1、一、概一、概 述述二、测井质量控制二、测井质量控制三、地层测试器的主要应用三、地层测试器的主要应用 l 电缆式地层测试器是采集流体样品、逐点测量地层压力，判断储层流电缆式地层测试器是采集流体样品、逐点测量地层压力，判断储层流体性质、油气水界面、估算地层有效渗透率和产能、建立地层压力剖面等体性质、油气水界面、估算地层有效渗透率和产能、建立地层压力剖面等的重要工具。的重要工具。l 与钻杆地层测试相比，它经济快速，能提供大量的、可靠的垂向压力与钻杆地层测试相比，它经济快速，能提供大量的、可靠的垂向压力分布（分布（2323测点测点/米），而钻杆测试得出的是被封堵井段内的平均地层压力。米），而钻杆测试得
2、出的是被封堵井段内的平均地层压力。l 电缆式地层测试器既可在裸眼井中进行，又可在套管井中进行。三大电缆式地层测试器既可在裸眼井中进行，又可在套管井中进行。三大均有自己的测量仪器，目前以撕仑贝谢的均有自己的测量仪器，目前以撕仑贝谢的MDTMDT和哈里伯顿的和哈里伯顿的RDTRDT最为先进，最为先进，均采用双探头、增加了流体电阻率监测、流体光谱分析、流体核磁分析等均采用双探头、增加了流体电阻率监测、流体光谱分析、流体核磁分析等技术，以确保获得原始地层流体，取样筒模块独立，可根据测量需求增减，技术，以确保获得原始地层流体，取样筒模块独立，可根据测量需求增减，受仪器总成长度限制，受仪器总成长度限制，M
3、DTMDT一次下井一次下井6 6加仑取样筒最多挂接加仑取样筒最多挂接6 6个。双探头的距个。双探头的距离越大，其效果越接近于离越大，其效果越接近于DSTDST，但有可能使上下探头封隔在不同性质的储层但有可能使上下探头封隔在不同性质的储层上，不利于研究储层各向异性，因此上，不利于研究储层各向异性，因此RDTRDT双探头的距离较短。双探头的距离较短。l 地层测试器的一般工作原理主要包括四步：地层测试器的一般工作原理主要包括四步：l1 1）仪器下到目的层后，打开泥浆阀门，使井内流体进入仪器，）仪器下到目的层后，打开泥浆阀门，使井内流体进入仪器，在泥浆柱的静水压力作用下液压推靠系统开始工作，使地层密封
4、在泥浆柱的静水压力作用下液压推靠系统开始工作，使地层密封板和支撑板与井臂接触。板和支撑板与井臂接触。l2 2）吸管和筛孔吸管压入地层，流体进入仪器，流经管线和取样）吸管和筛孔吸管压入地层，流体进入仪器，流经管线和取样筒，管线中的压力计测量初始压力和流动压力。筒，管线中的压力计测量初始压力和流动压力。l3 3）取样后液压系统使取样筒筏门关闭，由于筏门的柄上装有锁）取样后液压系统使取样筒筏门关闭，由于筏门的柄上装有锁环，可使取样流体密闭在地层压力之下。环，可使取样流体密闭在地层压力之下。l4 4）液压系统压力释放后，解脱弹点火、密封板脱离地层或套管）液压系统压力释放后，解脱弹点火、密封板脱离地层或
5、套管表面。静水压力作用在密封板的活塞上，使密封板和支撑板收拢。表面。静水压力作用在密封板的活塞上，使密封板和支撑板收拢。在整个取样过程中，获得一条压力曲线，应用它可以作出各种相在整个取样过程中，获得一条压力曲线，应用它可以作出各种相应的解释。不同的地层对应不同的压力曲线，图应的解释。不同的地层对应不同的压力曲线，图 1 1中总结了中总结了5 5种种渗透性地层的典型情况。渗透性地层的典型情况。l 密封失败、气体存在、岩石碎屑进入等在压力曲线上均有显密封失败、气体存在、岩石碎屑进入等在压力曲线上均有显示，操作工程师评经验可识别各种情况。示，操作工程师评经验可识别各种情况。图图1 五种渗透率地层对五
6、种渗透率地层对FMT预测试压力定性说明预测试压力定性说明主要性能适应性可靠性测量范围精度应变压力计0103.3Mpa满 刻 度(无 校正)0.8%最 大 温 度175oC最 大 压 力103.3 MPa 正常维修条件下98%满刻度（有校正）0.13%石英压力计1.37875.79MPa6.89kPa+读数的0.1%最 大 温 度150oC最 大 压 力75.79 Mpa 最 大 井 径45.72厘米最 小 井 径14.94厘米 1、地层测试器主、地层测试器主要技术指标要技术指标 SKC3700地层测地层测试器技术指标如右试器技术指标如右表：表：l2、刻度与校验、刻度与校验l 1）每三个月对仪器
