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一种新型随钻地层压力测试器的现场测试 (2004-11-15)

发布时间:2007-12-04 作者: 来源: 浏览:1208
地层孔隙压力对于储层描述是一项关键参数。然而,在高斜度井或水平井中,传统上用钻杆传送电缆测试器进行压力测量,这种方法费时。为了在钻井过程中测量地层压力,已开发出一种随钻地层压力测试器。在钻井暂停期间,测试器对着井壁伸出一个极板密封部件,进行一系列压降和压力恢复测试来测量地层压力。除了通常的压力数据应用之外,该测试器还实时提供地层压力以优化钻井过程。潜在的用途还包括:早期探测高压层,基于压力的井眼导向,确定压力梯度及流体界面和实时调整泥浆比重以优化钻井、下套管和完井。 在钻井过程中获得地层压力测量值需要一种全新的测试技术。该测量必须在尽可能短的时间内进行,将压差卡钻的风险降到最低,特别是在水平井中。与电缆测试器相比,通信遥测速率严重受限,因而在地面可获得的用于实时控制测试的数据有限。当进行电缆测试时,测井工程师可以检查压力测试史,可相对于预计的压力梯度评价最终恢复压力,因而为随后的测试调整仪器参数。而对于随钻地层测试器,在地面得不到这种数据。 已开发出一种自动压力测试系统来进行井下压力测试,而不需工程师干预。贝克休斯公司已制造了一支随钻压力测试仪器(TesTrak),并在BETA井中作了试验。现在M?rsk Olie og Gas AS公司用该仪器在北海丹麦区域MFF-28井中试验。、 上述仪器于2003年4月首次应用在Dan West Flank的MFF-28井中,Dan West Flank是Dan油田在北海丹麦区域对着Halfdan油田西北向的延伸。M?rsk Olie og Gas AS公司代表丹麦地下财团(DUC)经营这些油田。MFF-28井是一口近于水平到水平的生产井,储层段长13693ft,位于高孔隙度(25%~35%)和低渗透率(0.1~2.0mD)的麦斯特里奇特阶白垩层中。 Dan油田从1972年开始生产,长期生产导致储层压力严重衰竭,尽管后期采用了大规模注水。在MFF-28井中最接近Dan油藏的部位,预计储层压力下降约2500psi,而在远端,地层压力下降到原始地层压力1000psi。在Dan West Flank的长水平井完井一般采用组合方法,包括:新近开发的受控射流酸化(CAJ)增产法和射孔、增产与隔离系统(PSI)。在设计用于CAJ增产法的射孔衬管中,基础是了解地层压力剖面。目前,测量压力剖面采用钻杆传送的电缆地层压力测试器,费时而且风险高。而随钻采集地层压力具有节省成本的很大潜力。 在MFF-28井进行试验的目的是试验仪器的寿命和功能,并确定该仪器能否在白垩层中跨越一定范围的孔隙度和渗透率提供可靠的地层压力测量值。 TesTrak测试器描述:TesTrak测试器采用一个类似于电缆测试器的极板密封部件,将一部分井壁封隔开并与储层压力系统相连。一个智能泵控制系统在一个闭环控制中井下操纵测试器,带有综合流量分析(FRA)程序并允许进行不同的测试。除了基本测试外,还进行优化测试,包括多种压降和井下实时应用FRA算法。以固定的压降和固定的压力恢复时间进行基本测试,在测试中,静水压力或地层压力下降的幅度不受控制。当预定的时间过去,压力恢复终止,不论压力是否稳定。所以这种测试可能会使压降过大,而没有足够的时间使压力在规定的时间达到真正的地层压力值,通常这种测试适合于高流度的地层。而优化和重复的压降和压力恢复测试包含多个顺序的压降。在重复测试时,根据井下分析可用不同的压降速率。井下智能控制系统应用FRA算法分析每个压力测试数据组,并根据FRA质量指示和地层流度优化压降速率、压降量和压力恢复持续时间。该测试器可测量井周任意方向的压力,并能避免岩屑堵塞测试器。极板密封部件移动距离可达1.4in。设计的井底总成包括另外专用于TesTrak测试器的脉冲发生器和双向通信系统(遥测单元),而不妨碍现有的旋转转向单元。 为了控制随钻地层测试器,通过下行泥浆流将信号从地面送到测试器,进行一次基本测试或优化测试序列之一。在测试器定向之后,极板密封部件推向井壁,连续监视密封压力保证有效密封,一旦极板达到密封,测试器开始压力测试。测量之后,从井壁释放极板密封部件,通过泥浆脉冲遥测将测量数据传送到地面,立即可得到以下数据:两个环空压力、三个地层压力、头两次测试的最小压降、最后一次测试计算得出的流度值和FRA提供的相关系数质量指示。三个地层压力直接比较可提供最佳的质量控制,而流度值、FRA提供的质量指示和温度的变化也可实时检查数据的质量。 为了将测试器调节到预计的流度1~10mD/cP,提出了一个测试顺序,能提供可靠的压力数据和同时检验不同的测试选择。该测试器计划进行不同的重复测试以减少致密地层固有的动态影响,这是由于压降测试过程产生快速压力下降。采用平滑的压降,缓慢地增加泵的排量使压力分析跟上高压瞬态。最长的测试持续时间可选择为3、4、5或10min,总计测试时间一般不超过10min。 TesTrak测试器两次下井进行试验,下井深度为22285ft。第一次下井时,有几小时,TesTrak的遥测单元发生故障并与旋转转向系统互相干扰。在钻井6678ft以后,采集到一个有效的地层压力值,井底总成起出井口。第二次下井时,更换了TesTrak测试器和遥测单元。第二个仪器串如设计要求的工作,共放置极板64次,在钻井6995ft后,总计提供142个压力测量值。 在第一次和第二次下井中采集到实时数据,实时获得环空和地层压力,分辨率为0.05psi。由于编程错误,实时温度梯度和实时FRA质量指示未能获得。下行和上行实时译码成功率为83%。 在第一次油田试验中,试验了测试器的寿命和重复性。采集压力数据的主要目的是为了完井设计确定井的压力剖面,在邻近井的地带如所预测的识别了一个低压带。实时数据被认为可靠和准确,并定量给出了储层压力,这使钻井工程师能优化泥浆程序和高效地完钻。仪器性能良好,在一次大位移钻井的作业中证明是可靠和坚固的,而随后的数据分析支持实时压力测量。沿13673ft储层段,在64个不同的深度处进行了142次压力测试。用两个钻头完成了钻井,在204hr旋转钻井时间内造斜角度为66o~90o,最大狗腿为3.5o/100ft。测试器的成功导致可观的时间和成本的节约,这是由于优化了钻井和取消了钻杆传送测井作业。白垩储层的测试程序已予优化,而且已设计了一种新的测试方法,来进一步优化在致密、超压条件下的压力测量。
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