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地层测试与井下流体取样分析技术进展杨兴琴;王书南;周子皓【摘要】回顾了地层测试与井下流体分析技术领域的发展过程；以光学流体分析、声学流体分析、核磁共振流体分析等井下流体分析技术以及聚焦取样、低冲击取样等低污染取样技术为例,对取得突破性进展的关键技术进行了分析和总结；认为目前该项技术研究重点正转向随钻地层压力测试与流体分析取样,所要面对的挑战主要来自于钻铤的强冲击振动、钻柱的巨大扭力、井下流体静压力、钻屑磨蚀及高温高压等恶劣钻井环境条件.提出了相应的研发策略建议.%Technologies of formation testing and fluid sampling have made considerable progresses in recent years, more and more new techniques and apparatuses are being developed. This paper reviews the developing processes and the fundamental changes in this field. It investigates key technologies based on case studies of downhole fluid identification using optical, acoustic and magnetic resonance techniques, and of low level contamination sampling with focused sampling and "low shock" sampling techniques. It is considered that the research focus in this field is turning to the formation testing and sampling while drilling with challenges from harsh drilling environments including high level shocks and vibrations of drill collars, great torques of drill string, huge static pressure of downhole fluid, severe abrasion of cuttings, and high pressure and high temperature. Some suggestions are given for their research and development.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2012(036)006【总页数】8页(P551-558)【关键词】电缆地层测试;随钻地层测试;压力测试;单相取样;低污染取样;流体识别【作者】杨兴琴;王书南;周子皓【作者单位】中国石油集团测井有限公司技术中心,陕西西安710077;中国石油大学地球科学学院,北京102249;中国地质大学地球物理与信息技术学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P631.83;TE927.60 引言自从1955年首支地层测试器投入商业化应用以来，地层测试与流体取样技术经历了多个重要发展时期。
用MDT压降流度计算地层渗透率的新方法刘堂晏;吕洪志;王绍民;王俊晓;罗曼【期刊名称】《中国海上油气（地质）》【年(卷),期】2003(017)003【摘要】常规地层流体取样的实验室PVT分析可以提供流体的粘度数据,但是取样及分析的成本较高.MDT流体取样可用于实验室的PVT分析,但是MDT井场作业和实验室的PVT分析之间存在时间差,因此,测试公司在MDT测试成果图上只给出了压降流度(K/μ).根据泥浆滤液粘度和岩心分析数据,文中提出了2种与MDT井场作业期同步的MDT压降流度与地层渗透率转换方法,即泥浆滤液粘度转换法和岩心分析数据转换法,并且在渤海地区进行了实际应用.对比分析表明,在裸眼井MDT 测试的一般情况下,流入取样器的流体是泥浆滤液,应用泥浆滤液粘度转换法可以确定储层在真实条件下的渗透率;而在数据样本点满足统计要求的前提下,应用岩心分析数据转换法所求解的MDT渗透率相当于储层在理想条件下的渗透率;这两种方法所确定的渗透率的差异,指示了地层渗滤性能可能改善的潜力.