6电缆地层测试.ppt

第六章 电缆地层测试,电缆地层测试是一种测井作业，但所测取的资料是储层的动态特性资料（如地层静止压力和储层流体样品），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特性具有独特的作用，所取流体样品对测井解释有重要的辅助诊断作用。 电缆地层测试在油气田勘探开发中具有重要的地位，主要表现在以下方面：,第六章 电缆地层测试,一、测试资料在测井综合分析中的应用 （1）是测井技术中唯一获取油层动态特性资料的仪器品种； （2）测出的地层有效渗透率资料具有权威价值： 得到的地层有效渗透率定量解释资料是在动态条件下直接测量的结果。虽然探测范围较小，只能代表近井地带的测量结果，但在同一口井或同一地区，具有对比价值，可以判断高、中、低渗透层。 （3）由各测点压力梯度数据可以准确判断油、气、水层； （4）由各测点压力梯度数据可以准确测定油、气、水两相界面位置；,第六章 电缆地层测试,二、测试资料在油气井测试中的地位 （1）得出的全井所有测点的地层静压剖面是一口井最原始的地层静压剖面，由于测试资料准确，测点多，因此在地质上、油藏工程上意义重大； （2）取样测试得出的地层生产状况的解释是全面的早期试油报告，如果需要，可以对更多感兴趣的层段进行取样测试，快速又经济，所取的资料内容十分丰富； （3）油气层有效渗透率和表皮系数剖面是地层测试的普查资料，从而判断可优先进行钻杆地层测试层位，因为钻杆地层测试费用较高，只能有选择地进行；,第六章 电缆地层测试,（4）对不均质地层，可以测量地层垂直渗透率及水平渗透率； （5）油田开发过程是一个动态调整过程，为弥补油田产量的递减，或为提高采油速度，或为改善水驱波及效率以提高采收率，常需打一些加密调整井。 对于调整井，地层静压剖面实际上是油藏在某一部位的累积出油剖面，地层静压大小可直观地反映储层动用程度，反映注水见效情况，反映注入水水线在纵向上及横向上的推进情况，可以为合理开发油田提供决策依据。,第六章 电缆地层测试,（6）判断产层水动力系统的结论具有独到作用； （7）电缆地层测试新技术的特点是取真样和快速测压，可以迅速准确得到油气勘探成果，从而大大提高油气勘探的质量和速度。,第六章 电缆地层测试,三、测试资料在钻井工程中的应用 用电缆地层测试的钻井液静压剖面资料和地层静压剖面资料可以： 准确地判断出引发井涌、井喷事故的地层层位，选择恰当的钻井液密度及处理方法； 为邻井的钻井选择恰当的钻井液性能提供了依据。,第一节 电缆地层测试器发展史,电缆地层测试器(Wireline Formation Tester)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。,第一节 电缆地层测试器发展史,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。,第一节 电缆地层测试器发展史,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。,地层间隔测试器工作示意图,第一节 电缆地层测试器发展史,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。,第一节 电缆地层测试器发展史,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）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。,地层流体取样器FFS工作示意图,（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。,第一节 电缆地层测试器发展史,（4）起出仪器 打开平衡阀，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）。,第一节 电缆地层测试器发展史,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，取样筒充满后的地层恢复压力，最后地层静压)。,第一节 电缆地层测试器发展史,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。,第一节 电缆地层测试器发展史,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%。