地层测试的发展现状

1 钻杆式地层测试器

钻杆式地层测试器是一种重要的地层测试方法，在国内外陆上石油勘探开发中应用十分广泛。它是钻井过程中或完井之后，利用钻杆或油管柱将地层测试器送到待测层位，操作钻杆柱或油管柱座封封隔器，使被测地层与环空钻井液隔离，然后操作管柱或对环空加压，按设计开启和关闭井下测试阀，释放钻井液对待测地层流体的压力，使地层流体流入管柱内，井下压力计和温度计记录井下压力和温度；按测试要求多次开关测试阀，完成测试作业。在测试后期采集地层流体。测试结束后封隔器解封，提出地层测试器，即可获得清洁的地层流体，并且能进行探边测试。采用钻杆式地层测试器测得的数据，由于测试流量大、时间长，当压力扰动传播到上部或下部非渗透界面时，一般采用柱形压力恢复分析。但钻杆式地层测试器存在着测试时间长，测试费用高，测试层中生产的流体需要处理，这使其在海洋石油勘探开发中应用受到限制。另外，钻杆式地层测试还存在无法确定油水界面及各向异性地层渗透率等缺点。

2 重复式地层测试器

重复式地层测试器是斯伦贝谢公司1974年研制出来的，斯伦贝谢公司称之为RFT。阿特拉斯公司和哈里伯顿公司分别研制出来功能类似的产品，分别称为FMT 和SFT。各公司的仪器尽管性能各有优劣，但仪器结构和主要功能相似。目前我国能够独立研制重复式地层测试器，而且国内石油勘探应用的电缆地层测试器主要是重复式地层测试器。FRT 的井下仪器可耐高温高压，外壳用特殊钢材制造。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。RFT 有两个预测室，容积均为10 cm3，两个预测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44cm3/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122cm3/min，大约需要7s其活塞才能到达其行程终点。FMT 与RFT相类似，但是只有一个预测室。其取样筒体积有3875 cm3、4000 cm3、10000cm3、20000 cm3四种，可根据不同的地层情况进行选择。重复式地层测试器预测压力记录包括三项不同信息，即井内静液柱压力、地层关井压力和预测时抽液所诱发的短暂的地层压力变化。这些信息可以用来了解地层渗透率，鉴别油藏中可流动体及气、油、水的接触面，估计油藏垂向连通性，研究油层的生产特性和油藏的递减方式等。

重复式地层测试器可以提供以下主要的信息：

（1）井筒泥浆柱的静压剖面：

（2）一口井各储层地层静压和压力梯度的垂直分布；

（3）储层有效渗透率的垂直分布；

（4）油层油气水界面的判定；

（5）流体取样测试点的地层生产特性测定；但是，重复式电缆测试器存在以下几方面的问题：

（1）仪器预测试室活塞移动速度不能调节，对不同的地层和流体条件适应能力差；

（2）预测试室容积小而且不能连续排液，仪器探测半径小，压力恢复曲线的代表性差；

（3）不能现场测定地层流体的泡点压力，不能保证压力测试和取样时探头处压力在泡点压力以上，因此压力测试精度不高，同时也影响取样质量；

（4）仪器只有一个探头，对地层垂向渗透率和各向异性测试精度低；

（5）不能现场实时监测和分析泵入仪器的地层流体，所以不能合理地确定采样开始时刻，导致采样质量下降或浪费钻井时间。

3 组合式地层测试器

20 世纪90 年代斯伦贝谢等西方石油公司研制出了组合式地层测试器。组合式地层测试器采用模块化设计，可以根据测试需要安装不同的功能模块，仪器工作灵活性大。与重复式地层测试器相比，加大了预测室体积，增加了流动控制组件、连续泵排组件、多个取样筒、流体样品自动识别系统等；仪器的探测半径大，取样质量高，仪器一次下井可以对多点地层取样，对地层垂向渗透率和各向异性测试精度高。其中，斯伦贝谢推出的组装式地层动态测试器、阿特拉斯公司推出的油藏特性测试仪及哈里伯顿公司研制的油藏描述仪，代表了电缆式地层测试器发展的前沿。

