随钻地层压力测量的研究摘要地层压力测试器FPT被用来Word格式.docx
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在水平井中，储层压力能够用来检测垂直段井斜，在垂直井或小倾斜井中，储层压力能够用来确定压力梯度和天然气、石油和水之间的接触点。
假如储层压力预报算法用于调整泥浆重量，那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，钻井前期时期对储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。
为防止危险情形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，因此地表没有可用数据来实时操纵测试。
在用电缆进行测量时，录井工程师能够回忆压力测试历史，依照期望的压力梯度正确评判最后的压力增量。
工程师能够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，有效测量评判所需要的重要数据能够被传送到地面。
对有限波动数据的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，因此需要一个智能井下分析系统来优化井下的测试结果。
为解决那个问题，我们必须在进展自主、自动的压力测试系统上下功夫，那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操纵系统。
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，那个系统能够保证测量系统不受现有的旋转钻进操纵单元阻碍〔见图2〕。
所有LWD组件都能够与井下钻具组合匹配。
下钻、钻进和提钻过程中，只要操作人员要求，就能够进行压力测试。
一两天后能够重新进行压力测量的，这为进行储层压力、油层动态和流淌性的时刻比较提供了条件。
这提供了另外的一些关于泥饼渗透率进展和侵入层孔隙流体积的信息。
假如要求的话，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，在旋转操纵系统和其他LWD组件之上。
机械组件：
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。
爪垫置于稳固器中，旋转钻进可不能损害到它。
到目前为止，在所有的使用过程中还没有发觉由于磨损的爪垫的缘故而引起的密封问题，即使是在大压力的情形下。
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：
差不多测量和优化测量。
与差不多测量相比，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３〕，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，那个测试过程能够用详细的地层评判来揭示出短时刻内的所有可能的阻碍因素。
与高精度的石英压力计相配合，三次相当的压力测试也能够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ＬＷＤ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储备器中〔特点曲线，见图3〕。
由精确的工具内部算法式得到的单独的数据，例如储层压力和流淌性等，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）。
那个表格描述了一个缩减了的数据集，在测量终止后的一分钟内给出每次测量的最重要的数据〔见表1〕。
完整的数据在测量终止、工具取到地面后能够用储备器信息转储器从工具储备器中取出。
更多的信息能够由Meister等提供。
〔2003〕
深度操纵和工具的定向：
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，其他的压力测量差不多上单独、独立的三维测量系统〔假如考虑时刻那么是四维的〕。
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，深度操纵面对着专门多的挑战。