,第一节 电缆地层测试器发展史,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Schlumberger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。,第一节 电缆地层测试器发展史,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（图6-4）。,FMT液压系统原理图,FMT液压系统的工作原理是：,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；,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线内的压力变化，得到一条地层压力恢复曲线；,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；,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。,第一节 电缆地层测试器发展史,吉尔哈特公司的地层测试器称为选择式地层测试器，它也做了几次改进。该仪器的最大特点是推靠器以下的接可改变下段的角度，保证推靠到井壁时，密封垫与地层很好地密封，以提高测试成功率。,第一节 电缆地层测试器发展史,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；,第一节 电缆地层测试器发展史,（3）全自动完成地层测试工作：地面仪器采用计算机数字控制和记录，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。,第一节 电缆地层测试器发展史,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，是第三代电缆地层测试器。,图6-6为MDT的组件图。,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。特殊用途的组合方式有：,用于不同测试目的的MDT组件图,（1）用于测定压力梯度或各向异性渗透率的多探测器或流动控制组件的组装；,用于不同测试目的的MDT组件图,（2）用于高压物性PVT取样测试的多级取样组装，以采集不同地层的真实流体样品；,用于不同测试目的的MDT组件图,（3）为了取到大容量的地层流体样品而使用22700 cm3样品组件等。,第一节 电缆地层测试器发展史,各种组合的数量只受仪器串总重量和总长度的限制。但是不论哪种组合，都必须有电子电源短节、液压动力组件、探测器组件或封隔器组件，因为这些组件是井下仪器正常运转所不能缺少的。 为了克服某些地层(如裂缝性地层、孔洞性地层、泥质砂岩地层等)不易推靠密封的困难，可以使用封隔器组件。使用封隔器组件对薄地层的测试及低渗油层测试也很有利。在使用封隔器组件时可单独测试，也可以和探测器组件组合使用，各有其针对性。在使用封隔器组件的同时进行大容积预测试，可以克服常规RFT测试时易发生的增压现象，所以，测取的地层压力的准确性就会大大提高。,第一节 电缆地层测试器发展史,1000 cm3流动控制组件为一个流速控制组件，是测定水平渗透率和垂直渗透率时必用的组件，也是进行大容积预测试时的必备组件。它既可以增大测压时的探测半径，又可以保证取样流动压力一直高于饱和压力，以免流体发生相变。 究竟如何组装，完全是由测井任务来确定的，这可以大大地降低测井费用。例如我们可以只装1L的取样桶组件，在距离井底仅仅46 cm处进行地层动态测试并测取地层流体样品，也可以多装几个多样品组件多次测取地层流体样品。,第一节 电缆地层测试器发展史,1995年西方Atlas公司推出了油藏特性测井仪(RCI)，可抽排，带电阻率识别和电容识别，可取真样，无双封隔器，无三探测器。 与组装式地层动态测试器相比，油藏特性测井仪的特点是： 它没有设置多探测器，在测水平与垂直渗透率方面略显逊色，但是在地面控制取样体积、流量和压力降方面有它的特色。,第一节 电缆地层测试器发展史,它设置有钻井液滤液排出泵，每次取样都要使用，所以测取的都是地层原有的流体。 通过地面压力控制，可以保证取样期间的压力保持在泡点以上；保证流体样品在不改变气油比状态下取得；还可保证样品以超过地层压力的状态保存至地面转样，其完整性不受影响。 