1、MDT测井技术的地质应用,董彦喜2003.8,内 容,一、前言 二、仪器结构及功能 三、解释原理 四、应用条件 五、资料分析 六、应用效果,MDT测井简介,MDT（The Modular Formation Dynamics Tester Tool）模块式电缆地层动态测试仪是Schlumberger公司第三代电缆地层测试仪。其仪器性能、指标、工作方式等与第一代（FT）、第二代（RFT）相比有了很大的提高； MDT测井共有四种方式：地层压力测试、光学（含气）流体分析、地层取样（常规和PVT取样）以及对储层进行微型压裂后再进行流体分析和取样。,MDT测井简介,MDT的用途：1、MDT压力剖面、取样
2、及光学流体分析可以快速、准确的识别储层流体的类型；2、MDT测量的压力剖面，可用于确定气、油、水界面，圈定含油面积，研究油藏的类型； 3、利用MDT测压及PVT取样可研究油气藏的性质；4、MDT电缆地层测试快速、准确的优势，为加快勘探开发进程，快速、准确地发现、探明油气藏提供了重要的技术手段。,MDT测井于1992年在准噶尔盆地油气勘探中投入使用。,仪器结构及功能,MDT的显著特点是其灵活的模块式设计，各模块可根据地层测试的需要进行组合。MDT的模块组件可分为两类，基本标准模块和选择模块。 标准模块包括：供电模块、液压模块、单探头模块及取样模块，主要是为满足基本的测试要求。 选择模块包括：多探
3、头模块、多样品模块、流量控制模块、泵出模块、光学流体分析模块、双分隔器（密封圈）模块,可根据测试的不同目的和要求进行选择。,标准模块,探头包括：探管、过滤器、封隔器、过滤阀及流管。 单探头模块与RFT情况相近，可完成地层压力测试功能。在测试前和测试后平衡阀都是打开的，压力计记录的是泥浆柱压力。在测试时，平衡阀关闭，插进井壁的探针使测试管线与外界密封，在封隔器密封以后，地层与泥浆隔绝。液压泵开始工作，它驱动预测试活塞移动，仪器管线中的流体流入预测试室（最大20ml，容积可调），压力计记录压力的变化。,仪器结构及功能,标准模块,在流管上装有压力计，用于监测测试过程中的压力变化。压力计分为应变压力计
4、和石英压力计。在流线中流体电阻率、温度探测装置和隔离阀。电阻率的监测可帮助区分地层流体和泥浆，隔离阀使流线中流体体积对瞬态压力的影响减至最小。 取样模块，标准取样室有三种：1、2.75、6加仑。,仪器结构及功能,选择模块,多探头模块：应用MDT进行地层测试时，地层中流体的流动方式大多数情况下为球型流，这种渗透率是纵向渗透率和径向渗透率的复杂矢量组合。当地层完全各向同性时，该渗透率可以代表地层的纵、横向渗透率。然而，当地层严重各向异性时，它反映的即不是径向渗透率，也不是纵向渗透率。多探针系统较好地解决了上述问题。,仪器结构及功能,选择模块,泵出模块：是MDT电缆地层测试仪最为重要和最具特色的可组
5、合模块。通常，钻井过程中储层钻井液的侵入是不可避免的，电缆地层测试开始抽出的往往是冲洗带的钻井液滤液，它不代表储层流体的类型和性质。在侵入较深的情况下，需要长时间的抽出、排液，才能得到具有代表性的流体。,仪器结构及功能,双封隔器模块：其测试功能与小型的DST测试相似，它使用两个膨胀式封隔器对测试段进行封隔测试，封隔器的间距约1米左右。由于封隔段具有较大的流动面积,该模块较大地改善了低渗储层的测试效果。封隔器模块也可以和单探针模块组合,实现更多的测试目的。另外，应用双封隔器模块可以对地层进行反注，实现微型地层压裂，获得诸如破裂压力、地应力等岩石力学参数。,仪器结构及功能,选择模块,PVT多取样模