【总页数】4页(P211-214)【作者】刘堂晏;吕洪志;王绍民;王俊晓;罗曼【作者单位】中国石油勘探开发研究院,北京,100083;中国科学技术大学,合肥,230026;中海石油研究中心渤海研究院,天津,300452;中国石油勘探开发研究院,北京,100083;中海石油研究中心渤海研究院,天津,300452;中国石油勘探开发研究院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】P61【相关文献】1.基于MDT流度小于3的钻后地层压力分析 [J], 张书平;刘云2.基于电缆地层测试的储层径向有效渗透率计算新方法 [J], 关富佳;李相方;安小平3.渤南洼陷低孔隙度低渗透率地层岩石力学参数测井计算方法 [J], 翟勇4.利用MDT压降流度求取低渗气藏气相渗透率的方法 [J], 鹿克峰;简洁;朱文娟;付焱鑫;薛皓;单理军;马恋5.基于随钻测压流度的地层渗透率评价方法及产能预测 [J], 时新磊; 崔云江; 许万坤; 张建升; 关叶钦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
电缆地层测试技术的发展及其在地层和油藏评价中的角色演变孙华峰;陶果;周艳敏;陈宝;杜瑞芳【摘要】分析了电缆地层测试技术的现状和发展,探讨其在国内外的应用前景和我国电缆地层测试技术的发展目标.电缆地层测试器(WFT)可以完成地层流体取样、储层压力以及地层压力梯度测试、确定储层油水界面以及进行储层渗透率解释和产能评价,能够将测井评价提升到油藏评价.井底流体分析仪器(DAF)可以实时测量井下流体详细的组分、pH值、温度压力和密度黏度等;人工神经网络(ANN)、NMR 测井和实验室PVT测量同井底流体分析(DAF)技术结合可以得到更准确更详细的地下流体的信息;双封隔器的改进可以使得2个流体进入口同时监测流体污染情况,以便快速取得较纯净地层流体;管线过滤器可以有效阻止细小颗粒进入仪器管线,避免了探针阻塞和仪器毁坏;探针形状的改进增加了测试区域,提高了测试的成功率.新的测试方法及其应用可以在一些当前认为比较复杂的储层如碳酸盐储层、裂缝性储层和薄互层等进行测试.新的方法和技术节省了时间和成本,其测量精度也明显提高.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2010(034)004【总页数】9页(P314-322)【关键词】测井技术;电缆地层测试;油藏评价;方法;应用;进展【作者】孙华峰;陶果;周艳敏;陈宝;杜瑞芳【作者单位】中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京,102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京,102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京,102249;中国石油集团测井有限公司技术中心,陕西,西安,710021;中国石油集团测井有限公司技术中心,陕西,西安,710021【正文语种】中文【中图分类】P631.83电缆地层测试可以完成地层流体取样、储层压力以及地层压力梯度测试、确定储层油水界面以及进行储层渗透率解释和产能评价。
随钻地层测试技术的分析与思考邸德家;陶果;孙华峰;岳文正【摘要】综述随钻地层测试技术的发展动态.以随钻地层测试仪器(Geo-Tap)为例分析随钻地层测试的技术特点、工作原理、仪器参数和在油气田工程中的应用前景.介绍目前我国随钻地层测试技术的现状、发展该技术的主要攻关方向和应该注意的问题.双封隔器模式结构具有流体取样和流体实时分析功能,是随钻地层测试仪器主要的发展方向.在我国随钻测量技术和电缆地层测试技术的基础上,应积极借鉴国外的先进技术,多单位联合攻关,大力开展基础工作,研发具有自主知识产权的随钻地层测试仪器.