一次下井可以取得6个以上小容积的地层流体样品，还可以取到大容积的地层流体样品。,第一节 电缆地层测试器发展史,1997年，美国天然气研究院（GRI）与Schlumberger公司联合研制出了穿套管地层测试器（CHDT）。与其它仪器最大的不同之处在于，它要对所钻过的孔眼进行封堵，从而在测试完成后将地层与井眼封隔开，不必进行挤水泥等作业。,第一节 电缆地层测试器发展史,图6-9（A）给出该仪器的四个主要组件。按这种组合下井，可完成每个测点的压力测试。,第一节 电缆地层测试器发展史,图6-6（B）给出取样测试仪器串结构，由CHDT组件和MDT组装式地层动态测试器组件组成，按这种组合下井，既可完成每个测点的压力测试，也可完成取样测试，取到地层原生流体样品。,第一节 电缆地层测试器发展史,1999年Halliburton公司推出了储层描述仪(RDT)，是一个测试系统，如图6-10。 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。,第一节 电缆地层测试器发展史,（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。,第一节 电缆地层测试器发展史,（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/电容元件，当流体进入这一探测器时立即监控流体特性。,第一节 电缆地层测试器发展史,（3）石英压力计模块 在DPS的下方，直接进入与流道隔开的DPS。 QGS装有存储记录仪石英压力计，该元件可广泛用于试井。 这个石英压力计是一个具有压力谐振腔、温度补偿和参考晶体的仪器，它们组装成一个整体。,第一节 电缆地层测试器发展史,（4）流动控制泵排模块 包括与HPS同样类型的电动马达，但它装在带双作用活塞泵的单元内。 两个高分辨率应变压力传感器测量进、出口泵压。 FPS可在3.45MPa条件下泵排63cm3/s。该系统在其整个作业范围内，比早期的系统的泵送能力大50%。,第一节 电缆地层测试器发展史,（5）多取样模块MCS和采样阀模块CVS MCS模块有3个1000 cm3的室，多个MCS模块可以组成RDT串。CVS和两个标准的采样室（1L和5L）一起使用。 储层描述仪可大排量抽排、有电阻率和电容识别，后加核磁共振识别，无冲击取样、无双封隔器、用双探测器、可自由组合。,第一节 电缆地层测试器发展史,在我国，电缆地层测试器的研究始于1965年，我国测井专家刘永年、蒋学明等同志在考察国外测井技术时，曾在阿尔及利亚参观了美国Schlumberger测井公司的电缆地层测试器，即较老的地层测试器（FTT）， 细致了解了工作原理及性能。 回国后，刘永年同志组织西安石油地球物理仪器厂40多位工程技术人员开始研制，1967年拿出了样机，并在北京参展。 从 1970年到1974年，研制组在西安石油仪器二厂又研制成了一套两支样机，1975年通过了石油化工部的验收，到1978年共生产了六套DC-75型电缆地层测试器，曾在大港、华北、大庆油田试验，取得了成功。但终因维修和操作比较困难而未能推广应用。,第一节 电缆地层测试器发展史,1977年，我国引进Atlas公司10套3600系列测井仪器； 80年代初，海洋测井公司，中原、辽河、胜利、四川、新疆和大庆等油田又相继引进了Schlumberger公司的RFT和Atlas公司的FMT，1990年后，西安石油勘探仪器总厂也生产了3700系列测井仪器，武装了我国各油田。 另外，中国船舶工业总公司第705研究所与中原石油勘探局测井公司于1987年开始联合研制地层测试器，于1991年研制成功了重复式地层测试仪。,第一节 电缆地层测试器发展史,这些引进和研制的电缆地层测试器有许多不足之处，主要表现为以下几个方面： （1）人机联系手段不友好； （2）控制能力不强，适应性和扩展性差； （3）可靠性不高； （4）无法完全满足取样要求； （5）预测试流量不能改变。,第二节 电缆地层测试器结构及工作原理,在当前的国内外测井技术中，先进的测井系统都已实现高度数字化、系列化、标准化及程控化。 不管是RFT还是FMT，都和其他测井一样，共用本系统内先进的地面仪器车、地面仪器和装备，共用通用先进的测井电缆装备，以及信号传输、数据采集和处理系统，来完成自己的测井任务。 下面简单介绍电缆地层测试器专用的设备。,1构成 电缆地层测试器由三大部分构成： （1）地面控制和记录系统，它们与系列化组合化的测井地面仪器一起配用，使用模拟记录和数字磁带记录。 