6、块：除标准模块以外，它一般与泵出模块和OFA模块相配合，以确保取得未经污染的的样品。MDT的PVT取样模块可携带多个取样桶，最多为六个，且同一取样点可有选择性的装满数个取样筒,每个样筒的体积为450cm3。取样过程中，为了取得有代表性的样品，仪器可控制取样压差，严格控制取样压降，以确保取样压力在饱和压力以上。,仪器结构及功能,选择模块,选择模块,OFA光学流体分析模块应用透射光谱分析和反射光谱分析的方法实现了取样过程中流体性质的实时检测。OFA模块不仅可以用于井下直接识别流体的性质，直接验证地层流体的性质，而且大大地提高了取样的代表性和成功率，是MDT作业中应用最多、效果最突出的模块之一。,仪
7、器结构及功能,MDT仪器模块的技术指标,仪器结构及功能,解释原理,MDT模拟压力记录曲线分析：下图为MDT单探针测试典型的测试曲线。图中第一段为测前泥浆柱的压力曲线，第二段为打开测压室时的压降曲线（开井），第三段为压力恢复曲线（关井），第四段为测后泥浆压力曲线。,1,3,2,4,MDT测压资料估算储层渗透率,解释原理,MDT预测试方式、取样方式和双封隔器方式获得的时间压力剖面均可进行储层有效渗透率的解释。MDT测试资料评价储层的渗透性，通常用流度表示，它是储层渗透率与流体粘度的比值。与DST测压资料的解释方法相同，可分别应用其压降曲线和压力恢复曲线评价储层的渗透性。压降曲线计算流度相对简单，可
8、用下式表示：K/ (md /cp) = C1 . Q / P 式中： C1 常数( 传统型探针为5660;大口径探针为2395;大范围密封器为1107)；Q 流量，单位cm3；P 压差，单位 psi。压降法提供的结果受环境因素的影响较大，如泥浆的污染对渗透率影响等，通常应用较少，工程上一般应用压力恢复法评价储层的渗透性。,压力恢复法评价地层的渗透率应根据实质渗流情况选择合理的渗流模型。MDT探针测量模式通常为球形流动模式，球形流动渗流方式的流度可用下式表示：式中： C2是常数(1856)； C0 体积压缩系数； 孔隙度； M1 球状恢复曲线的斜率。对于薄夹层，当层厚与探针测试所产生的扰动直径相
9、比不可忽略时，可用径向流模式评价储层的流度：式中： C3 常数( 88.1562)；M2是径向渗流模式的斜率。,MDT测压资料估算储层渗透率,解释原理,流度 194md/cp 20md/cp 1.8md/cp 0.2md/cp,MDT测压资料估算储层渗透率,解释原理,压力恢复的速度主要反映地层的渗透率，如果渗透率高，则压降小，压力恢复很快；如果渗透率低，则压降大，恢复所需时间也较长。实际上，在致密的地层中，压力可以降到负值(负的压力值表明压力降到常规大气压之下)。,利用压力资料计算储层流体密度,在压力与深度剖面上，对同一压力系统、不同深度进行测量所得到地层压力数据，理论上呈线性关系，直线的斜率
10、即为该压力系统的压力梯度。压力梯度通过简单的换算即可得到储层流体密度，可以表达为：式中：f测压层流体密度，g/cm3；P同一压力系统任意两个有效测压点间的压差，psi；H同一压力系统任意两个有效测压点间的深度差，m；1.422压力梯度转换系数。,解释原理,由于油、气、水的密度不同，在储层流体压力系统上就表现为压力梯度的差异，这是用MDT识别流体类型的物理基础。用测得的压力数据进行流体密度回归时应进行多种方法组合回归、综合分析，由于测压点有许多增压点，若有一个点压力值有1-2个psi的偏差，将会影响回归结果。,利用压力资料计算储层流体密度,解释原理,利用压力资料计算储层流体密度,解释原理,右图为