%Simply summarized is the advancement of formation testing while drilling (FTWD) technology. Taking the Geo-Tap tool as a prototype model, analyzed are the principle, technical features, operating principle and tool parameters as well as its future applications in oilfield exploration and development In addition, introduced is current status of FTWD technology and discussed is the primary difficulties and highlights to develop the technology in China. In China, measurement while drilling (MWD) and wireline formation testing (WFT) tool's performance and reliability fall behind western, companies tool's. Double-packer mode structure with fluid sampling and real-time analysis function is the main development direction of FTWD tool, which is suitable for China's oil and gas layer characters with low porosity and permeability. By improving MWD and WFT technology, we should combine all the research and development departments in China to work together closely to learn andanalyze the western latest technology, and develop FTWD tool with independent intellectual property.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2012(036)003【总页数】6页(P294-299)【关键词】随钻测井;随钻地层测试;地层压力;流体界面【作者】邸德家;陶果;孙华峰;岳文正【作者单位】中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学CNPC测井重点实验室,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学CNPC测井重点实验室,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学CNPC测井重点实验室,北京102249;中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249;中国石油大学CNPC测井重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE927.6随钻地层测试器的前身是钻杆地层测试器（DST）。
1.1地层测试器发展及现状1 钻杆式地层测试器钻杆式地层测试器是一种重要的地层测试方法，在国内外陆上石油勘探开发中应用十分广泛。
它是钻井过程中或完井之后，利用钻杆或油管柱将地层测试器送到待测层位，操作钻杆柱或油管柱座封封隔器，使被测地层与环空钻井液隔离，然后操作管柱或对环空加压，按设计开启和关闭井下测试阀，释放钻井液对待测地层流体的压力，使地层流体流入管柱内，井下压力计和温度计记录井下压力和温度；按测试要求多次开关测试阀，完成测试作业。
在测试后期采集地层流体。
测试结束后封隔器解封，提出地层测试器，即可获得清洁的地层流体，并且能进行探边测试。
采用钻杆式地层测试器测得的数据，由于测试流量大、时间长，当压力扰动传播到上部或下部非渗透界面时，一般采用柱形压力恢复分析。
但钻杆式地层测试器存在着测试时间长，测试费用高，测试层中生产的流体需要处理，这使其在海洋石油勘探开发中应用受到限制。
另外，钻杆式地层测试还存在无法确定油水界面及各向异性地层渗透率等缺点。
2 重复式地层测试器重复式地层测试器是斯伦贝谢公司1974年研制出来的，斯伦贝谢公司称之为RFT。
阿特拉斯公司和哈里伯顿公司分别研制出来功能类似的产品，分别称为FMT 和SFT。
各公司的仪器尽管性能各有优劣，但仪器结构和主要功能相似。
目前我国能够独立研制重复式地层测试器，而且国内石油勘探应用的电缆地层测试器主要是重复式地层测试器。