能处理和记录自然电位（SP）或自然伽马（GR）曲线； 能处理和记录地层压力变化曲线； 能作压力测试的时间记录。 （2）井下仪器。 （3）转样、样品分析和仪器维修等附属设备。电缆地层测试器的结构框图如图6-11。 目前重复式地层测试器在电缆地层测试器中使用最为广泛，性能最好。,图6-11 电缆地层测试器结构框图 1马笼头；2自然伽马；3电气短节； 4机械单元；5，7上下取样筒； 6接筒；8电缆；9控制面版； 10测量面版；11电源；12记录器； 13附属设备,第二节 电缆地层测试器结构及工作原理,一、RFT 1. RFT的结构 （1）地面设备：RFT测井时使用三块专用面版。 一块是控制面版（RFP）； 一块是地面电源面版（RPP）； 另一块是电压面版（RVP）。,RFT面版,第二节 电缆地层测试器结构及工作原理,（2）井下仪器 一般地，电缆地层测试器测井时只与自然伽马短节组合。 每次下井都需要：电子线路单元短节，机械单元，压力计及HP压力计，底锥短节。 取样桶一般带两个，还有一个水垫桶，但是根据测试的要求，取样桶和水垫桶可以不用，也可以只用一个，取样桶的大小，可以由1到24gal任意组配。,图6-13井下仪器的结构,2. RFT的工作原理（测井程序）,（1）仪器准确定位 井下仪器依靠自然电位(SP)曲线或自然伽马(GR)曲线来定位，按测井任务书将仪器探测器对准目的层。 （2）仪器推靠井壁 仪器探测器周围是橡胶密封垫，密封垫的另一侧是支撑板(见图6-14和6-15a)。 在液压系统的推动下，支撑板和密封垫分别紧贴井壁一侧，探测器顶破井壁泥饼，伸入地层，密封垫中心的探测器口只和测试目的层流体相通，为测试作好了准备。,图6-14 RFT推靠部分照片,2. RFT的工作原理,（3）地层流体进入预测试室(见图6-15a，b) 所谓预测试，就是在预测试室内抽液，引起地层流体流动，然后观察和记录压力降落与恢复过程。 RFT有两个预测试室，容量各为10cm3。,图6-15b RFT取样系统原理图,抽液： 封隔器坐封后，由于仪器取样通道内只有1个大气压，所以在地层压力作用下，地层流体(主要是泥浆滤液)流入预测试室，首先进入第一预测试室，称为低流量测试室。预测试室的活塞以大约50 cm3/min的恒定速度抽吸，充满第一预测试室。 当活塞到达行程终点，第一预测试室充满液体，这时第二测试室的活塞开始以125cm3/min的恒定速度抽液移动，流体进入第二预测试室，该室称为高流量测试室。 在地面上记录上述流动时的压力剖面。,压力恢复：当第二抽液活塞到达行程终点时，第二预测试室也充满液体。此时停止抽液，周围地层压力开始恢复，经一定时间最后达到静止。由于预测试期只抽了20 cm3的地层流体，地层内压降漏斗很小，压力恢复时间很短，一般为几十秒到几分钟。 与此同时，下井仪器的测试短节中压力计的压力响应（地层压力传感器）以曲线和数字两种形式显示，由地面自动记录测试全过程整个过程的管线内的压力变化（图6-16a）。,第一栏是模拟压力记录，即测试过程中供液区地层压力随时间的变化曲线。图中所表示的是典型的模拟压力曲线。 第二栏为时间记录，每隔12s打印 出一个瞬时压力值。 第三栏为数字压力记录，用4个检流计在四条道上显示压力值，分别表示十进位的1000位、100位、10位和个位psi数值。,钻井液柱压力，如钻井液面稳定，测试前后钻井液柱压力不应超过5psi。 关闭均衡阀，液压系统启动推动封隔器，刚刚与井壁泥饼接触时，由于封隔器及泥饼被压缩，使探测器流动通道中的压力会比钻井液柱压力稍高。 随封隔器被继续推靠，取样器中活塞开始回缩，由于探测器流动通道内空间容积增大，压力迅速下降。 当活塞停止运动时，预测试室开始工作瞬间，在压力曲线上出现压力回升。 流体进入1预测试室。1室装满以后自动打开2室，此时，井壁附近压力下降更多。当2室被流体充满后，井壁附近地层压力开始恢复，直至趋于地层压力。其所需时间取决于地层渗透率。,2. RFT的工作原理,4地层流体进入取样筒 如果要获取地层流体样品，就打开一个(上或下)取样筒阀，地层流体沿取样管线进入取样筒，由地面压力曲线观察到已经充满时，将其关闭、密封好，同时也得到一条取样测试的压力曲线。 如果泥浆滤液侵入太深，考虑到第一筒样品无代表性时，还可以用第二个取样筒在同一点取样。,2. RFT的工作原理,5仪器脱离井壁 每完成一个测点后，操作人员按回缩按键，仪器的支撑板和密封垫即可缩回，仪器重又悬在井中。 