7、进行一次车间刻度（静重测试器刻度）。每三个月对仪器进行一次车间刻度（静重测试器刻度）。l 2）刻度时仪器和探头一起加温，在刻度时仪器和探头一起加温，在24175oC之间的温度选点不之间的温度选点不少于少于6个。个。l 3）压力随温度的变化刻度数据可制成数据表和温度校正图版，压力随温度的变化刻度数据可制成数据表和温度校正图版，与刻度数据一起存盘备用。与刻度数据一起存盘备用。l 4）仪器应满足技术指标要求，分辨率仪器应满足技术指标要求，分辨率6895Pa（1Psi），），重复性重复性0.05%，测量误差，测量误差0.13%。l 5）每次测试使用车间刻度数据进行温度校正每次测试使用车间刻度数据进行温
8、度校正。l3、测试过程中选择测点的要求、测试过程中选择测点的要求l 1）保证测试剖面的完整性和可分析性。保证测试剖面的完整性和可分析性。l 2）根据自然伽马或自然电位综合分析其他测井资料确定测点，根据自然伽马或自然电位综合分析其他测井资料确定测点，原则上目的层段内渗透层均定测试点。原则上目的层段内渗透层均定测试点。l 3）厚度小于厚度小于3米定一个测试点，厚度在米定一个测试点，厚度在36米之间顶、底部各定米之间顶、底部各定一个测试点，厚度大于一个测试点，厚度大于6米至少在上中下部各定一个测试点。测试米至少在上中下部各定一个测试点。测试点应具有代表性，油层、水层、可疑层、界限层、水淹层等。断点应
9、具有代表性，油层、水层、可疑层、界限层、水淹层等。断层面、不整合面附近应增加测试点。层面、不整合面附近应增加测试点。l 4）若目的层段内，无明显水层，或水层厚度较薄不足以确定压若目的层段内，无明显水层，或水层厚度较薄不足以确定压力梯度时，应在目的层段附近水层各找两个测试点以建立压力剖力梯度时，应在目的层段附近水层各找两个测试点以建立压力剖面。面。l4、质量验收要求、质量验收要求l 1）按规定定期校验压力测量系统；按规定定期校验压力测量系统；l 2）采用自然伽马跟踪定位，测量点深度误差不能大于采用自然伽马跟踪定位，测量点深度误差不能大于0.2米；米；l 3）压力恢复曲线变化正常，无抖动；压力恢复
10、曲线变化正常，无抖动；l 4）测井前、后测量的泥浆柱静压力及地层最终恢复压力必须稳测井前、后测量的泥浆柱静压力及地层最终恢复压力必须稳定，定，15s内变化在内变化在6895Pa（1Psi）内；内；l5）测井前后泥浆柱压力相差不大于测井前后泥浆柱压力相差不大于5Psi；l6）干点至少重复测试一次，首次等待压力恢复时间干点至少重复测试一次，首次等待压力恢复时间1分以上，第二次等待时间分以上，第二次等待时间2分以上，极低渗透率地层压分以上，极低渗透率地层压力恢复时间不少于力恢复时间不少于10分；分；l7）密封失败的测点须重复测量三次以上；密封失败的测点须重复测量三次以上；l8）上返补点须消除滞后影响
11、，泥浆柱压力须温合变化上返补点须消除滞后影响，泥浆柱压力须温合变化规律；规律；l9）在测量井段井斜变化不大的情况下，所测泥浆柱压在测量井段井斜变化不大的情况下，所测泥浆柱压力随深度变化应呈直线关系，且测量值与理论计算力随深度变化应呈直线关系，且测量值与理论计算（Pa）换算成泥浆密度后相差不超换算成泥浆密度后相差不超过过0.02克克/立方厘米。立方厘米。l10）按要求整理各类数据（井场数据、刻度数据、测按要求整理各类数据（井场数据、刻度数据、测试数据等）试数据等）gHPm1000l 电缆地层测试可以测量地层压力传播数据，采集地层流体样品，从电缆地层测试可以测量地层压力传播数据，采集地层流体样品，
12、从而对地层的有效渗透率、生产率、地层的连通情况、衰竭情况等作出评而对地层的有效渗透率、生产率、地层的连通情况、衰竭情况等作出评价，为建立最佳的完井和开发方案提供依据。特别是在求取地层有效渗价，为建立最佳的完井和开发方案提供依据。特别是在求取地层有效渗透率和油气生产率方面，它是目前唯一动态的测井方法。透率和油气生产率方面，它是目前唯一动态的测井方法。l1、压力测试数据的定性应用、压力测试数据的定性应用l 电缆地层测试器预测试的压力记录包括三项不同的信息，即井内静电缆地层测试器预测试的压力记录包括三项不同的信息，即井内静液柱压力、地层关井压力和预测试室抽液所诱发的短暂地层压力变化。液柱压力、地层关
13、井压力和预测试室抽液所诱发的短暂地层压力变化。通过对井中若干个测量点的预测试压力的定性分析，不仅可以估计井内通过对井中若干个测量点的预测试压力的定性分析，不仅可以估计井内地层的压力分布，而且还可以了解地层的渗透性，鉴别油藏中的可动流地层的压力分布，而且还可以了解地层的渗透性，鉴别油藏中的可动流体及气、油、水接触面，估计油藏垂向连通程度，研究油层的生产特性体及气、油、水接触面，估计油藏垂向连通程度，研究油层的生产特性及油藏的递减方式。及油藏的递减方式。l1)判断地层渗透性判断地层渗透性l 预测试的模拟压力曲线给出了探头附近地层渗透性的非常好的快速预测试的模拟压力曲线给出了探头附近地层渗透性的非常