FRT 的井下仪器可耐高温高压，外壳用特殊钢材制造。
仪器下部有两个取样筒，一个容积为3780cm3，一个容积为10409 cm3。
在裸眼井内测试，一次下井可以根据需要无数次地测取地层压力，并可以采集两支地层流体样品。
在套管井内测试，一般每次下井可测多次地层压力和取两支流体样品。
RFT 有两个预测室，容积均为10 cm3，两个预测室活塞运动速度恒定，即抽吸流量恒定。
第一预测室抽吸流量约为44cm3/min，需要12-14s其活塞才能到达其行程终点。
第二预测室抽吸量约为122cm3/min，大约需要7s其活塞才能到达其行程终点。
FMT 与RFT相类似，但是只有一个预测室。
其取样筒体积有3875 cm3、4000 cm3、10000cm3、20000 cm3四种，可根据不同的地层情况进行选择。
重复式地层测试器预测压力记录包括三项不同信息，即井内静液柱压力、地层关井压力和预测时抽液所诱发的短暂的地层压力变化。
这些信息可以用来了解地层渗透率，鉴别油藏中可流动体及气、油、水的接触面，估计油藏垂向连通性，研究油层的生产特性和油藏的递减方式等。
重复式地层测试器可以提供以下主要的信息：（1）井筒泥浆柱的静压剖面：（2）一口井各储层地层静压和压力梯度的垂直分布；（3）储层有效渗透率的垂直分布；（4）油层油气水界面的判定；（5）流体取样测试点的地层生产特性测定；但是，重复式电缆测试器存在以下几方面的问题：（1）仪器预测试室活塞移动速度不能调节，对不同的地层和流体条件适应能力差；（2）预测试室容积小而且不能连续排液，仪器探测半径小，压力恢复曲线的代表性差；（3）不能现场测定地层流体的泡点压力，不能保证压力测试和取样时探头处压力在泡点压力以上，因此压力测试精度不高，同时也影响取样质量；（4）仪器只有一个探头，对地层垂向渗透率和各向异性测试精度低；（5）不能现场实时监测和分析泵入仪器的地层流体，所以不能合理地确定采样开始时刻，导致采样质量下降或浪费钻井时间。
20 世纪90 年代斯伦贝谢等西方石油公司研制出了组合式地层测试器。
组合式地层测试器采用模块化设计，可以根据测试需要安装不同的功能模块，仪器工作灵活性大。
与重复式地层测试器相比，加大了预测室体积，增加了流动控制组件、连续泵排组件、多个取样筒、流体样品自动识别系统等；仪器的探测半径大，取样质量高，仪器一次下井可以对多点地层取样，对地层垂向渗透率和各向异性测试精度高。
其中，斯伦贝谢推出的组装式地层动态测试器、阿特拉斯公司推出的油藏特性测试仪及哈里伯顿公司研制的油藏描述仪，代表了电缆式地层测试器发展的前沿。
组合式地层测试器结构和功能有如下的共同特征：（1）仪器的模块化提高了多用途的选择性；（2）压力测量采用高速响应、高精度的石英电子压力计使压力测量精确；（3）根据不同的地层特性，在地面控制和选取最佳的测试参数（流速、测试室体积等），保证取样流动压力一直高于饱和压力，因而能实现对各种地层的取样和测试；（4）具有较大的预测试室容积和连续泵排功能；（5）利用单探头和双探头组件的不同组合可以根据已知流量下的压力响应，反演渗透率的空间分布，得到储集层的垂向渗透率和地层的非均匀质性；（6）利用连续泵代替预测试室活塞排出侵入的泥浆滤液含量，决定开始采样时刻；这项功能在采用油基钻井液的系统中尤为重要；（7）采用多取样筒组件，仪器一次下井可以取得多层地层流体样品。
1）模块式地层测试器MDT1992 年，斯伦贝谢推出了模块式地层动态测试器。
MDT 除了必备的供电组件、液压动力组件外，提供了多种可选组件：探头组件、取样组件、排出组件、双探头组件、流动控制组件、光学流体组件、双封隔器组件[8]。
MDT 不但具有上述组合式地层测试器的共同特征，还可以完成如下测试功能：（1）利用电阻率测量和实时光谱分析方法识别流体，可以有选择的取样，获取更高质量的剔除泥浆滤液影响的真实地层流体样品；（2）使用双封隔器组件可以进行微型DST 测试，提高低渗油藏测试的速度和准确性；2）油藏特性描述仪RCI1995 年阿特拉斯公司推出了油藏特性测试仪，其结构和功能与MDI相似，包括供电组件、液压动力组件、探头组件、取样组件、排出组件、双探头组件、光学流体组件[9]。
RCI不但具有上述组合式地层测试器的共同特性，还可以完成以下测试功能：（1）流体识别系统采用了电导率传感器，电容传感器以及具有17 个光感通道的近红外流体分析装置，可以识别油气水三相，减少了样品的污染评价盲点，保证获取高质量的、剔除泥浆滤液影响的真实地层流体样品；（2）它提供了地层流体泡点压力实时测定装置，能够井下测定地层流体的泡点压力，从而通过流速控制系统保证在测试和取样过程中井底流压高于泡点压力，从而更加有效地保证取样流体的单相性，提高采样质量和测试数据的精度。
