓力測量,這種方(fāng)法費(fèi)時。為了在鑽井過程中測量地層壓力,已開發出一種(zhǒng)隨鑽地層壓力測試器。在鑽井暫(zàn)停期間,測試(shì)器對(duì)著井壁伸出一(yī)個極板密封部件,進行一係列壓降和壓力恢複測試來測量地層壓(yā)力。除了通常的壓力數據應用之外,該測試器還實時(shí)提供地層壓力以優化鑽井(jǐng)過(guò)程。潛在的用途還包括:早期探(tàn)測高壓(yā)層,基於壓力的井眼導向,確定壓力梯度及流體界麵和實時調整泥漿比重以優化鑽井、下套管和完井。
在鑽井過程中獲得地層壓力測量值需要一種全新的測試技術。該測量必須在盡可能短的時間內進(jìn)行,將壓差卡鑽的風險降到最低,特別是在水平井中。與電纜測試器相比,通信遙測速(sù)率嚴重受限,因而在(zài)地麵可獲得的用於實時控製測試的數據有限。當進行電纜測試時,測井工程師可以檢查壓力(lì)測試史,可相對於預計的壓力梯度評價最終恢複壓力,因而為隨後的測試調(diào)整儀器參數。而對於隨鑽地層測試器,在地麵得不到這種數據。
已(yǐ)開發出一種自動壓(yā)力測試係統來進行(háng)井下壓力測試(shì),而不需工程師幹預。貝克休斯公司已(yǐ)製造了一支隨鑽壓力測試儀器(TesTrak),並在BETA井中作(zuò)了試驗。現在(zài)M?rsk Olie og Gas AS公司用該儀(yí)器(qì)在北海丹麥區域MFF-28井中試驗。、
上述(shù)儀(yí)器於2003年(nián)4月首次應用在Dan West Flank的MFF-28井中,Dan West Flank是Dan油田在北海(hǎi)丹麥區(qū)域對著Halfdan油田西北向的延伸。M?rsk Olie og Gas AS公司代表丹麥地下財團(DUC)經營這些油田。MFF-28井是一口近於(yú)水平(píng)到水平的生產井,儲層段長13693ft,位於(yú)高孔隙度(25%~35%)和低滲(shèn)透率(lǜ)(0.1~2.0mD)的麥(mài)斯特裏奇(qí)特階白堊層中。
Dan油田從1972年(nián)開始生(shēng)產,長期(qī)生產導致儲層(céng)壓力嚴(yán)重(chóng)衰竭,盡管後期采用了大規模注水。在MFF-28井中最接近(jìn)Dan油藏的部(bù)位,預計儲層壓力下降約2500psi,而在遠端,地層壓力下降到原始地層壓力(lì)1000psi。在Dan West Flank的(de)長水平井完井一般采用組(zǔ)合方法,包括:新近開發的受控射流酸化(CAJ)增產(chǎn)法和射孔、增產與隔離係統(PSI)。在設計用於CAJ增產法(fǎ)的射孔襯管中,基礎是了解地層壓力剖麵(miàn)。目前(qián),測量壓力(lì)剖麵采用鑽杆傳送(sòng)的電纜地層壓力測試器,費時而且風險高。而隨鑽采集(jí)地層壓力(lì)具有節省成本的很大潛力。
在MFF-28井進行試驗的目的是試驗儀器的壽命和功能,並確定該儀器能(néng)否(fǒu)在白堊層中跨越一(yī)定(dìng)範圍的(de)孔隙度(dù)和滲透率(lǜ)提供可靠的地層壓力測量值。
TesTrak測試器描述:TesTrak測試(shì)器采用一個類似於電纜(lǎn)測試(shì)器的極板密封部件,將一部分井壁封隔開並與儲層壓力(lì)係統相(xiàng)連。一個智能泵控製係統在一個閉環控製中井下操(cāo)縱(zòng)測試器,帶有(yǒu)綜合流量分析(FRA)程序並允許進行不同的測(cè)試。除了基本測試外,還(hái)進行優化測試,包(bāo)括多種壓降和井(jǐng)下實時應用FRA算法。以固定(dìng)的壓降和(hé)固定的壓力恢複時間進行基(jī)本測試,在測試中(zhōng),靜水壓力或地層壓力下降的幅度(dù)不受控製。當預定的時間(jiān)過去,壓力恢複(fù)終止,不論壓力(lì)是(shì)否穩定。所以這種測試可能會使壓降過大,而沒有足夠的時間使(shǐ)壓力在規定的時間達到真正的地層壓(yā)力值,通常這種測試適合於高流(liú)度(dù)的(de)地層。