14、好的快速直观估计。高渗透性地层直观估计。高渗透性地层(大于大于10010-3m2)的典型显示，预测试室活的典型显示，预测试室活塞抽动时引起的压降很小，关井后很快又恢复到地层压力；中等渗透塞抽动时引起的压降很小，关井后很快又恢复到地层压力；中等渗透性性(约约1010-3m2)的典型显示，关井后恢复到地层压力较慢；低渗透性的典型显示，关井后恢复到地层压力较慢；低渗透性(约约110-3m2)的预测试显示，关井后恢复到地层压力更慢；极低渗透的预测试显示，关井后恢复到地层压力更慢；极低渗透性地层性地层(约约0.110-3m2或以下或以下)，不仅压力降低大，而且压力恢复至地，不仅压力降低大，而且压力恢复至
15、地层压力所需的时间特别长。致密层的预测试压力显示接近零读数，表层压力所需的时间特别长。致密层的预测试压力显示接近零读数，表明没有渗透性。明没有渗透性。l2)鉴别油藏的流体性质、相界面及垂向连通性鉴别油藏的流体性质、相界面及垂向连通性l 根据电缆地层测试原理、预测试记录的地层关井压力在中、高渗透根据电缆地层测试原理、预测试记录的地层关井压力在中、高渗透层基本上就是地层静压；而低渗透层的测试往往未达到稳定，需要用层基本上就是地层静压；而低渗透层的测试往往未达到稳定，需要用压力恢复曲线图外推求出地层静压力。将井剖面上所有测试点的地层压力恢复曲线图外推求出地层静压力。将井剖面上所有测试点的地层压力按深
16、度作图，便可以识别地层流体性质压力按深度作图，便可以识别地层流体性质(气、油或水气、油或水)，并确定不同，并确定不同相之间界面的位置相之间界面的位置(气油界面或油水界面气油界面或油水界面)。l地层静压力也就是地层孔隙中流体的压力。电缆地层地层静压力也就是地层孔隙中流体的压力。电缆地层测试反映油藏中可动的连续相的压力，合成的流动流测试反映油藏中可动的连续相的压力，合成的流动流体压力梯度在某种程度上等于侵入带之外的地层压力体压力梯度在某种程度上等于侵入带之外的地层压力梯度。因而，压力梯度可以用地层流体密度解释。梯度。因而，压力梯度可以用地层流体密度解释。l 如果从压力测井深度如果从压力测井深度(d
17、)图求压力梯度，井斜角度图求压力梯度，井斜角度为为，由于真垂直深度由于真垂直深度h=dcos，则可按下式计算地则可按下式计算地层流体密度层流体密度：)(cos)(97.1012121ddpp（1）式中：式中：d1、d2测井深度，测井深度，m；p1、p2对应于深度对应于深度d1和和d2的地层压力，的地层压力，Mpa。l 下面结合图下面结合图2所示的测井实例具体分析。所示的测井实例具体分析。l 根据井剖面上测试点的地层压力分布趋势，可以画出几段不同梯度的根据井剖面上测试点的地层压力分布趋势，可以画出几段不同梯度的压力分布线，由各段的压力梯度，便可计算出对应深度的地层流体密度，压力分布线，由各段的压
18、力梯度，便可计算出对应深度的地层流体密度，区分出气、油、水性质；区分出气、油、水性质；l 压力梯度线的拐点，指示出气压力梯度线的拐点，指示出气油和油油和油水界面的位置。水界面的位置。l 压力梯度线的明显断裂，则意味着有垂向的非渗透性隔层存在。压力梯度线的明显断裂，则意味着有垂向的非渗透性隔层存在。l 应该注意，压力梯度线的拐点是自由水位的代表，而压力梯度则与油应该注意，压力梯度线的拐点是自由水位的代表，而压力梯度则与油水状态相对应。因此，由于毛细管压力的作用，油藏内的全含水界面要水状态相对应。因此，由于毛细管压力的作用，油藏内的全含水界面要比拐点稍高一点。研究图示的静压力剖面，可以作如下解释：
19、比拐点稍高一点。研究图示的静压力剖面，可以作如下解释：l C段在深度段在深度2717m处，有清楚的压力梯度，算出它以上的流体密度处，有清楚的压力梯度，算出它以上的流体密度为为0.71g/cm3，与预计的这个深度的天然气密度值符合得很好。与预计的这个深度的天然气密度值符合得很好。l 2717m以下的压力梯度相当于流体密度为以下的压力梯度相当于流体密度为0.63g/cm3，与预计的油的与预计的油的密度非常一致。密度非常一致。l 因此，我们可以将气因此，我们可以将气油接触面的位置可靠地定在油接触面的位置可靠地定在2717m。这得到这得到了裸眼井测井解释的证实。因为地层厚度没有达到建立一个可靠的梯度了