另外，当涉及到在水平井孔底的不同流淌性和切削层可能阻碍因素时，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舒展，并在大钩负荷降低的地点进行测定。
一样在孔底测量过程中该工具体会的管柱舒展长度从3英尺到7英尺，由钻孔倾斜度和钻孔测量深度决定〔MD〕。
通常，管柱伸长度记录在上行表格中，假如需要，能够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。
假如需要较好的爪垫定向，例如在已洗过的井中，能够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，爪垫密封单元有操纵的伸入孔壁中，密封压力要一直被监视以保证达到良好的密封成效，密封成效能够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畴，比如西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、流淌性、梯度测量和储层联通性，新的LWD-FPT还能够应用于以下的工程中：
电导监测器〔ECD〕治理和相关的差不多环空和储层压力的调整，能够提供最快的机械钻速和安全的钻井环境。
从低流淌性〔<
1mD/cP〕到高流淌性〔>
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。
流淌性运算、产层估量压力P*的测定和工具倒吸量Ct,都基于储层比率分析的构想〔Lee、Michaels2000;
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，承诺对压力曲线的降低和增高〔累加〕部分进行综合评判。
与传统的储层评判相比，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。
差不多上，流淌性由储层比率分析〔FRA〕图中的线性回来线的斜率运算，产层压力由这条曲线与纵坐标〔Y轴〕的交点决定。
储层压力和流淌性的理论评判要受如堵塞作用、曲线偏移或者非达西流淌等因素的阻碍。
在高流淌性储层，由于生产层井壁清洗作用而产生的回来曲线斜率的不同，流淌性运算可能不是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，低流淌性储层各单独流淌性值吻合较好，而各储层压力值那么有一定差距〔见图６〕。
后者的阻碍受线性回来线高斜率的阻碍〔Ｍ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运算的压力值要高。
储层比率分析在ＷＬ〔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ＬＷＤ－ＦＰＴ服务中，ＦＲＡ差不多在ＬＷＤ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〕。
在储层评判的第一次应用中，快速可靠的孔底最优储层压力测量得到了顺利地进行，并被专门好的操作和操纵，简化了程序。
ＬＷＤ储层压力测量的应用实例：
下面的章节将举三个ＬＷＤ－ＦＰＴ的地区应用实例。
依照表２中的信息，我们从降低的流淌性、应用范畴〔低中高〕等方面，来设计和讨论这些实例
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，那个优化程序考虑了不同储层流淌性的精确的测量调整度〔Meister等，2003〕。
甚至低渗透率地层，一样认为不适于ＬＷＤ压力测试，也显示了ＬＷＤ－ＦＰＴ是适于如此的测试的〔Frank等，2004〕。
迄今为止，用这种方法进行的最低可靠性的ＦＲＡ流淌性测量值达到了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，每个流淌性幅值在压力历史图〔压力－时刻图〕和相关的ＦＲＡ图〔压力－储层比率图〕中都产生一个专门的图形。
例如在高流淌性地层的优化测试，常常显示三个相似的、Ｕ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专门短的。
