第四节：地层测试

第四节模块式电缆地层测试器（MDT）

地层测试是油气勘探中验证储层流体性质、求取地层产能最为直接、有效的方法。常用的地层测试方法有完井射孔油管测试、钻杆测试（DST）和电缆式地层测试等。

电缆地层测试技术是从20世纪50年代中期开始发展、并逐步完善起来的地层测试技术，到目前为止，电缆地层测试技术的发展大致可划分为三个阶段。第一个阶段以FT电缆地层测试仪为代表， FT电缆地层测试仪由一个单探针和一个取样筒组成测试仪的核心部分，每次只能取一个样或测一个压力数据，这代产品主要应用在1955-1975年间；第二个阶段的电缆地层测试仪以RFT（Repeat Formation Tester），即重复地层测试器为代表，从1975年使用到20世纪90年代，它较第一代产品有了很大的改进，增加了预测压室，即可以一次在井下实现无限次的重复测压，取样筒也增加到两个。但由于不具备泵出功能和井下油气检测功能，第二代电缆地层测试仪主要用于地层测压，取样效果不够理想。我国大部分油田都引进了该种类型的仪器，并在现场获得了较为广泛的应用，见到了一定的地质效果。尽管RFT 的功能较FT有较大的改进，但人们仍然无法在地面准确判断井下到底获得的是什么样品，并且不能对取样时间和质量进行有效的控制。为了解决上述问题，20世纪90年代，斯仑贝谢公司推出了第三代电缆地层测试仪—模块式动态电缆地层测试仪MDT（The Modular Formation Dynamics Tester Tool）。与其上一代的重复性地层测试仪RFT相比，在探测器、探测方式、模块组合方式、解释方法等方面有了较大的改进，性能显著增强。

MDT于1992年引进我国油田，经过消化、吸收及应用研究，在油气勘探中应用见到了明显的地质效果。值得说明的是，尽管MDT电缆地层测试具有快速、直观的特点，但是，它有一定的适用条件，与常规测井项目一样，其测试结果也需要出处理和解释，需要与之相适

应的配套评价技术。

1. MDT仪器描述及技术指标

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。基本标准模块为完成基本电缆测试所必须具备的基础模块；选择模块可根据不同的测试目的和要求进行增减。1.1 MDT的基本模块组合

如图2-4-1所示，MDT的基本模块组合包括供电模块、液压动力模块、单探针模块、取样模块和管线系统。

1.1.1供电模块

供电模块在仪器串的最顶部，通过电缆总线给仪器各模块供电。

图2-4-1 MDT标准测试模块

1.1.2液压动力模块

液压动力模块通常在供电模块之下，该模块为仪器提供最基本液压动力源。

1.1.3单探针模块

与液压模块直接相连，可以选择标准探针或大直径探针。插进井壁的探针使测试管线与外界密封，从而完成地层压力测试功能。为了确保在不同储层条件下获得良好的压力测试效果，该模块提供了一个预测试室，其容量可调，最大容积为20ml 。预测试过程中，测试系统可以在地面控制流动压力、流体流动速度和测试室的体积，通过预测试获得主测试最佳的仪器操作参数。标准的可控式推靠器可保证探针模块能在6—14英寸的井眼中正常工作，附加一个配套部件可使其使用范围提高到19英寸。

1.1.4取样模块

取样模块有三种规格的取样桶可供选择，1、2.75

和6加仑。如图2-4-2所示，前两种取样桶具有独立

的管线和电路总成，可以组合在仪器的任何位置，且

具有防硫化氢功能。理论上软件可以支持12个这样的

取样桶，但是由于仪器长度和重量的限制，每次下井

实际上只能装5—6个取样桶。6加仑的取样筒由于不

具备独立的管线和电路总成，因而只能放置在仪器的

底部。

1.1.5管线系统

图2-4-3为MDT 管线系统示意图。与其他仪器不

同，MDT 测试仪（通用部分）与预测试室相互独立，

并由操作工程师控制。当液压压力达到2800psi 时

过滤阀开始工作，同时预测试活塞开始运动。由于

上述原因，MDT 很少发生密封失败的情况。MDT 在临

近测压室的管线中装有温度和电阻率监测装置,可

用于实时检测管线中流体的温度和电阻率。电阻率

测量值用于实时判别流体的性质，温度测量值用于

压力校正。

除此之外，MDT 的测试管线系统具有两个压力

计，一个为应变压力计，另一个为带时钟的CQG 石

英压力计，CQG 石英压力计的测压精度比常规石英压

力计有较大的提高，从而保证了MDT 测压的质量。

另外，需要注意的是，为了图示方便，应变压

力计刻度压力比实际压力低一个大气压。 1.2 可选择模块

图2-4-2 加仑取样模块示意图 图2-4-3 管线系统示意图

MDT 标准模块所实现的与RFT 产品的功能基本相似，真正能体现MDT 特色的部分都包含在可选择模块中，目前的应用也充分证明了这一点。

1.2.1多探针系统

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，因而它确定

的渗透率为球型渗透率，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，

它反映的既不是径向渗透率，也不是纵向渗透

率。多探针系统较好地解决了上述问题。多探

针系统的常规组合见图2-4-4，由测试探针、

纵向和径向监测探针组成。纵向监测探针位于测试探针以上2.3英尺处，径向监测探针与测试探针相对。通常，测试探针以一定的速度抽取地层流体，纵向和径向探针监测压力的变化情况，根据压力随时间的变化情况推导出地层的纵向和径向渗透率。

1.2.2流动控制模块

流动控制模块是MDT 的一个重要的辅助测试模块。由于该模块提供的最大测试体积为1000cm 3

，比小测试室的体积要大的多，它可以在地层深处产生更大的压力干扰,并对干扰程度进行控制。同时，这1000cm 3的流体可以控制排放，它可以重复地产生压力干扰，配合多探针系统可以更准确地确定地层的渗透率。另外，由于该模块可以控制取样的流速和压力，为困难地质条件下的流体取样提供了便利条件，改善了诸如疏松地层的流体取样等疑难储层地质条件下的取样效果。 1.2.3泵出模块

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合模

块。该模块实现了测试流体的管理

排放，为获取有代表性的地层流体

提供了重要的技术保证。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，这是RFT 和MDT 的早期取样成功率较低的主要原因。

图2-4-4 MDT 多探针系统的常规探针组合

图2-4-5 水层取样MDT 响应示意图