20、裸眼井测井解释的证实。因为地层厚度没有达到建立一个可靠的梯度的程度，油水界面不容易确定出来。的程度，油水界面不容易确定出来。l 在在D段的四个测量值，落在一条对应密度段的四个测量值，落在一条对应密度为为1.12g/cm3的视梯度垂线上，在的视梯度垂线上，在2750m以以上的压力是在过渡带取得的，表现出中等上的压力是在过渡带取得的，表现出中等的压力梯度，大约的压力梯度，大约0.8g/cm3，这再次被裸眼这再次被裸眼井的测井资料所证实。井的测井资料所证实。C段的流体梯度已清楚地鉴别它是均匀段的流体梯度已清楚地鉴别它是均匀地递减，它的纵向连通很好。但是，在图地递减，它的纵向连通很好。但是，在图中左边
21、示出的裸眼井测井解释成果图上可中左边示出的裸眼井测井解释成果图上可以见到泥质薄夹层，在某种程度上防碍以见到泥质薄夹层，在某种程度上防碍C段段的主体与下部连通。的主体与下部连通。D段在附近所有的井中段在附近所有的井中已经射孔，它的渗透性良好，递减程度最已经射孔，它的渗透性良好，递减程度最严重严重(压力最低压力最低)。它与含水段。它与含水段E的连通不完的连通不完善，如绝对压力差显示的那样。假若为了善，如绝对压力差显示的那样。假若为了保持压力需要注水，不应选保持压力需要注水，不应选E段注水。段注水。在在A段和段和B段显示出较高的压力，它们段显示出较高的压力，它们是分隔的油藏单元，互相之间或与是分隔的
22、油藏单元，互相之间或与C段都不段都不连通，连通，A段的压力高，含水饱和度低，表明段的压力高，含水饱和度低，表明它没有对油田生产作出贡献，它的压力可它没有对油田生产作出贡献，它的压力可能仍保留在原始的油藏压力附近。能仍保留在原始的油藏压力附近。图图2 2 静液柱压力和油藏压力剖面静液柱压力和油藏压力剖面 l3)分析油藏生产动态分析油藏生产动态l 不同开采时期电缆地层测试得到的井内压力分布剖面同原始地层压不同开采时期电缆地层测试得到的井内压力分布剖面同原始地层压力剖面比较，可以分析油层的衰竭情况，预测油层产出流体性质的变化，力剖面比较，可以分析油层的衰竭情况，预测油层产出流体性质的变化，估计井内层
23、间干扰。估计井内层间干扰。l 通过从一口井到另一口井的压力变化比较，可以扩大电缆地层测试通过从一口井到另一口井的压力变化比较，可以扩大电缆地层测试结果在油藏管理中的应用，横向连通的油层具有均匀的油藏压力分布，结果在油藏管理中的应用，横向连通的油层具有均匀的油藏压力分布，不连续性则指示断层或其它非渗透性隔层存在。不连续性则指示断层或其它非渗透性隔层存在。l 如果油藏开采过程中压力递减是均匀的，则所得的压力分布平行于如果油藏开采过程中压力递减是均匀的，则所得的压力分布平行于原始流体梯度。相反，若递减不均匀，这时的压力分布会复杂化。油藏原始流体梯度。相反，若递减不均匀，这时的压力分布会复杂化。油藏开
24、采一段时间后的压力分布，指示出除中间的油层外，油藏压力已衰减，开采一段时间后的压力分布，指示出除中间的油层外，油藏压力已衰减，气气油界面下移，而油油界面下移，而油水界面上升，含水区段的不渗透隔层可能限制水界面上升，含水区段的不渗透隔层可能限制自然水驱或注水水驱的效率。在油区可以根据压力是否仍然保持或接近自然水驱或注水水驱的效率。在油区可以根据压力是否仍然保持或接近原始地层压力来加以识别。原始地层压力来加以识别。l 如果一口油井开采是多层合采，各层具有独立的压力系统，且递如果一口油井开采是多层合采，各层具有独立的压力系统，且递减速度不同，则油井的生产特性会受压力分布的影响。有的油层已经衰减速度不
25、同，则油井的生产特性会受压力分布的影响。有的油层已经衰竭，地层压力低于井筒内的流动压力，生产期间该层不仅产油，反而会竭，地层压力低于井筒内的流动压力，生产期间该层不仅产油，反而会吸入其它油层产出的流体而形成吸入其它油层产出的流体而形成“倒灌倒灌”现象。现象。4)分析裂缝性储层的生产特征分析裂缝性储层的生产特征l 裂缝性储层由渗透性的裂缝系统和低渗透性的岩块组成。岩块尺寸大小由裂缝密裂缝性储层由渗透性的裂缝系统和低渗透性的岩块组成。岩块尺寸大小由裂缝密度所控制，如果岩石破碎构成网状裂缝度所控制，如果岩石破碎构成网状裂缝孔隙性储层，则与砂岩储层的特征近似。就孔隙性储层，则与砂岩储层的特征近似。就一