这些因素致使数据在ＦＲＡ图上的典型分布，ＦＲＡ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７-a,b〕。
相对来说，低流淌性储层出现更不同的图，这些图可能包括原始的连续时刻较长的下降和上升部分，其后是两个短的Ｖ形的下降－上升曲线。
但是，那个图可能由于外加的测试选择和其他不可推测因素的阻碍而改变。
就低流淌性而言，后来的上升稳固时期经常要比高流淌性的要长。
这使数据点在ＦＲＡ图中的更合理的分布〔见图８〕。
高流淌性储层中的应用：
用ＬＷＤ－ＦＰＴ方法进行压力测量，高流淌性储层拥有变化范畴较大的流淌性值，从大约20mD/cP,最高到500mD/cP〔见图９〕。
在高流淌值情形下压力历史图常常显示前期绘制的U形压力特点曲线，两侧具有较大的斜率，底部曲线平缓〔见图9-a〕。
依照全部储层的渗透性与应用的压力降低速率，单独的最大压力降在最小的范畴内显示了不同的绝对值。
然而，图9-a显示在三次独立测试中LWD-FPT工具能够有效地降低到储层压力之下。
FRA的关系系数确定了三个成效较好的测试。
FRA图中〔图9-b,c〕的相关点显示了各自的流淌值的不同，所举的例子给出了两个可靠的流淌值，第二次测试的283mD/cP和第三次测试的335mD/cP，他们相差15%。
第一次的测试值为171mD/cP，第一次和第三次的测试结果相比达到了最大差距50%，这种不确定性与测试的原始状态有关，高流淌性储层引起了早期的较短的下降-上升期〔急剧倾斜〕以及后期的较长的下降-上升期〔平缓曲线部分〕。
像上面所描述的，这导致数据在FRA数据点上的两处的积存，一个是左上角，一个是右下角〔由波动区判定〕。
运算的流淌性值从测试1到测试3呈增长状态，能够说明为在测试1和测试2中砂子表面有清洁的过程。
在图9-a中能够看到那个成效，测试1和测试2相比由于泵量的增加导致了较大的压力下降。
还能够看到，当用相同泵量时由于砂子表面的清洁，测试3和测试2相比也有较小的压力下降。
另一个标志是压力曲线的形状，它显示了在曲线的连续〔平稳〕段时测试2和测试3中压力下降的不同增长。
相对说来，P*值的确定揭示了各个独立测试之间的关系，最大差距值为0.2psi，还有Pfbu和P*之间的关系，最大差值为0.1psi。
由于高的流淌性和渗透性，钻井过程中产生的压力快速的扩散到产层中，承诺工具正确连续的测量产层压力。
中流淌性储层中的应用：
随着流淌性的降低，高流淌性中专门的U型压力曲线被更分散的变化曲线所代替。
然而第一次测试结果要远低于储层压力〔在图10-a中为800psi〕，在第二次和第三次压力测试中形成了三角形的压力曲线，两个调整压力下降峰值比储层压力值小150psi，如此就表示了最优过程。
一些专门因素的阻碍例如砂表面清洁也在第一次测试中产生，在压力下降过程中间歇性压力上升后的连续压力下降表示了这种因素的阻碍。
〔图10-a〕。
这些压力的变化对相关的FRA图产生阻碍。
〔图10-b〕：
图上的数据点的分布形状为〝8”字形，显示了对储层表面泥饼的反堵塞作用。
不考虑FRA图中的数据点的分散，第二次和第三次的流淌值之间的差值快速下降，揭示了最优过程的作用。
第二次和第三次的流淌性测试值的平均值都为大约12.7mD/cP，达到了100%的吻合。
即使第一次测试与平均值的差距也只有20%〔图10-b,c〕。
P*值的变化表示了最大值0.3psi。
那个值要比在高储层中的测量值高，但比致密增压储层要低。
低流淌储层中的应用：
因为〝小变化引发大效应〞〔Kasap等，1999〕的关系，低和超低流淌性储层中的测试是关键的。
除了在中高流淌性储层测试中都存在的砂表面清洁作用，在低流淌储层测试还有其专门效应，比如泥浆质量〔颗粒直径和储层孔间通道的泥浆固体颗粒分散度〕和相关的泥饼质量及超压。
经常在致密地层中起作用的泥浆质量的好的指示器是连续的与井壁进行压力交流，那个压力交流反过来阻碍压力测量〔看下面的讨论〕随着流淌性的减弱，冲突超压的风险增加。
然而，超压效应通常是不发生在流淌性高于5mD/cP的储层中的LWD-FPT服务中的。
利用LWD-FPT的致密储层测量引起压力下降过程中的专门效应，专门是在第一次测试中，在这次测试中工具估罢了储层参数〔图11-a〕。
在试验中所选择的测试方法要与受泵阻碍的压力曲线相符合。