（3）在软件方面，采用三维仿真模型预定采样时间，在输入地层压力、污染半径、清洁区域及污染区域的渗透率、地层及流体性能、压降及流速等参数后，软件将计算出一个理想的测试时间和结果。
3）油藏描述仪RDI哈里伯顿公司研制出了油藏描述仪，其结构和功能与MDI及RCI相似，包括供电组件、液压动力组件、探头组件、取样组件、排出组件、双探头组件、光学流体组件[10]。
RDI 不但具有上述组合式地层测试器的共同特征，还可以完成如下功能：（1）采用了数字控制技术，能够在测试过程中连续监测所取样的流体样品，并且精确调节地层测试流体流如采样筒的速度和压力；（2）由于仪器中采用了大功率的泵排电机和高效率的液压系统，可以很快排掉探针周围的侵入流体，如泥浆滤液等；渠道真实的地层流体。
泵可以连续的排出40加仑的地层流体，扩大了仪器的探测范围，减少了采样管储集效应的影响；（3）通过采样管中前后放置的石英压力计，可以现场测量地层流体的粘度。
（4）该仪器结合配套的解释软件，在泵排和采样过程中可以实时测定地层及流体的各性能指标：流体的电阻率和电容，流体粘度，流体的密度，流体泡点压力，流体压缩系数，地层的水平渗透率，地层的球向渗透率以及地层的各向异性；（5）在测试数据的软件解释方面，RDI 采用了可视化实时控制软件，提供了生动的人机对话界面。
1.2.MDT构成、功能MDT模块式地层测试器是斯伦贝谢公司第三代电缆地层测试仪,与其它两代(第一代FT、第二代RFT)电缆地层测试仪相比较,在地层测试技术和服务上取得了极大的进步。
具有较强的组合能力,在流体动态实时监测,严格压力控制取样,双封隔器整段封隔测试以及多探针同时测量等方面有优点,在石油天然气勘探中取得了极大的成绩。
标准的MDT测试仪是由供电模块、液压模块、单探头模块、取样模块、MDT流体管线系统、双探针系统几个部分组成。
可选模块由多探针系统、流量控制模块、泵出模块、光学流体分析仪模块、多取样模块和双封隔器模块及部分组成。
所谓模块式地层测试器，是指地层测试器由多个模块组成，根据不同的测试目的和地层条件，可以选择合适的模块加以组合下入井筒中，完成一次地层测试。
地层测试器的主要功能模块有供电模块、液压动力模块、封隔器模块、探头及测压模块、流动控制模块、取样筒模块、流体识别模块、泵排模块以及资料解释模型与方法等软件模块。
根据不同的测试目的，这些模块有不同的组合方式。
功能：模块式地层测试器MDT的基本功能主要包括以下几个部分：（1）精确测量沿井筒各点的地层压力；（2）取出高质量的地层流体样品(保持地层压力、剔除泥浆滤液影响的真实地层流体)；（3）根据不同的地层特性，在地面控制并选取最佳的测试参数(流速、测试室体积等)，因而能实现对特殊(如低渗)地层的取样和测试；（4）能够实时测量地层流体的泡点压力，同步控制和监测流过仪器和流人采样室的流体性能。
1.3测试设计：MDT测前设计主要考虑的因素2.2.1储层井眼的规则程度MDT的测量必须保证井眼规则，井眼垮塌较严重或锯齿状井眼时，MDT座封不住，无法将地层中的流体泵出。
同时还要考虑裂缝性储层和储层的非均质性，尽量不要将座封点定在裂缝段和砾石上（MDT的探头较小）。
另外还需注意的是如果裸眼井段过长，测井时电缆很容易被井壁吸附，在这种情况下，MDT做LFA分析的时间不宜过长或测井过程中注意活动电缆，实在无法进行正常测井，可要求通井。
一般来说，MDT测量的最佳井眼条件是8.5in，对12in钻头井眼须加长推靠器。
为车79井测井曲线综合图，现场解释人员通过综合分析，认为3515-3522m储层物性较好，阵列感应电阻率正差异，电阻率最高可达10Ωm，是一个有利储层，决定进行测压和光学流体分析。
但是从第一道井径测井曲线来看，井眼极不规则，呈锯齿状，最大井眼尺寸可达14in(钻头直径8.5in),故由于受井眼影响，试了几次，均未成功，最后只得放弃。
在大井眼中进行MDT测井时，也有应用很成功的例子，如图2-2为卡6井测井曲线综合图，E2-3a组砂层厚2.3m（3257.2-3259.5m），其电阻率为3.8-4.2Ωm，密度孔隙度为21.7-25.5%，井径为11.8英寸。
MDT在此层3257.7m处通过加长推靠器进行LFA分析，获取10.39升原油，为快速确认油层立下汗马功劳。
2.2.2 泥浆条件MDT测井之前井内泥浆应有足够的稳定时间，最佳情况应是没有泥浆漏失和井内出液，以使测压资料更加准确。