26、般裂缝性储层而言，裂缝孔隙度虽小但渗透率很高，控制着储层的生产特征。电缆一般裂缝性储层而言，裂缝孔隙度虽小但渗透率很高，控制着储层的生产特征。电缆地层测试反映了裂缝性储层中可动流体的响应，包括裂缝内的流体和岩块内可动流体，地层测试反映了裂缝性储层中可动流体的响应，包括裂缝内的流体和岩块内可动流体，因而有可能对储层的生产机理作进一步了解。因而有可能对储层的生产机理作进一步了解。l 油通过裂缝系统运移过程中，首先驱走裂缝内的水，然后替代岩块内的水，直到油通过裂缝系统运移过程中，首先驱走裂缝内的水，然后替代岩块内的水，直到重力重力毛细管压力平衡为止。因此，岩块的底部往往全含水，上部才可能含油，中间毛
27、细管压力平衡为止。因此，岩块的底部往往全含水，上部才可能含油，中间存在一个过渡带。在生产过程中，含水层水的膨胀或注入水会不断进入裂缝系统，因存在一个过渡带。在生产过程中，含水层水的膨胀或注入水会不断进入裂缝系统，因而裂缝系统的气油界面和油水界面以及岩块的含水饱和度将不断变化。由于每一岩块而裂缝系统的气油界面和油水界面以及岩块的含水饱和度将不断变化。由于每一岩块的底层水的压力和裂缝系统内同一深度的流体压力相等，电缆地层测试得到的总的压的底层水的压力和裂缝系统内同一深度的流体压力相等，电缆地层测试得到的总的压力梯度对应于裂缝系统内流体的压力梯度。如果测得的压力梯度按式力梯度对应于裂缝系统内流体的压
28、力梯度。如果测得的压力梯度按式(1)计算是油的密计算是油的密度，则裂缝系统内含油，储层将产油；若计算后是水的密度，那么裂缝系统内含水，度，则裂缝系统内含油，储层将产油；若计算后是水的密度，那么裂缝系统内含水，储层将产水。假定能够测出基块内的压力分布，则基块下部的压力梯度对应基块内水储层将产水。假定能够测出基块内的压力分布，则基块下部的压力梯度对应基块内水的密度。的密度。l 由于大部分自然裂缝性储层的岩石基块渗透率较低，能够有效地观察预测试的由于大部分自然裂缝性储层的岩石基块渗透率较低，能够有效地观察预测试的压力恢复，对压力恢复响应进行分析将增强对储层生产机理的评价，除了可以确定岩压力恢复，对压
29、力恢复响应进行分析将增强对储层生产机理的评价，除了可以确定岩石基本的渗透率之外，在有利条件下还可以估计岩块的尺寸大小。石基本的渗透率之外，在有利条件下还可以估计岩块的尺寸大小。l 电缆地层测试时，无论是预测试或是取样测试都记录有压力传播信息。电缆地层测试时，无论是预测试或是取样测试都记录有压力传播信息。压力测试的定量解释主要是确定地层压力和估算地层渗透率。压力测试的定量解释主要是确定地层压力和估算地层渗透率。l 目前采用的方法包括球形压力下降法、球形压力恢复法、柱形压力恢目前采用的方法包括球形压力下降法、球形压力恢复法、柱形压力恢复以及现场快速直观解释法。复以及现场快速直观解释法。l 由于预测
30、试是目前电缆地层测试的主要方式，加之取样测试压力分析由于预测试是目前电缆地层测试的主要方式，加之取样测试压力分析方法与预测试相同，因此以预测试为例讨论压力的定量分析方法。方法与预测试相同，因此以预测试为例讨论压力的定量分析方法。l1)压力传播模式压力传播模式l 在预测试时，从地层中抽出流体会引起一个压力降。在各向同性介质在预测试时，从地层中抽出流体会引起一个压力降。在各向同性介质中，这个压力降将以球形向外传播；但是由于井眼的存在，压力在地层中中，这个压力降将以球形向外传播；但是由于井眼的存在，压力在地层中的传播将是类球形或半球形的。在各向异性地层中，等压面可能变成椭球的传播将是类球形或半球形的
31、。在各向异性地层中，等压面可能变成椭球状。预测试抽出的流体很少状。预测试抽出的流体很少(10或或20ml)，作用的时间很短，压力降主要发作用的时间很短，压力降主要发生在探头附近的很小体积范围内。生在探头附近的很小体积范围内。l2、压力测试数据的定量应用、压力测试数据的定量应用l 在每次压降周期在每次压降周期(大约大约10-20s)结束以后，由于流体要从未被扰动的地层结束以后，由于流体要从未被扰动的地层部分向探测器周围的低压区移动，引起探测器测量压力增加，直到压力平部分向探测器周围的低压区移动，引起探测器测量压力增加，直到压力平衡衡(通常达到原始压力通常达到原始压力)为止，称之为压力恢复周期。为