这使压力读数连续，使FRA图上显现〝假稳态〞现象〔图11-b〕。
然而，这一现象对流淌估算没有阻碍。
在第一次和第二次测试中最高的相关差值大约为4%，在第二次和第三次测试中有99%的相关性。
关于P*，每次独立测试的差值都能够像观看Pfou和P*那样观看出来。
就象先前所描述的，这些差值大部分是由在后期压力上升时期连续的压力变化引起的，在压力上升时期储层流淌接近于零。
最近的一个例子，一个P*在第一次和第三次测试中的最大差值0.7psi，表示了P*值在三次测试程序中的增长〔图6〕。
就像所期望的，这些值仍旧低于所测得储层压力大约1psi。
那个观看结果能够用于保持储层超压的初次显示。
超压和压力随时刻的分布：
在高流淌性储层，泥饼的生成是专门快的，能够专门好的封闭储油层的压力〔图12〕。
另外，由于泥饼的可渗透性和高的储层渗透性，大量被挤进储层的泥浆滤出液快速的消散在储层中。
相反的，在低流淌性环境下，泥浆滤出液的消散受到限制，因此降低了起封堵作用的泥饼增长速率，也使井壁周围区域的压力超载成为可能。
在流淌值低于5cD/cP时，冲突超压或致密储层效应的风险较高。
原打算用大的容量的降低来泵出〔产生〕超载压力。
现在明白那个方案是不可行的，甚至有可能是无效的。
相对来说在LWD-FPT服务中只能有小的容量下降，也只能有小的内部系统容量而不是大的。
小的容量下降使更好的操纵超气泡点压力或者超砂表面反堵塞作用成为可能，这些都可能导致突然的不可预期的压力变化和储层损坏。
最低限度的，随钻储层压力测量能够关心探测和估量超压。
利用LWD-FPT服务机构对超压的估量能够从以下现象中表现出来，前三个方面能够直截了当从测试结果中得到：
●低于5mD/cP的流淌性
●Pfbu没有达到或不稳固，压力增长率太高〔如大于1psi/min〕，而导致的测试时刻超出。
●在一个优化了的测试循环中进行的重复测试中所得到的最终增长的压力没有专门好的接近。
下面的四个方面〔附加的〕能够在工具储备器被提起、数据被翻译后得到：
●泵量脉动测量过程中压力数据中的环形噪音的增长
●在测量周期内三次独立Pfou测量值的压力变化
●压力随时刻的消耗：
下钻过程的变化函数。
钻井过程的变化函数。
重测井过程的变化函数。
提钻过程的变化函数。
●P（t）与P*关系，假如ΔP=P（t）–P*大于零
LWD-FPT服务机构和电缆的超压：
FRA在压力测量中的应用的一个重要优势确实是它既利用了脉动降低也利用了积存率来运算储层流淌性同时估量出层压力P*。
后者能够用来与测得储层压力Pfou进行详细的比较，Pfou也反过来关心确定面对高过平稳值的致密储层中的超压情形〔Lee和Michaels2000〕。
如由电缆得到的FRA的一个例图所示〔图13〕，在压力上升时期的后期能够观看到一个专门的压力特性，此处的储层比率约为零，使数据形成了〝曲棍球棒〞形状的压力变化。
那个形状表示了当有少量流体由储层流出时的压力增长，由于压力增长不是由储层流体所致，那么一定是井筒压力〔Lee,Macheal,2000〕。
在所举的那个例子中，钻井在大约值为2700psi的过平稳条件下，超压值的变化通过在测试深度的渗透率来观看。
在LWD-FPT服务机构中，致密储层中的相似效应能够被观看到，那个观看过程发生在优化测试程序中的第二次测试中〔图14〕，最后的增长压力Pfbu在专门低的储层比率条件下可能增加。
这不仅导致了P*到Pfbu的变化值达到13psi，也使给定的线性回来线由于曲线〝曲棍球棒〞的形状而发生了偏移。
然而假如剔出FRA图中的低流淌部分，回来线将趋向图的底部，使原始压力P*差值达到了150psi。
高低流淌储层的比较：
数值仿真能够关心来确定和估量超压值。
在高渗透率储层〔比如kf=100mD），因为泥浆滤出液快速的相储层中渗透，能够使有效地封闭泥饼能够快速形成。
由于储层渗透率为100mD，同时泥饼渗透率从刚开始的与储层渗透率相同到一个小时后降低到几乎不可渗透〔（kmc=0.0003mD）〔在对数关系中形成的是直线，图15〕，用这些能够得到下面的数值分析〔图16〕：
一旦钻头进入储层，使砂暴露在流体静压下，近井壁处的砂表面压力将大幅度的增高。
砂表面压力随着泥饼渗透率的降低开始降低。
其下降速度快的缘故是由于储层的压力较高〔具有较高的分散超压得能力〕。
