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1、随钻地层压力测量的研究摘要地层压力测试器（FPT）被用来测量随井身结构的地层压力。为了提前和有效的提供地层压力信息，地层压力测试器作为LWD孔底钻具组合的一部分发展起来并已经应用在许多服务井中。除了收集储油层压力和流动性信息，随钻压力测量还用来调整泥浆的重量和有效循环密度（），从而提高钻进效率。准确地钻孔压力剖面图可以帮助我们设计和实施最优完井工程。与电缆储层测试不同，对压力测试的实时控制由于传送速率的原因是不好实现的。为了解决这个问题，补充一个实施系列压力下降和回升的测试（不准确）系统。工具的智能化控制系统允许测试大范围的储油层层渗透率，超过400次的压力测试后，成功率达到以上。包括深度控制
2、、压力重复性、测试过程中的温度稳定性和增压作用的几个参数都对压力测量精确性和压力梯度估计的准确性有影响。在几次为客户服务的过程中，这些参数的影响都被准确的分析，增强工具工作效率的方法和测量质量都有了发展。考虑到深度控制问题，需要高度的注意力。钻进过程和取出工具过程中的深度差值的测量是不同的，这个深度差值影响着压力对比。钻井完成后随时间的增加储油层和泥饼渗透率将降低，这导致压力的增加。在考虑压力精确性的条件下，压力增加将成为一个问题。压力增加梯度在测量大范围的储油层渗透率的过程中将被观测。在这篇文章中，我们将讨论随钻井工具特别是智能控制系统新的储油层测试能力。我们将举几个利用这个测试系统来优化压
3、力测试的例子，讨论这个测试系统相对于传统方法的优越性。我们还将举几个例子来说明影响压力测试质量的几个因素。前言为了进行随钻储层压力的测试，发明了一个随钻储层压力测试工具（见图）。基于实时的储层压力和流动性数据，泥浆的重量需要调整到能够有效钻进的水平。在进入高压油层前，异常的压力增加将警示司钻。在水平井中，储层压力可以用来检测垂直段井斜，在垂直井或小倾斜井中，储层压力可以用来确定压力梯度和天然气、石油和水之间的接触点。如果储层压力预报算法用于调整泥浆重量，这个算法就能够被调整和纠正以使钻井更安全有效。另外，钻井过程中泥浆滤液的侵入程度降低，在致密地层中的压力增加能够被检测。最后，钻井前期阶段对储
4、层压力的了解有助于工程师更好的设计套管下入深度和其后的产量。钻井过程中的储层压力测试要求一个全新的测试技术。为防止危险情况如不同程度的卡钻的发生，就要求测试必须在尽可能短的时窗中进行。与电缆测试工具相比，遥感信息的传送速率是有限的，所以地表没有可用数据来实时控制测试。在用电缆进行测量时，录井工程师能够回顾压力测试历史，根据期望的压力梯度正确评价最后的压力增量。工程师可以为随后的测试调整泵的参数。利用储层随钻压力测量工具，这些数据在地表并不是即时可得的，必须利用不同的手段来保持压力数据的高质量。利用现在储层随钻压力测试工具的服务工作，有效测量评价所需要的重要数据能够被传送到地面。对有限波动数据的
5、传送速率提出了新的挑战，因为测试数据不能被实时的检测，所以需要一个智能井下分析系统来优化井下的测试结果。为解决这个问题 ，我们必须在发展自主、自动的压力测试系统上下功夫，这个系统应该具有无人井下压力测试的能力。下面的部分我们将介绍新的储层随钻压力测试工具和井下控制系统。操作问题（不准确）在钻井间歇时，信号通过标准的泥浆下行过程传送给测试工具，使其开始测试。测试工具向井壁伸出一个爪垫密封件，完成一系列的压力增高和降低测试以得到储层压力。正常的钻井操作与LWD-FPT工具测压不能同时进行。在大多数的工作中，井底钻具组合与脉冲发生器和为LWD-FPT服务的双向传输系统（遥感单元）相配合，这个系统能够
