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1、三、第三代电缆地层测试器 7第二节 电缆地层测试器结构及工作原理 81、构成 92、RFT的结构及工作原理 93、RFT的取样系统 114、重复式地层测试器的特点 115、RFT的优点 11第三节 解释理论介绍 12第四节 对地层测试方法的评价 16第五节 电缆地层测试技术的发展及应用 17致谢.19 参考文献.19 前言电缆地层测试是一种测井作业项目，但所录取的资料使储层的纵向压力分布和储层流体样品，其资料解释分析属于压力动态分析。电缆地层测试，对于确定储层内流体的分布，判断产层水动力系统的连续性具有独特的作用，所取流体样品对测井解释有重要的辅助诊断作用。第一套电缆地层测试器是1955年斯伦

2、贝谢（Shlumkerger）测井公司研制成功的，其功能是抽取地层流体样品。60年代发展的电缆地层测试器增加了测压功能。1974年斯伦贝谢公司生产的重复地层测试器（Repeat Formation Tester,简称RFT）其性能又有改进，一次下井可以进行多点测压并可取得两个地层流体样品。同类产品还有多次地层测试器（Formation MultiTester,简称FMT）,和选择式地层测试器（Selective Formation Tester,简称SFTJ）。80年代，电缆地层测试技术的发展主要有两点：（1）加强了测试器对各种地层的适应性。如：研制了长探针和大探针，大面积封隔器，同时出现了双

3、探针RFT测试器等，从而电缆地层测试在松软地层，硬地层及裂缝性灰岩中都能进行，（2）应用高精度压力计使所侧压力资料更加准确，同时在中低渗透率地层中有可能获得合格的压力恢复曲线，使不稳定试井在电缆地层测试中的应用成为现实。电缆地层测试的主要特点是：1） 由电缆起下，主要在探井及评价井的裸眼只能进行。2） 快速，经济。每测一点，全部作业时间仅需几个小时，纯测试时间仅几十秒钟。3） 一次下井可以进行多点测压并取得两个地层流体样品。4） 安全。全部作业在泥浆压井情况下进行，测试全过程无流体到达地面。电缆地层测试可以直接获得地层压力及压力剖面，压力恢复曲线，地层流体抽汲压降等三项资料。这三项资料中最有价

4、值的是一，三两项，从地层压力剖面可以获得许多有用的地层流体分布信息。虽然从压力恢复曲线可以解释出渗透率及表皮系数，但是，合格的压力恢复曲线只有在合适范围的渗透性地层中才有可能获得。另外，由于可分辨的探测半径小，计算出的渗透率受泥浆滤液侵入带的影响很大，地层的代表性差。因此，电缆地层测试的主要目的是：1） 取得目的层的地层压力及压力响应剖面。2） 取得电测解释中可疑层或目的层的流体样品。通过地层压力响应剖面结合地层流体样品的分析，判断地层流体类型，确定油，气，水界面，为试油层位的选择及水动力系统的研究提供依据。第一节 电缆地层测试器发展史电缆地层测试器（Wireline Formation Te

5、ster）是唯一能进行地层动态测试的测井仪器。现在已发展成为在裸眼井和套管井中大量使用的一种测试仪器。它可以对潜在的生产层进行测试，具有经济、快速、安全、可靠等特点，所以在许多地区地层测试是必须进行的测井项目。一、第一代电缆地层测试器第一套电缆地层测试器是1955年斯伦贝谢测井公司研制成功的，最早的地层测试器的功能是抽取地层流体样品。60年代发展的地层测试器（图6-1）增加了测压功能。它用于软地层时，不带聚能射孔弹，用于硬地层或套管井要带聚能射孔弹。稍后一些的产品是地层间隔测试器（Formation Interval Tester），是斯伦贝谢公司的产品，主要于套管井的测试。它有两个取样口，每