32、止，称之为压力恢复周期。l 压力恢复初期，压力扰动将以类球形或椭球形传播；达到地层界面后，压力恢复初期，压力扰动将以类球形或椭球形传播；达到地层界面后，地层内的压力传播逐渐变成圆柱形。由于测试记录的压降大小和不同时间地层内的压力传播逐渐变成圆柱形。由于测试记录的压降大小和不同时间记录的恢复压力是地层渗透率的函数，根据压力降落数据和压力恢复均可记录的恢复压力是地层渗透率的函数，根据压力降落数据和压力恢复均可估算地层渗透率。估算地层渗透率。l 由于预测试期间的压力传播模式不同，需要采用不同的模型分析测量由于预测试期间的压力传播模式不同，需要采用不同的模型分析测量的压力。柱形压力恢复传播的数学模型是
33、平面径向流动方程的非稳态解。的压力。柱形压力恢复传播的数学模型是平面径向流动方程的非稳态解。球形压力下降和球形压力恢复的数学模型分别是球形径向流动方程的稳态球形压力下降和球形压力恢复的数学模型分别是球形径向流动方程的稳态解和非稳态解。解和非稳态解。l 地层流动方程可由连续性方程和达西流动定律导出。将地层流体视为地层流动方程可由连续性方程和达西流动定律导出。将地层流体视为不可压缩流体，其平面径向流动方程的形式如下：不可压缩流体，其平面径向流动方程的形式如下：tpCrprKrr)(1（2）球形径向流动公式的形式为：球形径向流动公式的形式为：tpKCrprrr)2(12（3）式中：式中：r地层内考察
34、点到探管中心的距离；地层内考察点到探管中心的距离；K、分别为地层的渗透率和孔隙度；分别为地层的渗透率和孔隙度；、C分别为地层内流体的密度、粘度和等分别为地层内流体的密度、粘度和等 温压缩等。温压缩等。下面分别讨论预测试不同期间压力定量分析方法。下面分别讨论预测试不同期间压力定量分析方法。2)压力下降分析压力下降分析-计算压降渗透率计算压降渗透率Kd 当地层测试器从地层中抽取流体并造成压力下降时，由于测当地层测试器从地层中抽取流体并造成压力下降时，由于测试器探管直径相当小试器探管直径相当小(约约5mm)，所抽取的流体所抽取的流体量也很少。若把地量也很少。若把地层视为无限均匀介质，则可把探管口看作
35、点源，压力降从点源出层视为无限均匀介质，则可把探管口看作点源，压力降从点源出发，以球形向外传播。等压面是以点源为中心的球面，流体则以发，以球形向外传播。等压面是以点源为中心的球面，流体则以垂直等压面的方向形成径向流，流入地层测试器。垂直等压面的方向形成径向流，流入地层测试器。流体流动的球形特征，意味着流体主要在靠近探测器周围的流体流动的球形特征，意味着流体主要在靠近探测器周围的小体积中流动。在压降周期中，由于抽取少量流体作用时间很短，小体积中流动。在压降周期中，由于抽取少量流体作用时间很短，很快就能达到稳定流动条件。很快就能达到稳定流动条件。应用边界条件为：应用边界条件为：p|r=re=pi(
36、re为压力扰动的外半径为压力扰动的外半径)；p|r=re=pi(rw为探管半径为探管半径)；解球形流动方程解球形流动方程(3)，并考虑到，并考虑到rw、re，可得：可得：wwfiKrqpp2（4）l根据根据M.Muskat的研究结果，点源半径即探管的有效半径的研究结果，点源半径即探管的有效半径rp=2rw/0.5rw。事实上，把地层测试器贴在井壁上，地层也是有限厚的，压力传播可能并事实上，把地层测试器贴在井壁上，地层也是有限厚的，压力传播可能并非是标准球形。考虑到井眼和层厚的影响，引入一个流型系数非是标准球形。考虑到井眼和层厚的影响，引入一个流型系数c，上式可上式可改写为：改写为：sspdpq
37、rcK2（5）式中：式中：Kd影响压力下降的渗透率；影响压力下降的渗透率；pss下降压力；下降压力；C流形系数。流形系数。全球型时全球型时(相当于没有井眼的无限均匀地层相当于没有井眼的无限均匀地层)c=0.5；半球型时半球型时(相当于井壁为平面相当于井壁为平面)c=1.0；实际测试条件下，实际测试条件下，c可估计为可估计为0.75。斯仑贝谢公司常取斯仑贝谢公司常取c=0.668。l利用压降估算利用压降估算Kd时，流形系数时，流形系数c只是比例系数只是比例系数c/(2rp)的一部分，常和单位换算系数结合在一起，构成计算的一部分，常和单位换算系数结合在一起，构成计算常系数常系数F，从而式从而式(5
38、)可以表示为：可以表示为：l显然，显然，F与井眼形状、探管尺寸以及所采用的计算单位与井眼形状、探管尺寸以及所采用的计算单位有关。斯仑贝谢公司对基常规所用的有关。斯仑贝谢公司对基常规所用的RFT(探管单位探管单位rw=0.55cm)，假定井眼直径为假定井眼直径为8in，采用三维稳定流动采用三维稳定流动进行计算机模拟，给出常用工程单位制下的计算常数进行计算机模拟，给出常用工程单位制下的计算常数F=5660。对大直径探管或快速探管的对大直径探管或快速探管的RFT，F=2395。而对其大封隔器而对其大封隔器RFT，F=1107。因此，采用常规的因此，采用常规的RFT进行地层测试时，应用压力下降估算渗透