每按一次回缩按键，仪器在液压系统的推动下都会将预测试室清洗干净、恢复到推靠前的位置。 6井口转样及计量 仪器上提到井口后，在钻井平台上进行转样，分离油、气、水，分别计量体积。 如果有必要，可以转样到高压物性装置中，拿回到实验室分析。,3. RFT的取样系统,RFT的取样系统如图6-15b所示。 当仪器推靠到井壁之后，平衡阀关闭，两个预测试室顺序打开，压力计显示预测试压力。 由压力计读数可以判断取样口密封是否成功，也可以判断测试点地层是否有渗透性：如果有渗透性，地层流体将以一定的流量进入预测试室，预测试室装满后压力逐渐恢复，通过压力变化以及充满时间可以定性估计渗透率。,如果操作者认为该测试点流体有必要选取，则打开一个密封阀，让流体进入一个取样筒；如果预测试后认为不必取样，就打开平衡阀，收拢仪器，移至下一个测试点。 收拢仪器的同时，能够自动地抽空预测试室，为测试下一个层作好准备。 RFT采用液压推动，不用炸药。,RFT取样口为探测器，其工作情况如图6-17所示。 当封隔器贴紧井壁后，探测器就挤入泥饼，将管式的地层流体过滤器伸入到地层中，收回活塞，泥饼滤液及地层流体通过过滤器而进入探测器，进而进入取样管线。 如地层比较致密，探测器就不深入地层。 收拢仪器时，活塞自动返回到关闭位置，返回的过程中将过滤器清洗干净。,4. 重复式地层测试器结构特点,（1）RFT 的井下仪器可耐高温高压，外壳用特殊钢材制造。 （2）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。 （3）RFT 有两个预测室，容积均为 10 mL，而流量不同：两个预测试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50cm3/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 125cm3 /min，大约需要7s其活塞才能到达其行程终点。 （4）机械动作全部用封闭式的液压系统驱动，由电磁阀控制，在地面操作。,5RFT的优点,（1）RFT在探测器附近装有避卡装置，大大减少或消除了仪器贴井壁遇卡的可能性； （2）它还有一个很重要的优点，能将取地层流体样品的最后1加仑样品隔离出来，尽可能取到地层内未受钻井液污染的流体，以便更准确地认识地层。 （3）RFT采用应变计传感，精度为0.29%。经校验可以达到0.18%，分辨率为1磅/英寸2。根据需要，可以采用精度和分辨率更高的Amerada压力计或HewlettPackard压力计（FMT及SFT仪器也可以配装这两种压力计）。,二、MDT组装式地层动态测试器,MDT是Schlumberger公司继RFT之后在20世纪90年代推出的一种新型地层测试器，它改进了探测器、井下马达、各模块间的组合技术以及解释方法。 作为新一代电缆地层测试器，可进行测压、流体识别、井下流体取样、渗透率评价、预测产能、确定油气水界面、判断储层连通性等功能，是提供储层重要参数的直接手段。,1MDT的优点,第一代地层测试器FT主要用于流体取样，但一次下井只能取一个样。随后被FIT取代。1975年，RFT问世，使重复测压成为可能。新一代电缆地层测试仪MDT补充发展了许多重要的功能，与以往的电缆地层测试仪相比具有更灵活多样等方面的优点（图6-18）。,1MDT的优点,（1）新型的石英压力计，对压力和温度反映迅速灵敏，大大减少了井场测压时间； （2）非均质层，通过实时地面控制流速和体积，选择最佳点压力测定； （3）压力梯度的建立更为准确； （4）确定垂向和水平渗透率，深化了渗透率的测量； （5）井下流体性质识别技术更为完善及多样化。,2MDT的组成,标准的MDT仪是整个系统的心脏，其可选择模块提供的一些功能可作为特殊用途。 标准的MDT测试器包括：供电模块、液压模块、单探头模块及取样模块，主要满足基本的测试要求。 可选模块包括多探测器（多探头）模块、多取样筒（多样品）模块、流动（流量）控制模块、光学流体分析模块、双封隔器模块和泵出模块，可以根据测试目的和要求进行选择。 这种模块式的结构设计可以满足各种不同应用的需求，能够对用户提出特殊的作业提供最佳的仪器配置。,2MDT的组成,（1）供电模块 供电模块通过电缆总线为所有其他模块提供电力。 该模块位于仪器的最顶部。 （2）液压动力模块 液压装置通过液压总线传输驱动压力，对仪器提供最基本的液压动力源。 