在大约不到一个小时之后，砂表面压力与储层原始压力完全相同，这时能够进行压力测试。
然而，在实际的较低的流淌性环境中进行〔kf=9mD/cP〕的LWD-FPT服务，发觉压力只有0.62psi的差值。
这两次压力测试是在9分钟的时刻差距内完成的，而第一次测试是在钻达储
层后一个半小时才进行的〔图17〕。
泥浆的砂桥对砂表面的封闭作用要比模型所提供的封闭作用大。
与高流淌性储层相比，低流淌性储层显示了完全不同的特点，假设储层流淌性值为kf=1mD/cP，泥饼渗透率随时刻降低，由与储层渗透率相同到一个小时后的差不多不渗透〔kmc=0.0001mD）〔图18〕，专门明显那个井壁周围砂表面压力与储层压力的平稳过程在一个小时内并没有完成。
模型估量了一个130psi的超压残差〔图19〕。
这由储层和泥饼渗透率的关系得到。
一个小时后〔kf/kmc=10,000〕，低流淌性环境下的关系曲线低于高流淌性环境的关系曲线〔kf/kmc=333,000〕。
因此，泥饼渗透率对井壁周围压力区域的阻碍也比低流淌性或渗透率储层情形下的阻碍要大。
这也说明了什么缘故在模拟中显现压力不稳固以及〝渗漏泥饼〞作用。
把这些结果与FRA图相对比，〝曲棍球棒〞形状效应就显现出来了。
把这些结果与LWD-FPT得到的实际现场数据相对比，工具在低流淌性环境下〔M=0.6mD/cP〕相距27分钟的时刻内测量到超压的降低21psi，第一次测试是在钻达储层2.5小时后进行的。
结果讨论：
从上面讨论得到的证据，对在致密和超压环境下的压力测量的不同阻碍因素能够引申到下面几个方面：
●开钻到测量的时刻
●过平稳压力
●泥浆固相以及颗粒直径对井壁孔隙封闭的作用
而且，由于在钻进过程中稳固器和钻头从孔底回拉时对泥饼的切削作用，从而阻碍泥饼质量。
结果，漏失引发新的滤出液的侵入并产生连续的超压作用。
在高流淌性环境下，那个压力能够专门快地分散到储层中去，因此不阻碍储层真是压力测量的准确性。
假如测试用双封隔器来进行，除非大部分的侵入容量被泵出，否那么测试结果是一样的，因为钻进之后的时刻作用是最重要的因素。
利用双封隔器，假如流淌性值低于1mD/cP或0.1mD/cP，井壁周围的超压甚至不能在伸出时刻内被平稳。
假如是过平稳钻井就会产生井壁周围的超压。
在大泵出容量的情形下，压力甚至能够降低到储层压力值，并以〝明显的放空压力〞的形式被测量。
在致密储层如流淌值低于5mD/cP中的压力测量的关键因素将是调整过平稳压力到最小绝对值，因此为增压作用而降低驱动压力，同时提高钻进效率并保证井壁的稳固性。
结果，我们能够通过对LWD-FPT的操作和对ECD的实时调整来实现我们那个新的构想。
因为LWD-FPT服务机构是新的和独一无二的，操作人员必须进行培训如何样在钻井环境下来运用这些特性，专门是在低流淌性储层环境下。
这一工具是在装拍了石英压力计来实现操作的快速性，并运用了自动优化重复测试技术来保证其稳固性，因此它能够给操作人员提供完全可信的测量数据。
增压作用在测试之后能够通过上行数据直截了当得到。
致密储层能够直截了当被识别，能够通过钻后即时或滞后的附加储层压力的测试来分析和研究增压量。
滞后测量能够在提钻后进行，并确定数据点，如此就可对致密储层中的压力随时刻分散来进行研究。
因为工具承诺储层压力测量在短时刻内进行，这些数据要优于一次长时刻单独测试所取得的数据。
而且，钻井过程在不同程度的卡钻环境和长ERD井中处于低风险状态。
结论：
●描述了新的有效地运用了ＦＲＡ技术优化了随钻储层压力测量的ＬＷＤ－ＦＰＴ服务工具。
●那个工具能够依照储层流淌性利用自动环路优化测试程序对压力进行重复测试。
●优化重复测试能够保证数据的真实性也能够在每次测试后通过上行数据对压力测试进行监控。
●ＬＷＤ－ＦＰＴ服务机构提供专门快速和可靠的储层压力测试，甚至在专门低流淌性的环境下也能提供如此的服务。
●通过对比下钻、钻进和提钻过程，压力随时刻的分散特性能够快速的被确定以判定增压的数值
●操作者通过对ＥＣＤ的积极运用和钻井液固体成分的调整来阻碍致密和增压储层压力测试的准确性。
致谢
作者要感谢贝壳休斯公司在预备和提供ＬＷＤ－ＦＰＴ工具所得结果方面的支持
专门感谢K.Bush的编辑工作
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