39、率的公进行地层测试时，应用压力下降估算渗透率的公式为；式为；（6）ssdpqFK式中：式中：Kd压力下降渗透率，压力下降渗透率，10-3m2；q预测试流量，由预测试室容积除以流体充预测试流量，由预测试室容积除以流体充 满时间确定，满时间确定，cm3/s；流动流体的粘度，流动流体的粘度，mPas；pss下降压力。由关井地层压力减去下降后下降压力。由关井地层压力减去下降后 期的流动压力确定。期的流动压力确定。dddpqK5660（7）l仪器测量问题常见的有探管过滤器堵塞和压力计后面仪器测量问题常见的有探管过滤器堵塞和压力计后面流管堵塞，这两种原因造成的记录异常比较容易识别，流管堵塞，这两种原因造成
40、的记录异常比较容易识别，读值时应避开异常部位，正确识别实际压降。在地层读值时应避开异常部位，正确识别实际压降。在地层渗透很高情况下渗透很高情况下(接近接近1m2)，抽取抽取20cm3流体引起的流体引起的压降很小，以至于记录图上的压差值难以准确读出。压降很小，以至于记录图上的压差值难以准确读出。与此相反，当地层渗透率极低时，压力可能降到低于与此相反，当地层渗透率极低时，压力可能降到低于泡点压力，气体被释放出来，从地层中抽出的液体流泡点压力，气体被释放出来，从地层中抽出的液体流量小于活塞的体积排量。在这种情况下，流量的不定量小于活塞的体积排量。在这种情况下，流量的不定性使得定量解释不太可能进行。因
41、此，对于低渗透性性使得定量解释不太可能进行。因此，对于低渗透性地层，预测试室活塞的抽动速度应有所控制，避免系地层，预测试室活塞的抽动速度应有所控制，避免系统压力低于地层流体的泡点压力。可测压降流量的上统压力低于地层流体的泡点压力。可测压降流量的上限按下式估算：限按下式估算：)2(1170)(max,scbipdsSpprKq（8）式中：式中：pb流体的泡点压力，流体的泡点压力，47.88Pa；Ss球形流动的表皮系数。球形流动的表皮系数。l以上限制基本上是电缆地层测试器的设计造成的。要正确理解以上限制基本上是电缆地层测试器的设计造成的。要正确理解和使用压降渗透率和使用压降渗透率Kd，还必须考虑以
42、下几点：还必须考虑以下几点：l(1)探测半径。流入地层测试器探头的流体接近于球形，可以证探测半径。流入地层测试器探头的流体接近于球形，可以证明几乎所有的压降发生在非常靠近探头的地方。若定义明几乎所有的压降发生在非常靠近探头的地方。若定义50%压压降发生的范围为探测半径，则其约等于探头半径降发生的范围为探测半径，则其约等于探头半径(0.55cn左右左右)。可见，可见，Kd只受探头附近极小范围地层条件的影响，它可能和深只受探头附近极小范围地层条件的影响，它可能和深部地层极不相同。部地层极不相同。l(2)表皮影响。由于预测试的压降发生在探头附近极小范围内，表皮影响。由于预测试的压降发生在探头附近极小
43、范围内，受靠近井壁部分亦即变易区的极大影响受靠近井壁部分亦即变易区的极大影响(变易区内的孔隙结构往变易区内的孔隙结构往往受到钻井液内微小颗粒的侵入影响往受到钻井液内微小颗粒的侵入影响)。另外，岩石内的粘度由。另外，岩石内的粘度由于钻井液滤液和地层水之间的离子不平衡也会变得不稳定。这于钻井液滤液和地层水之间的离子不平衡也会变得不稳定。这此因素造成的损害都会影响压降特性，导致过低的渗透率估计。此因素造成的损害都会影响压降特性，导致过低的渗透率估计。再者，预测试时探管和封隔器的动作也会引起井壁附近地层的再者，预测试时探管和封隔器的动作也会引起井壁附近地层的某些变化，对于软地层会有一定的压实作用，导致
44、过低的渗透某些变化，对于软地层会有一定的压实作用，导致过低的渗透率评价。对于硬地层，可能造成一些微裂缝，导致估计的渗透率评价。对于硬地层，可能造成一些微裂缝，导致估计的渗透率过高。这些引起井壁渗透率变化的因素可归结为率过高。这些引起井壁渗透率变化的因素可归结为“表皮影表皮影响响”，其结果是造成一个附加压力降，其结果是造成一个附加压力降pskin，使得式使得式(5)不再成立，不再成立，需要改写成：需要改写成：)2(4scpdssiSrKqpp（9）式中，式中，Ss可以表示为：可以表示为：pdskinsrKqpS4（10）在实际情况下，估算在实际情况下，估算Ss只能在流动末期测出只能在流动末期测出
