6电缆地层测试

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 (MDT－Modular 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，
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。
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。
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： ①一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)。
组件多次测取地层流体样品。
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1995年西方Atlas公司推出了油藏特性测
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。
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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。
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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；
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
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
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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。
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。
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（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。
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
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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）。
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。
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，每一个取样口处设臵一发 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
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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。
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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。
用于不同测试目的的MDT组件图
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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。
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（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。
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②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。
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③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。
（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。
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
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
④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。 ⑤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，ห้องสมุดไป่ตู้因此测压精度低，约为
0.5%。
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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。
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；
有人称为压力成像系统，是第三代电缆地层测试器。
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。 特殊用途的组合方式有：
图6-6为MDT的组件图。
（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；
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。
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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）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、水两相界面位臵；
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