液压模块的压力由地面控制的电动泵提供，所以该模块可以放在供电模块以下的任何位置，而与钻井液柱压力无关，即使在很浅的地层处，它仍然有足够的压力使封隔器与地层密封良好（图6-19）。,图6-19 标准MDT仪器模块,（3）单探测器模块 单探测器模块(图6-20)主要提供标准探测器、应变压力计(或石英压力计)，具有压力测试功能。 与井壁密切接触的密封器使探测器、流体流动管线与外界保持良好的密封。 为了获得准确的地层压力并确定地层渗透率，通过使用压力预测室的方法来确定密封是否良好。该模块有一个预测试室，其最大容量为20cm3。 标准的可控式推靠活塞保证测试器能够在15.2435.56cm的井眼中进行地层压力测试，加上一个配套件能使其提高到48.26 cm。,图6-20 MDT流线系统示意图,2MDT的组成,MDT新的功能包括可测量管线中流体的电阻率的装置、温度传感器(Resistivity/ Temperature cell)和隔离阀( Isolation valve)。 流体电阻率测量可帮助我们把来自水基钻井液的钻井液滤液与地层流体分开。 隔离阀( Isolation valve)能将管线中的液体体积对压力变化的影响减至最小。 为了尽可能测量更深的点，单探测器模块一般放在仪器串底部。,2MDT的组成,（4）多探测器模块 在非均质厚地层中用单探测器确定的有效渗透率实际上是球状渗透率垂向渗透率和径向渗透率的组合。如果没有其他的测量项目就不能把垂向和径向渗透率分开。 多探头的概念最初出现在1956年的美国专利会上。使用多探头模块，通过施加一个局部干扰能确定垂向与水平渗透率。 由于多探头模块探测范围超过单探头的探测范围，独立的监测探头个数对不同的地层参数组合反应灵敏，当在非均质地层中测试时，多探测器的这个优点尤为明显。,2MDT的组成,多探头模块有三个探头：主探头（测试探头）、垂向探头和水平监测探头。垂向探头在主探头之上2.3ft处，位于同一侧，探头方向相同；水平探头在主探头的背面，方向相反（图6-22）。,图6-22 多探头模块与流量控制模块,通常，主探头以一定的速度从地层中抽出流体，垂向和水平探头监测压力响应。 20 cm3的预测试室与三个探头及地层建立液压关系，可以确定探头座封位置处的地层压力并在独立的预测试期间进行瞬态压力数据分析，根据压力随时间的变化情况推导出地层的垂向和径向渗透率（图6-21）。,图6-21 左：多探头测试确定垂向及径向渗透率的压力响应 右：多探头测试特殊压力响应,使用多探头模块，可通过垂向和主探头进行取样。 水平探头因为不与流线相连，所以仅作为固定的监测探头。 电阻率分析装置设置在流线中靠近垂向探头和主探头的位置，帮助识别通过这两个探头的流体样品（图6-22，图6-23）。,图6-22流线电阻率的监测帮助区分 地层流体和钻井液滤液污染,图6-23 垂直监测探头和主探头中流线电阻率响应,2MDT的组成,（5）流量控制模块 流量控制模块是为了适应不同渗透率的储集层测试需要而设计的。对于高渗透性地层，由于流量太大，预测试的抽取量几乎不能产生压降；对于低渗透性地层，由于流量太小，预测试只能抽取很少的流体，地层产生很大压降，压力恢复很慢并且测试时间很长。以上这些缺点的原因是预测试的流量几乎接近为常数，不能根据储集层的情况进行实时调整。流量控制模块可以解决以上存在的这些缺点，它可以控制测试时的压力、流量和体积。,2MDT的组成,流量控制模块可以控制测试的流动，使压降保持在适当的范围而且在泡点压力以上，让活塞的排出量与流体的流入量相等，这可以保证只有单相流体流动，从而消除了多相解释的麻烦，并保持了样品的完整，由此得到很好的渗透率参数测量结果。同时这些功能还可以防止井壁垮塌、管线堵塞和密封失败，提高了测试成功的可靠性。,2MDT的组成,该模块可提供一个最大1000 cm3的预测试室，流量1200 cm3/s。 流动期间每给出一个比预测试室较大的体积，在地面监测探头深度和脉冲变化、控制并测量流速、记录稳定压力值及流速和压力的渐变。 在多探头测量过程中，它可以向地层大范围内施加压力脉冲，并控制脉冲，从而能较准确地确定地层垂向渗透率。 通过对流速的控制，可以实现在困难条件下进行取样，如疏松地层。,（6）泵出模块 要从地层采集高质量的PVT样品需要测试器具备两种功能，第一是系统能够从流体样品中排除掉不要的流体，倾泄室在一定的范围内能完成这项工作，泵出模块能更好的完成这项工作，它可以把来自地层的流体直接泵入到井眼钻井液中，而且不受取样流体体积的限制，使更接近地层实际的流体进入流线系统（图6-25）。 