6、保证测量系统不受现有的旋转钻进控制单元影响（见图2）。所有LWD组件都可以与井下钻具组合匹配。脉冲双向交流器储层压力测试器钻杆稳定器钻杆稳定器定向伽玛、电阻率多孔机构柔性稳定器FPT数据传输器转向单元高密度机构稳定模块下钻、钻进和提钻过程中，只要操作人员要求，就可以进行压力测试。一两天后可以重新进行压力测量的，这为进行储层压力、油层动态和流动性的时间比较提供了条件。这提供了另外的一些关于泥饼渗透率发展和侵入层孔隙流体积的信息。如果要求的话，LWD-FPT工具能够在离钻头16英尺的距离进行测试工作。在大部分的工程中，这套工具安装在井下钻具组合的顶部，在旋转控制系统和其他LWD组件之上。机械组件：
7、LWD-FPT工具的机械组件的选择必须与所有的在工业中用到的标准钻井钻具组合相匹配，包括中长径的钻井钻具组合。爪垫置于稳定器中，旋转钻进不会伤害到它。到目前为止，在所有的使用过程中还没有发现由于磨损的爪垫的原因而引起的密封问题，即使是在大压力的情况下。最优测量过程：LWD-FPT通常能够进行两种方式的随钻压力测量：基本测量和优化测量。与基本测量相比，优化测量能够在同一深度进行连续的相互独立的三次循环测量（见图），在这三次测量中，爪垫单元都紧紧地压入孔壁地层中。当钻杆柱固定，测量工具自动的完成三次先增后减的波动。像其他优越性一样，这个测试过程可以用详细的地层评价来揭示出短时间内的所有可能的影响因
8、素。与高精度的石英压力计相配合，三次相当的压力测试也可以检验薄层的增压作用。接下来的渗透层中的钻进中，要求的测试深度基于可靠的测井曲线进行选择，比如伽玛射线和孔隙度测井。测量数据作为原始数据记录在工具存储器中（特征曲线，见图3）。由精确的工具内部算法式得到的单独的数据，例如储层压力和流动性等，通过泥浆脉动（BCPM）传送到地面并以分立数据形式存于上行表格中(数据点，见图3)。这个表格描述了一个缩减了的数据集，在测量结束后的一分钟内给出每次测量的最重要的数据（见表1）。完整的数据在测量结束、工具取到地面后可以用存储器信息转储器从工具存储器中取出。更多的信息可以由Meister等提供。（2003）
9、深度控制和工具的定向：工具的定向在成功地随钻压力测量中是重要因素之一。除了如伽玛射线或密度的传统的LWD测量，其他的压力测量都是单独、独立的三维测量系统（如果考虑时间则是四维的）。考虑到在梯度测量应用和薄层测量中起重要作用的深度对比，深度控制面对着很多的挑战。另外，当涉及到在水平井孔底的不同流动性和切削层可能影响因素时，工具水平方向应该被考虑。通常在一个立柱钻下之后，所有的测试站都应从底层开始以滑动方式工作起来（见图4）。在不旋转时通过提出井下钻具组合对管柱进行规律的伸展，并在大钩负荷降低的地方进行测定 。一般在孔底测量过程中该工具经验的管柱伸展长度从3英尺到7英尺，由钻孔倾斜度和钻孔测量深度
10、决定（MD）。通常，管柱伸长度记录在上行表格中，如果需要 ，可以通过伽玛射线或电阻率的孔底测试进行辅助测量。借助于电缆其他对比只能通过现场工程师的测试对比进行。如果需要较好的爪垫定向，例如在已洗过的井中，可以在井下钻具组合中通过RSS提供的工具面或者其他的工具面测试实现。通过对下行信号的解密，爪垫密封单元有控制的伸入孔壁中，密封压力要一直被监视以保证达到良好的密封效果，密封效果可以通过已记录的静力学泥浆压力的微量增长来验证。一旦爪垫固定，工具开始压力测试。在压力测试过程中，LWD和RSS的泥浆电子脉冲单元停止工作，以减小环空干扰。LWD压力测试的特点LWD-FPT具有相当广泛的服务范围，比如西