6、一个取样口处设置一发聚能射孔弹。两个取样口间距为几十厘米，目的是保证密封的可靠性，同时也增加了该层段取样和测压结果的代表性。支撑板和密封板垫面积较小，而且只使用聚能射孔取样，如图6-2所示。取样口这一代电缆地层测试器的型号还有多节式流体取样器和地层流体取样器等等。地层流体取样器（FFS）是德莱塞阿特拉斯公司的产品，与斯伦贝谢公司的地层测试器（FT）基本类似。主要用于裸眼井测试，其工作原理如图6-3所示。平衡阀堵塞及倒泻阀倒泻室取样阀 地层流体取样器FFS工作示意图 地层流体取样器FFS的工作原理为：（1）仪器下井 仪器下井后，用自然电位曲线或自然伽玛曲线控制仪器取样口吸管对准要求的测试点。（2

7、）密封目的层位 首先打开泥浆阀，由地面将阀的发火器点火，井内泥浆压力推动增压活塞，液压管线里就产生三倍（或二倍）于泥浆柱压力的高压，支撑板及密封垫被牢牢推靠在井壁上，密封垫在取样口周围井壁形成密封区，隔绝了泥浆和别的层位的流体。（3）取样打开取样阀，地层流体就沿样品管线畅流入取样筒（因为取样筒内只有一个大气压）。样品进入上取样筒后，压浮动活塞，浮动活塞下面的水通过阻流器进入下取样筒。上下取样筒取满样品后（原来装在上取样筒里的水全部压入下取样筒），打开堵塞及倒泻阀，使取样筒关闭，把样品保存起来，同时，将液压管线里的高压油泻入倒泻室。这时支撑板和密封垫借助于泥浆柱压力就自行收拢。（4）起出仪器打开

8、平衡阀，将泥浆压力引入密封区后，使贴在井壁的仪器脱落井壁，这时即可将仪器起到地面。液压传感器在操作中记录液压系统的压力变化，是仪器工作状态的眼睛。样压传感器记录样品管线里的压力变化，记录地层静止压力（初始压力）和取样时的流动压力。排放塞是供地面转样时连接采油树用的。地层流体取样器可以采用吸管取样（针对于软地层），也可以采用聚能射孔取样（用于硬地层或套管井）。这一代电缆地层测试器在60年代和70年代应用很多，它们的特点是： 一次下井只能对一个储层进行一次测试，也就是说只有一个测点；可以取到地层流体样品，也可以测出取样全过程的地层压力变化曲线（包括推靠前泥浆柱静压，推靠后地层流体流动压力，取样筒充

9、满后的地层恢复压力，最后地层静压）。可以通过对样品的分析给出地层流体样品的气油比、含水率，测出地层流体样品API相对密度；所装的最高温度计可给出取样点地层温度；可计算出地层流体粘度、地层有效渗透率及地层产率特征。仪器的液压系统动力源是钻井液柱静压，通过仪器内压力倍增器增压，使液压系统产生高压。所有的液压阀（包括推靠阀、取样阀、样品密封阀、倒泄阀、平衡阀）都通过地面控制通电，将爆炸阀打开，而实现液压控制。压力计采用多圈式弹簧管压力传感器， 电位器与弹簧管末端相联，输出电压信号， 因此测压精度低，约为0.5%。二、第二代电缆地层测试器 第二代电缆地层测试器首推重复式地层测试器，简称RFT，也是由S

10、chlumberger公司发明的，它于1971年完成了可行性研究，1973年完成油田试验，在1974年首次批量生产，到1984年初已有500套仪器在世界各地投入商业服务。之后它的产品一直在不断地改进。西方Atlas测井公司同档次的仪器是多次地层测试器，简称FMT ，它是该公司1980年开始批量生产的，为1925系列。1983年对它又做了较大改进，称为F0203M系列。1988年作了进一步改进，型号是1966MB，每过一两年都会有些改进。性能和质量完全可以与Schlumberger公司的相媲美。它的最大特点是取样时，可根据地层特点控制和调整取样管线内的压力。FMT 的液压系统是仪器的核心部分，包