组合式地层测试器结构和功能有如下的共同特征：

（1）仪器的模块化提高了多用途的选择性；

（2）压力测量采用高速响应、高精度的石英电子压力计使压力测量精确；

（3）根据不同的地层特性，在地面控制和选取最佳的测试参数（流速、测试室体积等），保证取样流动压力一直高于饱和压力，因而能实现对各种地层的取样和测试；

（4）具有较大的预测试室容积和连续泵排功能；

（5）利用单探头和双探头组件的不同组合可以根据已知流量下的压力响应，反演渗透率的空间分布，得到储集层的垂向渗透率和地层

的非均匀质性；

（6）利用连续泵代替预测试室活塞排出侵入的泥浆滤液含量，决定开始采样时刻；这项功能在采用油基钻井液的系统中尤为重要；（7）采用多取样筒组件，仪器一次下井可以取得多层地层流体样品。

1）模块式地层测试器MDT

1992 年，斯伦贝谢推出了模块式地层动态测试器。MDT 除了必备的供电组件、液压动力组件外，提供了多种可选组件：探头组件、取样组件、排出组件、双探头组件、流动控制组件、光学流体组件、双封隔器组件[8]。MDT 不但具有上述组合式地层测试器的共同特征，还可以完成如下测试功能：

（1）利用电阻率测量和实时光谱分析方法识别流体，可以有选择的取样，获取更高质量的剔除泥浆滤液影响的真实地层流体样品；（2）使用双封隔器组件可以进行微型DST 测试，提高低渗油藏测试的速度和准确性；

2）油藏特性描述仪RCI

1995 年阿特拉斯公司推出了油藏特性测试仪，其结构和功能与MDI相似，包括供电组件、液压动力组件、探头组件、取样组件、排出组件、双探头组件、光学流体组件[9]。RCI不但具有上述组合式地层测试器的共同特性，还可以完成以下测试功能：

（1）流体识别系统采用了电导率传感器，电容传感器以及具有17 个光感通道的近红外流体分析装置，可以识别油气水三相，减少了样品的污染评价盲点，保证获取高质量的、剔除泥浆滤液影响的真实地层流体样品；

（2）它提供了地层流体泡点压力实时测定装置，能够井下测定地层流体的泡点压力，从而通过流速控制系统保证在测试和取样过程中井底流压高于泡点压力，从而更加有效地保证取样流体的单相性，提高采样质量和测试数据的精度。

（3）在软件方面，采用三维仿真模型预定采样时间，在输入地层压力、污染半径、清洁区域及污染区域的渗透率、地层及流体性能、压降及流速等参数后，软件将计算出一个理想的测试时间和结果。

3）油藏描述仪RDI

哈里伯顿公司研制出了油藏描述仪，其结构和功能与MDI及RCI相似，包括供电组件、液压动力组件、探头组件、取样组件、排出组件、双探头组件、光学流体组件[10]。RDI 不但具有上述组合式地层测试器的共同特征，还可以完成如下功能：

（1）采用了数字控制技术，能够在测试过程中连续监测所取样的流体样品，并且精确调节地层测试流体流如采样筒的速度和压力；（2）由于仪器中采用了大功率的泵排电机和高效率的液压系统，可以很快排掉探针周围的侵入流体，如泥浆滤液等；渠道真实的地层流体。泵可以连续的排出40加仑的地层流体，扩大了仪器的探测范围，减少了采样管储集效应的影响；

（3）通过采样管中前后放置的石英压力计，可以现场测量地层流体的粘度。

（4）该仪器结合配套的解释软件，在泵排和采样过程中可以实时测定地层及流体的各性能指标：流体的电阻率和电容，流体粘度，流体的密度，流体泡点压力，流体压缩系数，地层的水平渗透率，地层的球向渗透率以及地层的各向异性；

（5）在测试数据的软件解释方面，RDI 采用了可视化实时控制软件，提供了生动的人机对话界面。