11、非的非固结砂岩或者北海的多孔隙低渗透的白垩地层。除了电缆测量具有的储层压力测量、流动性、梯度测量和储层联通性，新的LWD-FPT还可以应用于以下的工程中：电导监测器（ECD）管理和相关的基本环空和储层压力的调整，可以提供最快的机械钻速和安全的钻井环境。从低流动性（500mD/cP）的环境下的可靠储层压力测量低渗透的衰减产层的压力分布图的建立大位移斜井、水平井和延伸井中的应用。流动性计算、产层估计压力P*的测定和工具倒吸量Ct,都基于储层比率分析的构想（Lee、Michaels 2000;Kasap 等1999）。储层比率分析（FRA）应用了工具相关测量参数的达西渗流理论，允许对压力曲线的降低和
12、增高（累加）部分进行综合评价。与传统的储层评价相比，这项技术不是剔出了部分有用和重要数据，而是运用了压力测量的全部数据。基本上，流动性由储层比率分析（FRA）图中的线性回归线的斜率计算，产层压力由这条曲线与纵坐标（Y轴）的交点决定。储层压力和流动性的理论评价要受如堵塞作用、曲线偏移或者非达西流动等因素的影响。在高流动性储层，由于生产层井壁清洗作用而产生的回归曲线斜率的不同，流动性计算可能不是100%的与重复测试相一致，而独立的P*（储层压力）差值和Pfbu压力到P*（储层压力）的差值是有限的（见图5）。相比看来，低流动性储层各单独流动性值吻合较好，而各储层压力值则有一定差距（见图）。后者的影响
13、受线性回归线高斜率的影响（值降低），当增压时，引起这些线与纵坐标轴的交点的偏离。增压还引起从储层压力P*到Pfbu压力关系的不同，在这种压力关系中测量的最终压力上升值比三次计算的压力值要高。储层比率分析在（电缆）压力服务中被广泛应用，这种方法在独立应用中都能成功（Lee和Michaels，2000；Kasap等，1999）。在服务中，已经在储层压力测试器环境中得到了第一次应用。它考虑了压力测量中的工具内部最优过程（Frank 等2004;Merster 等2003）和测量过程中的细致分类（数据质量检测）。在储层评价的第一次应用中，快速可靠的孔底最优储层压力测量得到了顺利地进行，并被很好的操作和
14、控制，简化了程序。储层压力测量的应用实例：下面的章节将举三个的地区应用实例。根据表中的信息，我们从降低的流动性、应用范围（低中高）等方面，来设计和讨论这些实例表2 . 流动性范围预测及相关的5个流动值分组；利用LWD-FPT服务机构得到的经验性的数据得到了这些组的划分；这些组的上下限并不是严格的界限，而是根据应用和环境情况而变化每次应用的不同特点和相关的测量环境都要求工具内部优化程序中有适当的泵径和独立设备，这个优化程序考虑了不同储层流动性的精确的测量调整度（Meister等，2003）。甚至低渗透率地层，一般认为不适于压力测试，也显示了是适于这样的测试的（Frank等，2004）。迄今为止，
15、用这种方法进行的最低可靠性的流动性测量值达到了0.01D/cP，最高值达到了10.000mD/cP。就泵的大小、最大压力降（环空最高压压力降）和所选测点而论，每个流动性幅值在压力历史图（压力时间图）和相关的图（压力储层比率图）中都产生一个独特的图形。例如在高流动性地层的优化测试，常常显示三个相似的、形的后期下降前期上升的曲线，下降和上升段一起使后期下降部分形成高原形状。水平（其后下降）段由于增长率的快速降低常常是很短的。这些因素致使数据在图上的典型分布，图有两个数据点的集中区，下降时的右下角集中区和上升时的左上角集中区，还有一些点分布于这两个区之间。（图-a,b）。相对来说，低流动性储层呈现更不同的图，这些图可能包括原始的持续时间较长的下降和上升部分，其后是两个短的形的下降上升曲线。可是，这个图可能由于外加的测试选择和其他不可预测因素的影响而改变。就低流动性而言，后来的上升稳定阶段经常要比高流动性的要长。这使数据点在图中的更合理的分布（见图）。高流动性储层中的应用：用方法进行压力测量，高流动性储层