45、pipss，用球形压力恢复分析确定的用球形压力恢复分析确定的Ks代替代替(9)式中的式中的Kd计算。计算。(3)含水饱和度影响。电缆地层测试只能估算地层对含水饱和度影响。电缆地层测试只能估算地层对于可流动流体的有效渗透率。由于地层的相对渗透于可流动流体的有效渗透率。由于地层的相对渗透率随含水饱和度变化，侵入带内往往接近残余油下率随含水饱和度变化，侵入带内往往接近残余油下的含水饱和度，压降分析估算的渗透率可能明显低的含水饱和度，压降分析估算的渗透率可能明显低于地层的绝对渗透率。于地层的绝对渗透率。l(4)压降的影响半径。在流体流向点状探管期间，受抽压降的影响半径。在流体流向点状探管期间，受抽取流
46、体影响的地层范围迅速向外扩展。这个流动扰动取流体影响的地层范围迅速向外扩展。这个流动扰动传播的程度可以用压降影响半径来估计，其定义为围传播的程度可以用压降影响半径来估计，其定义为围绕探管球状区域的半径，并可按下式估算：绕探管球状区域的半径，并可按下式估算：式中：式中：地层孔隙度；地层孔隙度；Ct地层流体压缩系数；地层流体压缩系数；t流动持续时间。流动持续时间。l显然，压降的影响半径远大于仪器的探测半径，二者显然，压降的影响半径远大于仪器的探测半径，二者是两个不同的概念。是两个不同的概念。l如此所述，用压降分析求出的渗透率，可能不同于径如此所述，用压降分析求出的渗透率，可能不同于径向深部地层的真
47、实渗透率。现场经验表明，向深部地层的真实渗透率。现场经验表明，Kd与岩心与岩心分析渗透率相比有时过低，而有时过高。但是，压降分析渗透率相比有时过低，而有时过高。但是，压降法求出的渗透率可以成功地用于同一口井或同一个油法求出的渗透率可以成功地用于同一口井或同一个油田中相同岩性的地层对比。田中相同岩性的地层对比。5.0inf)32.6(tCKtr（11）l3)球形压力恢复分析球形压力恢复分析-计算球形恢复渗透率计算球形恢复渗透率Ksl 预测试期间，当预测试室充满流体之后，地层流体停止流入探测器，预测试期间，当预测试室充满流体之后，地层流体停止流入探测器，压力很快升高，开始这个压力恢复以球形传播，直
48、到抵达非渗透隔层界压力很快升高，开始这个压力恢复以球形传播，直到抵达非渗透隔层界面，压力传播才偏离球形。在存在两个平行界面的情况下，球形传播将面，压力传播才偏离球形。在存在两个平行界面的情况下，球形传播将变成径向的和柱形的。压力升高向外传播这段时间里，靠近探测器的压变成径向的和柱形的。压力升高向外传播这段时间里，靠近探测器的压力梯度迅速接近于零。因此，所有的流动发生在较深的地层中，探测器力梯度迅速接近于零。因此，所有的流动发生在较深的地层中，探测器附近的条件附近的条件(如压降分析中讨论的如压降分析中讨论的)对压力恢复后期阶段的压力史没有影对压力恢复后期阶段的压力史没有影响。所以，压力恢复分析可
49、用以获取油藏未被损害部分的信息。响。所以，压力恢复分析可用以获取油藏未被损害部分的信息。l 历史恢复响应的分析基于预测试取样期间的压力下降不低于流体的泡历史恢复响应的分析基于预测试取样期间的压力下降不低于流体的泡点压力，认为预测试流量为常数，同时忽略预测试取样系统的压缩性影点压力，认为预测试流量为常数，同时忽略预测试取样系统的压缩性影响。并且，球形恢复分析公式和柱形恢复分析公式都是在地层为均匀、响。并且，球形恢复分析公式和柱形恢复分析公式都是在地层为均匀、各向同性介质的假定下导出的。压力恢复响应分析需要同时作出球形恢各向同性介质的假定下导出的。压力恢复响应分析需要同时作出球形恢复交会图和柱形恢
50、复交会图，并认为交会图上显示较好线性关系的流动复交会图和柱形恢复交会图，并认为交会图上显示较好线性关系的流动模型，即是测试期间流动的几何形态，据此估算地层压力和渗透率。模型，即是测试期间流动的几何形态，据此估算地层压力和渗透率。l压力恢复初期，在各向同性均匀介质中，压力扰动的压力恢复初期，在各向同性均匀介质中，压力扰动的传播是球形的，如果地层比较厚，球形传播将是压力传播是球形的，如果地层比较厚，球形传播将是压力恢复的主要形式。如果地层比较薄，球状传播达到了恢复的主要形式。如果地层比较薄，球状传播达到了渗透界面时将很快转变为柱形传播。可见，压力恢复渗透界面时将很快转变为柱形传播。可见，压力恢复的