11、卡0*井MDT测量压力点的线性回归图，该层MDT共测压7个点，除2个为增压点外，其余5个点回归流体密度为0.95g/cm3，为水层；若用中间三个点进行回归，得流体密度为0.76g/cm3，为油层。通过分析研究常规测井资料及3430.0m OFA分析（未见油气）资料，综合解释为水层，故第一种回归方法可行。,MDT流体分析的光谱图像、流线电阻率曲线等资料，可以很直观的反映储层流体性质。OFA模块光学流体分析模块应用透射光谱分析和反射光谱分析的方法实现了取样过程中流体性质的实时检测。通过对流线中流体的透射光谱分析,可以确定流体性质和流体的相对含量，反射光谱的分析可以指示流线中是否有气体的存在以及气体
12、含量的高低。,流体分析资料解释,解释原理,OFA流体光学分析示意图,气、水、油入射角与反射光强度关系图,流体分析资料解释,解释原理,右图为MDT-LFA流体光谱分析图。左起第一道记录的曲线为：泵出体积(点线、桔黄色)、流体电阻率(实线、暗绿色)、原始气油比(实线、红色)、流体温度(长虚线、桔红色)；第二道记录的曲线为：时间推移(数字)；第三道记录的曲线为：气体直观显示道，分别为：大量气（红色）、中等气（粉红色）、少量气（淡红色）；第四道记录的曲线为：流体直观显示道，分别为：油（绿色）、水（蓝色）、高吸收流体（褐色，一般指泥浆）；第五道记录的曲线为：流体颜色；第六道记录的曲线为：光谱分析，其中S
13、0-S5为流体颜色道，S6-S9为水光谱指示道，S7-S8为油光谱指示道。,流体分析资料解释,解释原理,上图为现场MDT地层测试OFA分析的实例。图中，“A”分析层电阻率无明显的变化，反射光分析无气体显示，透射光流体分析无油显示，两个水窗显示水的含量较大，为水层的特征，综合分析该测试层为水层。“B”分析层泵出900秒以后，检测电阻率呈跳跃显示，反射光分析气体含量较高，透射光流体分析各种流体的体积相对较小，为典型的气层显示。“C”分析层检测电阻率随着测试时间的增长，流体电阻率逐渐增加，反射光分析基本无气体显示，透射光流体分析轻质油道相对体积较高，两个水道有一定的含水显示，分析测试过程中抽出流体的
14、电阻率还在逐步升高，水为钻井液滤液，该测试层为油层。,应用条件,岩性MDT探针测试主要适用于以粒间孔隙为主的砂岩储层，准噶尔盆地MDT测试成功的岩性98%为砂岩储层。高孔、高渗的砂砾岩储层和火山岩储层，有时同样也可进行探针式MDT测试，在准噶尔盆地有成功的实例，但数量较少。此类储层，MDT测压往往得不到准确的压力剖面，但可以直接采用OFA进行流体类型和性质分析。对于低孔低渗的砾岩、火山岩储层，双封隔器测试是一种值得推荐的方法。,物性,应用条件,准噶尔盆地能够成功的进行探针式MDT地层测试的储层渗透性下限为1x10-3m2/cp左右，与其对应的有效渗透率下限为0.510-3m2左右。对准噶尔盆地
15、MDT作业的三个主要目的层位分层位统计，其孔隙度下限有一定的变化。其中，白垩系能够成功进行探针式测试的孔隙度下限为15%，侏罗系为10%，二叠系为11%。渗透率的最低为0.5md。,储层厚度,应用条件,通常一个储层最少测压3-4个点才能准确求取地层流体密度。MDT石英压力计的测量重复误差为1psi，由此推算MDT的有效测压深度间隔应为2m左右。在测压间隔小于2m 的情况下，临近测试点之间的随机相对误差增大，临近点回归流体密度的误差增大。对于厚度3-4m的储层，建议采用OFA分析法进行流体分析。,独1井综合测井曲线图,井眼条件,应用条件,MDT测量的最佳条件是8.5英寸井眼，对12英寸以上的井眼