11、含马达、泵、阀体和一系列的液压元器件，在使用中，故障率高，维修难度大。因而，要快速准确排除故障，必须熟练掌握了仪器的工作原理和正确的维修方法。FMT 液压系统主要由液压动力油腔、探测器推靠活塞、高压油腔、预测试室和VPC取样控制等几部分组成（见图6-4）。图6-4FMT液压系统原理图FMT液压系统的工作原理是：1） 仪器工作时，位于液压动力油腔内的液压马达和液压泵产生泵进压力（PF），在PF压力的作用下，支撑臂和推靠器活塞被推出紧贴井壁，形成对井壁的局部封隔，同时关闭平衡阀；2） 当 PF 压力超过1600psi时， 预测试室活塞动作，地层流体会被吸入预测试室，安装在样品管线内的压力计会记录管

12、线内的压力变化，得到一条地层压力恢复曲线；3） PF压力达到满泵压力 3500psi 后，可以在地面对可变压力控制阀（VPC）和取样阀操作，进行地层流体的采样；4） 测试取样完成后，要将仪器的推靠器活塞回缩，液压动力油腔产生泵回压力（PR），在 PR作用下推靠器活塞被缩回，同时将VPC系统复位，为下一个测试点的测试做好准备。第二代电缆地层测试器是目前国内普遍使用的仪器，其特点是：（1）它们淘汰了爆炸阀控制，而采用电磁阀控制；（2）具有独立的液压系统：不用泥浆柱压力作动力源，而用电动泵作动力源，全部采用了密闭液压系统，提高了可靠性和自动化程度；（3）全自动完成地层测试工作：地面仪器采用计算机数字

13、控制和记录，实现了数控测井；（4）这类仪器使用的压力计均由原来的弹簧管压力计发展为应变压力传感器或石英晶体压力计，测量精度大大提高；（5）这些仪器都可以根据需要在一次下井中多次测取地层压力，可以获取一口井的地层压力剖面资料，从而大大提高了这种测井方法的使用价值，人们对它更感兴趣的功能也由取样变成了测压。三、第三代电缆地层测试器1992年Schlumberger公司又推出组装式地层动态测试（MDTModular Formation Dynamics Tester）；特点：可抽排泥浆滤液、有电阻率识别和光学识别、取真样、多取样、有双封隔器、有三探测器、可自由组合，有人称为压力成像系统，是第三代电缆

14、地层测试器。MDT仪器组件可以有各种不同的组合方式，形成特定的专用仪器串以满足特定的测试需要。1999年Halliburton公司推出了储层描述仪（RDT），是一个测试系统。储层描述仪实际上由7个模块组成，分别为：电源遥测模块PTS、液压动力模块HPS、双探测器模块DPS、石英压力计模块QGS、流动控制泵排模块FPS、多取样模块MCS和采样阀模块CVS。这7个模块中的若干构件组合在一起，能组成适应不同测试或采样要求的仪器。（1）电源遥测模块 该模块调节RDT测试仪器各模块的电源。 每一模块部分都有自己的处理控制系统，并且功能独立。 整个工具串共享一个公用的通信总线，这个总线可以与其他测井仪匹配，该装置可使RDT能与核磁共振成象测井仪或高分辨率列阵感应测井系统配套使用。（2）液压动力模块和双探测器模块 液压动力模块HPS把电能转换成双探测器模块的液压能。在需要时可由HPS启动两个DPS。 DPS的主要元件包括两个相距很近的探测器、调节活塞和一个100cm3的预测试活塞泵。 每个探测器都有一个高分辨率温度阀隔开，以便独立的监控探测器压力。预测试活塞泵也有一个高分辨率、应变压力传感器，该传感器可与测试仪内的流动管线和探测器隔开。 探测器附近有一个电阻/电容