在测试过程中，工程师可以监视在管线中流动的样品的电阻率，如果所取的流体样品不是储集层的流体，就把它泵出到井筒中，如果是地层流体，就停止泵出，并且把地层流体样品送入指定的取样室。,2MDT的组成,（7）多样品模块 多样品模块有6个取样筒，每个取样筒450 cm3，可提供足够的高质量PVT样品分析。 阀门由地面控制，一次下井可在同一深度取多个样品，或在不同深度取样。 取样期间，严格控制取样压力，确保取样筒中为单相流（在10psi以内，保证样品在泡点压力之上），压降一般由节流阀和水垫控制。 取得的PVT样品是在原始地层温度和压力条件下获得的（图6-26）。,（8）双封隔器模块 双封隔器模块使用两个可膨胀的密封圈把测试井段与井壁分隔开，泵出模块借助于井内流体可使密封圈的膨胀压力超出液柱压力的1000psi。双封隔器的间隔是可调的，最小间隔可达3ft（1m）。 压力的径向探测范围为50-80 ft。测试完毕后，泵出模块可使密封圈收缩（图6-27）。 由泵出模块控制封隔器的密封与起出。,图6-27 左：双封隔器模块 右：组合式双封隔器模块,（9）流体分析模块（OFA/LFA）,要求采集高质量PVT流体样品的第二个要求是要有一个能指示流体质量的探测系统流体分析模块。该模块是MDT最具特色的一个模块，它所提供的成果直观、快捷，便于流体性质的识别。 在探测器模块中的流体电阻率测量装置提供了在较大范围内测量流体电阻率的能力。但是在某些情况下，特别在油基钻井液中，则需要光学流体分析模块OFA，该模块使用光学分析技术识别管线中流体的性质，用接近红外线范围的光谱吸收测定法来区分油和水，通过不同角度的反射测量结果来探测天然气。,流线穿过两个独立的光学传感器，一个传感器利用吸收光谱探测分析流体，另一个传感器利用光反射测量探测气。 它可以在井场实时确定是否取样及保证取样时压力在泡点压力以上；验证地层仅含水或仅含气，确保只取想要的流体样品；可以识别油基钻井液（只要与地层中油的颜色不同，通过监测OFA光谱，可依次看到钻井液、钻井液滤液和地层中的油）。,图6-28为OFA光学流体分析模块内部结构图。,（9）流体分析模块（OFA/LFA）,光学流体分析模块基于光的反射和透射原理识别流线中的气体和流体性质以及确定流体的含量，从而为储层的含油、气、水判断提供可靠的依据。 LFA是在OFA基础上发展起来的新型流体分析模块含气流体分析模块，具有更完善的流体分析功能，组合到MDT中，强化了窗口中对油峰的探测，可探测到流线中游离或溶解的甲烷，并由此来区分油基钻井液和地层原油，评价样品的污染程度以及提供对油藏评价重要的参数油气比。,这是大庆油田一口井MDT测井的流体识别实例。 在水基钻井液侵入的地层中，流体样品向外泵出的前十几分钟内（观察时间在第一道），吸光流体指数（第二道）高表明出现了几次密封失败；在270s钻井液进入流动管线后，泵排量减小，致使持水量（第二道）稳定下降，颜色（第三道）逐渐变浅，而流体电阻率（第四道）逐渐增加，这表明流体的抽取更稳定，而且滤液浓度在降低。在1440s，流动管线内的持水量达到稳定，获得地层样品；,图6-29是流动管线中流体电阻率和光学分析模块联合流体分析图。,（9）流体分析模块（OFA/LFA）,在经过24min（1440s）的泵抽后，流动管线中水的百分率（显示在第二道）较高，所取的地层流体样品也证实含水量高达30%； 由可见光和红外波道的吸收峰值计算出流体颜色，并显示在第三道。 整个排液过程中颜色变浅而电阻率增加，这显示在第四道中。 因此，在采样前通过对流动管线中钻井液及滤液的污染程度的监测，可获得最有代表性的样品。,（10）取样模块（取样室）,标准取样室的体积为1gal、2.75gal和6gal。 1gal和2.75gal的取样室具有防硫化氢的功能，同时装有管线和电路总线，所以它们可以放在仪器串中电源模块以下的任何位置。 6gal取样室没有装管线和电路总线，所以必须放在仪器串的底部。取样个数受仪器重量和长度限制，一般每次可取56个样。 样品流入哪个取样室由地面节流阀来控制（图6-30）。,图6-30 标准MDT仪器模块,（10）取样模块,节流阀（密封）在地面系统的控制下，直接将所采集的地层流体送到所选择的任何一个取样室。节流阀是一个动态阀，它不断调节管线中流体流动压力以保持在允许的误差范围内，它也可以作为密封阀使用。 MDT在取样时，不仅排除了钻井液滤液的污染，而且保存了流体在地层的原状相态，这是流体取样技术的重大突破。,图6-31是1