16、须加长推靠器。井眼垮塌较严重或锯齿状井眼时，MDT可能会座封不好，测井时应尽量避免这些井段。单探针模块仪器的标称工作范围为6.2514.25英寸，双探针模块的标称工作范围为7.6213.25英寸，双封隔器模块的标称工作范围为6.5012.00英寸。另外如果裸眼井段过长，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，测井过程中应活动电缆，避免电缆被井壁吸附。,车79井 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10m，是一个有利储层，决定进行测压和光学流体分析。但是井径测井曲线来看，井眼极不规则，呈锯齿状，最大井眼尺寸可达14in(钻头直
17、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。,泥浆条件,应用条件,MDT测井之前，井内泥浆应有足够的稳定时间，应保证井眼内没有泥浆漏失和出液，以使测压资料更加准确。为降低电缆吸附和粘卡风险，应尽可能调整泥浆性能，降低泥浆滤液滤失量，减薄泥饼厚度，一般应将泥浆滤失量控制在4cm3以内，泥饼厚度不超过0.5cm。为保证井眼通畅，减小施工时测井仪器遇卡风险，要求钻井队在泥浆中加入润滑剂、防卡剂及堵漏剂，这些材料可提高常规测井成功率，但易造成MDT仪器管线和探管堵塞。,沙105井在2227-2232m井段内储层岩性为含砾砂岩，为三叠系韭菜园组一套储层，电阻率20-30m，密度2
18、.38g/cm3，井眼规则，储集条件非常好，但由于泥浆中加有玻璃微球，堵住了仪器的测压室入口，使仪器无法进行正常测量。,资料分析,流线电阻率分析MDT在流体分析过程中，对流入仪器的流体进行电阻率测量，其测量值的大小为参考值。在分析时必须考虑实测泥浆滤液电阻率、估算地层水电阻率以及流线电阻率的变化。石南23井在1180.7m进行LFA流体分析，流线电阻率呈下降趋势(0.570.5m)，光谱图上S6、S9窗口显示较宽，综合分析为水。故认为已经见到了地层真实流体。,流线电阻率分析,资料分析,吐002井下第三系紫泥泉子组。在1536.0m处进行LFA分析，共分析2次，第一次分析了7分钟，从光谱图上看，
19、见不到油气显示，直观图上见微弱油显示，流线电阻率显示，开泵1分钟左右，电阻率有明显上升趋势，结合常规测井曲线及录井等资料，认为该层油气显示好，决定再重新进行LFA分析，本次见到较好的油气显示。,在钻井时，为了保证不发生井喷，必须使井眼中泥浆柱的压力大于地层的压力。当钻头打开一个储集层时，由于泥浆柱压力大于地层压力，泥浆滤液就要流入具有渗透性的地层。在高、中渗透性储集层中，泥浆流入储集层的渗滤速度快，泥浆中的固体悬浮颗粒会沉淀在井壁上，并且在短时间内在井壁上形成很厚的没有渗透性的泥饼。井壁的封闭作用为地层中压力达到重新平衡创造了条件。当进行MDT测试时，往往已经有了足够的时间使井壁附近的储集层的
20、压力恢复到初始地层压力。在低渗透性储集层，泥浆滤液渗滤的速度慢，在井壁上形成的泥饼薄且有一定的渗透性。由于井壁上的泥饼没能将储集层与井筒很好的分隔开，泥浆柱中的高压不断向储集层中扩散，这就造成了增压。增压可以用以下原则来判断： 1、比较相邻储层的压力； 2、MDT的渗透率大于0.510-3m2的储层，可能不易产生增压作用； 3、分析压力恢复曲线，即压力恢复总时间超过2分钟，可视为可能的增压点。,增压现象,资料分析,莫1*井在侏罗系三工河组S22砂层组测压10个点，目的是通过地层压力建立压力剖面，确定气和油的界面。在实际测井过程中，所测的压力点均有超压现象，在20多个测压点中，仅有9个点超压现象