而優化和重複的壓(yā)降和壓力恢(huī)複測試包含多個順序的壓降。在重複測試時,根(gēn)據(jù)井下分(fèn)析可用(yòng)不同的(de)壓降速率。井下智(zhì)能控製係統應用FRA算(suàn)法分析每個(gè)壓力測試數據組,並根據FRA質(zhì)量指示和地層流度優化壓降速率、壓降(jiàng)量和壓力恢複持續時間(jiān)。該測試器可測量井周任意方(fāng)向的壓力,並能避免岩屑堵塞測(cè)試器。極板密(mì)封部件移動距離可達1.4in。設(shè)計的井底(dǐ)總成包(bāo)括(kuò)另外專(zhuān)用於TesTrak測試器的脈衝發生器和雙向通信係統(遙測單元),而不妨礙現有的(de)旋(xuán)轉轉向單元。
為了控(kòng)製隨鑽地層測試器,通過下行泥漿流(liú)將信號從地麵送到測試器,進行一次基本測試(shì)或優化測(cè)試序(xù)列之一。在測試(shì)器(qì)定向之後,極板密封部件推向井壁,連續監視密封壓力(lì)保證有效密封,一旦極板達到密封,測(cè)試器開始壓力測試。測量之後,從井壁釋放極板密封部件,通過泥漿脈衝遙測將測量數據傳送到地麵,立(lì)即可得到(dào)以下數據:兩個環空(kōng)壓力、三個地層壓(yā)力、頭兩次測試的最小壓降、最後一次(cì)測試計算得出的流度(dù)值和FRA提供的相關係數質量指示。三(sān)個地層壓力直(zhí)接比較可(kě)提(tí)供最佳的質量控製,而流度值、FRA提供的質量指(zhǐ)示(shì)和溫度的變化也可實(shí)時檢查數(shù)據的質量。
為了將(jiāng)測試器調節到預計的流度1~10mD/cP,提(tí)出了一個測試順序,能(néng)提供可靠的壓力(lì)數據和(hé)同時檢驗不同的測試選擇。該測試(shì)器計劃進行不同的重複測(cè)試以減少致密(mì)地(dì)層固有(yǒu)的動態影響,這(zhè)是由於壓降測試過程產生快速壓力下降。采用平(píng)滑的壓降,緩慢地增加泵(bèng)的排量使壓力分析跟上高壓瞬態。最長的(de)測試(shì)持(chí)續時間可選擇為3、4、5或10min,總計測試時間一般不超過10min。
TesTrak測(cè)試器(qì)兩次下井進行試驗(yàn),下井深度為22285ft。第一次下(xià)井時,有幾小時,TesTrak的遙測單元發生故障並與(yǔ)旋轉轉向係(xì)統互相幹(gàn)擾。在鑽(zuàn)井6678ft以後,采集到一個有效的地層壓力值,井底總成起出井口。第二次下井時(shí),更(gèng)換了TesTrak測試器和遙測單元。第二個(gè)儀器串如設計要求的工作,共放置極板64次,在鑽井6995ft後,總(zǒng)計提供142個壓力測量值。
在第一次和第二次下井中采集到(dào)實時數據,實(shí)時獲得環空和地層壓力,分辨率為0.05psi。由於編程錯誤,實時溫度梯度(dù)和實時FRA質量指示未能獲得。下(xià)行和上行實時譯碼(mǎ)成功率為83%。
在第一次油(yóu)田試驗中,試驗了測試(shì)器的壽(shòu)命和重複性。采集壓力數(shù)據的主要目的是為了完井設計(jì)確(què)定井的壓(yā)力剖麵,在鄰近井的地帶如所預測的識別了一個(gè)低壓帶。實時數據被認為可靠和準(zhǔn)確(què),並定量給出了儲層壓力,這使鑽井工程師能優化泥漿程序和(hé)高(gāo)效地完鑽。儀器(qì)性能(néng)良好,在一次大位移鑽井的作業中證明是可靠和堅固的,而隨後(hòu)的數據分析支持實時壓力測量。沿13673ft儲層段,在64個不同的深度處進行了142次壓力測試。用兩個鑽(zuàn)頭完成了鑽井,在204hr旋轉鑽井時間內造斜角度為66o~90o,最大狗腿為(wéi)3.5o/100ft。測試(shì)器的成(chéng)功導致可觀的時間和成本的節(jiē)約,這是由(yóu)於(yú)優化了鑽井和(hé)取消了鑽杆傳送(sòng)測井作業。白堊(è)儲層(céng)的測試程序已予優化,而且已設計(jì)了一種新的測試方法,來進一步優化(huà)在致密、超壓(yā)條件下的壓力測量。