21、不严重，由于在测压过程中，电缆吸附现象严重，活动了测井电缆，故对测压仍然产生了影响，利用这些点无法计算出合理的地层流体密度。,增压现象,资料分析,泉1井侏罗系八道湾组储层1593.0-1596.5m，厚3.5m，岩性为砂砾岩。现场选点在1594m进行OFA分析，该点位于储层上部，电阻率21m，密度值2.35g/cm3，核磁渗透率为30md，结果却显示该点为致密点，泵不动。随后又在该点下方1595.5m处做OFA分析，开泵1.7分钟后即见油气显示，分析认为，由于储层非均质性影响，在1594m处的座封点恰好落在较为致密的砾石岩块上。1593.0-1596.5m后经试油，日产水10.25m3，气11
22、00m3，为含气水层。,储层非均质性,资料分析,由于储层岩石胶结、压实程度不高，地层疏松，MDT从地层中泵出流体时，岩石颗粒进入仪器流线，使得流体流动不畅通，压力计记录的压力曲线变化剧烈。陆9井白垩系储层1323-1328m，厚5m，电阻率7-9m，密度值2.15g/cm3，核磁渗透率15-30md。现场人员通过仔细地分析测井资料，决定在1326m处做OFA分析。由于流度高，岩性细（粉细砂岩），束缚水含量较高，因而在OFA分析过程中由于急剧的压差，破坏了原有的岩石结构，因而引起砂堵现象的发生。从OFA光谱分析图上看，光密度呈台阶状变化；流线电阻率有增大的趋势，油水直观显示图上有油的标志。由于砂
23、堵，基本未泵出地层真实流体，就直接进行取样。由于MDT取样筒体积较大（相对于预测试室）及瞬间产生的压差，使得取样筒中见到一些油。后经试油1323-1328m，日产油21.9t，证实了MDT分析结果。,砂堵,资料分析,石东2井在白垩系清水河组2401.8-2406.2m储层的2404.4m进行LFA流体分析，开始见到油气显示，随着时间的增加，油气含量逐渐减少，直至最后见不到油气显示。分析认为，在刚开泵时，由于压差较大，地层冲洗带中的残余油在高压差作用下，被泵出来，在光谱图上显示为油气，随着压差的减小，残余油无法移动，故最后见不到油气显示。后在2402-2406m试油，日产水6.48m3,验证为水
24、层。,残余油,资料分析,陆106井1514-1520m储层，厚度6.0m，顶部物性好、岩性纯、电阻率高，现场分析顶部为一个“油帽子”，下部为水层。在顶部1514.5m进行OFA分析，测井直观图及光谱分析图均为油显示。顶部1513.5-1515.0m试油，日产水35m3。分析认为是由于油层太薄，试油时无法将下部的水层分隔。,试油靠近水层,资料分析,陆118井1885.3-1893.0m储层，厚度7.7m，顶部物性好、岩性纯、电阻率高，现场分析顶部为一个“油帽子” （1885.3-1887.5m），下部为水层。在顶部1886.5m进行OFA分析，测井直观图及光谱分析图均为油显示。顶部1885.5-
25、1887.0m试油，日产水17.8m3，未见油花。分析认为是由于油层太薄，试油时无法将下部的水层分隔。,试油靠近水层,资料分析,卡6井白垩系储层3956-3980m，厚度24.0m，顶部3956.7m进行OFA分析，测井直观图及光谱分析图均未见油气显示。3956-3980m试油，日产油45.05t，气7220m3。现场测井时，由于井眼条件较差，很容易造成电缆吸附，故开泵117分钟之后，决定停止分析。分析认为，泥浆侵入太深，地层污染较重，未泵出真实地层流体。,泥浆侵入,资料分析,泥浆侵入,资料分析,30203026m 油嘴：7mm 油：57.56t/d 气：4560m3/d,地质应用,疑难储层流
26、体类型快速识别技术压力剖面气、油、水界面识别技术气藏类型识别技术MDT PVT取样技术储层快速评价技术,识别流体性质,地质应用,测试22分钟后开始见油,火山岩,识别流体性质,地质应用,井号：沙108 层系：P2W2 单层厚度：6.4m 岩性：中砂岩 取液点深度：2604.3m 开泵见油时间： 30分钟 稳定时间：88分钟 装满液桶时间： 220分钟 流体类型、体积： 原油10.39升,含砾砂岩,识别流体性质,地质应用,卡6井白垩系综合评价图,粉砂岩,识别流体性质,地质应用,车64井白垩系，从常规测井曲线图上来看，上部电阻率比下部电阻率高，电祖率由高到低变化，故在上部2599.8m进行LFA分析
27、、取样，获纯油3.78升，在下部2601.8m进行LFA分析，主要为水，含少量油，而在此层测压6个点，均为增压点，根据测压情况无法确定流体性质。,细砂岩,识别流体性质,地质应用,北34 井钻井取心显示岩心为分选较好的砂岩，但密度孔隙度较低，密度值2.5g/cm3，现场解释认为是油气层，共测17个干点，在较高孔隙度处没有测成，而只在孔隙度较低的2760.44m处测到地层压力，地层流度较高为26md/cp，LFA分析时，也只有此点可以泵出流体，12分钟见到原油，经46分钟即取到10.4升原油。,砂岩,莫10井在侏罗系三工河组S22。在4252.7m进行LFA分析，见到油气显示。,识别流体性质,地质
28、应用,油气层,识别流体性质,地质应用,莫北7井侏罗系三工河组测井曲线图,水层,确定油（气）水界面,地质应用,呼001井利用MDT在目的层位共获得有效压力点22个，分别在3569.0m、3529.3m、3462.3m、3600.4m进行了MDT取样，其中3569.0m和3529.3m取出含气样品。 MDT测试资料证明，呼图壁气田紫泥泉子组气藏为构造控制的、具有统一气水界面的气藏，气水界面-3052m。,气水界面,莫005井 MDT压力剖面油水界面非常明显,位于3908m处(海拔-3480m)，与圈闭的溢出点吻合，由此圈定了含油面积。MDT测试资料从侧面验证了构造解释的准确性。,确定油（气）水界面
29、,地质应用,油水界面,确定油气藏类型,地质应用,莫003井MDT测压及其PVT取样综合分析图,莫003井在评价井段获取有效压力点10个,并在3900.57m和3944.90m进行了MDT高压物性取样，取得气样两个，PVT取样合格。,快速发现和评价油气藏,地质应用,陆梁油田陆9井区块白垩系呼图壁河组K1h2储层结构特征,快速发现和评价油气藏,地质应用,陆9井常规测井资料显示，白垩系砂层多、跨度大、物性好，是新层系。现场在快速直观解释的基础上进行了系统的MDT测井，取得有效压力点104个，分别在解释的油层段进行OFA光学流体分析10个点，取得含油样品5个。发现了新油田。,陆9井测井评价成果图,快速
30、发现和评价油气藏,地质应用,K1h27-3压力剖面图,彩43井侏罗系石树沟组(J2-3sh)2077.8-2085.6m储层，厚7.8m，岩性为细砂岩。 在20742087m，压裂抽吸，水25m3/d。,残余油,资料分析,MDT确定的渗透率是储层渗透性和受污染程度的综合反映。在利用压力测试资料确定储层流体性质时，要注意储层是否存在增压现象、测试点间隔及储层厚度。实践表明，MDT探针式地层测试OFA或取样为纯油气时，储层为油气层；当有部分油气时，测试层可能是油气层、油水同层或含油气的水层，应根据实时电阻率、波谱图的变化，综合地质、录井、测井资料进行解释；当泵出的流体为水时，一般的情况为水层，但在侵入较深的情况下也不一定是水层。,结束语,
