随钻地层压力测试器（FPWD）

本文主要是介绍随钻地层压力测试器（FPWD），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1.研究背景

随着世界范围内石油的勘探开发转向复杂地质条件，钻井安全问题日益凸现，如井漏、井喷、井垮等事故时常发生，造成重大经济损失与人员伤亡，而送些都与钻井过程中对井底的地层信息获取在时间上和质量上跟不上目前的钻井要求有关，尤其是地层压力这个参数，从而造在成地面应对随时可能发生的钻井风险时出现处理响应严重滞后和低效；另一方面，在油藏的开发设计中地层压力值也至关重要，它关系到单井的产能设计与整个地区的优化部井等，因此，地层孔隙压力是油藏描述的一个重要参数，多年来，人们一直寻求在钻井过程中测量地层压力。上个世纪50年代钻杆测试(DST)和电缆测试技术相继出现。钻杆测试和电缆测试都是停钻后很长时间才进行测试，无法实现随钻测试，而且在大斜度井或者水平井中使用传统的钻杆传输电缆测井工具进行地层压力测试极其耗时，存在工具下入困难等潜在风险。

针对这些需求，开始了随钻地层压力测试工具的研发，随钻地层压力测试工具可以提供实时地层压力数据，使钻井工艺得到优化，还可以早期检测高压地层，根据地层压力进行井眼导向，确定压力梯度和流体界面，实时调整泥浆密度，使钻井作业、下套管和完井作业得到优化。

2.国内外研究现状

国外研究现状

（1）BAKER公司Inteq-TesTrak系统

Inteq-TesTrak系统采用电缆测试器的极板密封部件，其实物如图2.1所示，测试仪规格参数如表2.1所示。它具有闭环的控制系统，具有两种工作方式：智能系统模式够根据地层特性自适应的进行测试；固定模式则是地面预先设定，下井后人为选择。它的一个最大的特点就是它的综合流量分析（FRA）方法，可很好的利用测试数据，即使压力未恢复到稳定，也可很好地分析测试数据。该仪器能够在井壁各个方向进行测量，并能避免岩屑堵塞，它的测试探头可伸出达36.5mm，有效项在井壁。整个测量系统还包含脉冲发生器和双向通信系统。

该仪器的工作方式是在测试仪定向后，通过钻井液发送信号给仪器，极板密封部件顶靠在井壁上，进行抽吸与压力恢复动作。测完后，地面可获得：2个环空压力、3个地层压力、初始两次的压降值、最末测试的流度值，以及FRA相关参数值。

截止2010年，TesTrak地层压力测试仪累计在中国服务作业85趟钻。TesTrak测试仪能够在恶劣的压力和振动环境下准确测量地层压力及流度，总体成功率超过80%。在流动度30mD/cp地层，测试仪器一分钟内即可获得地层压力。

表2.1 TesTrak地层压力测试仪规格

（2）Pathfinder能源服务公司的DFT系统

DFT系统由双封隔器、压降抽吸器和压力测量器等组成，使用两个跨式的封隔器作为钻链的一部分。在测试期间，上下封隔器膨胀，把钻挺坐封在井壁上，在封隔器之间的流体被泵出，地层流体在欠平衡的作用下进入空间，直到空间中的压力达到地层压力。

测试仪器装有测量与控制电子短节，可把井下地层压力等信息实时传输到地面，进行实时监控，操作人员可设定测试序列，对不同类型的地层开展针对性的测试。

国内研究现状

（1）西南石油大学和中海石油研究中心正致力于研制一套能够入井用于随钻地层压力测量的系统，实现在钻井过程中对井下地层压力的随钻监测，为深水安全钻井与优质高效完井提供技术支撑。

该项目在国内外FPWD仪器及应用研究进展文献查新和方法调研的基础上，进行随钻地层压力测量系统的总体方案设计研究、随钻地层压力测量系统的地面原理样机试制、随钻地层压力测量系统的地面实验研究、随钻地层压力测量仪器与MWD的连接研究、随钻地层压力测量数据解释研究等。目前己经掌握随钻地层压力测量的关键技术，并制造出地面样机和模拟实验平台。

（2）大庆钻探钻井工程技术研究院在二零零九年五月研制了SDC－Ｉ型随钻地层压力测试器，并开展6□井的现场试验，效果良好但目前还没有见其对外公开应用，仍然在研究测试阶段。

（3）大庆油田钻探工程公司工程技术研究院于2010年研制了DQ－１型随钻测量井下压力、温度的仪器，该仪器主要由地面信息接收处理系统和井下测量传输系统组成，其中，地面信息接收系统可实现信号的检测、滤波和解码、显示、储存及深井跟踪。为实现随钻数据实时上传地面，保证欠平衡钻井有重要作用。

3. 仪器结构

目前常见的FPWD仪器的基本结构设计与许多探头式电缆地层测试工具相似，它使用一个环状橡胶垫块（作为隔水封隔器）环绕在金属吸管上构成一个探测头，并且探测头与仪器里的抽吸泵相连接构成一个抽吸式结构。FPWD仪器与电缆地层测试器结构上主要的不同之处是FPWD仪器已经和钻链相集成，取代了通过电缆携带仪器的方式，另外信息传输的方式也变为泥浆脉冲，如图3.1和图3.2所示。

4.工作原理

FPWD仪器的设计原理与电绳地层测试类似，即通过仪器的相关动作在地层产生压降，随后又压力恢复，由压力监测系统记录压力响应过程，并通过集成在仪器中的分析系统对响应过程进行分析最终获得地层压力值，如图4.1所示。仪器的工作方式是：仪器接收到地面的启动指令，开始测试，巧测头伸出紧靠井壁，启动仪器里的抽吸粟进行地层流体抽吸，达到一定抽吸量后停止抽吸进行压力恢复过程，由压力监测系统记录整个过程的厘力响应，由分析系统对测试数据解释得出地层压力值等相关参数，并通过泥浆脉冲将这些数据传输到地面，测试结束后，探头回缩，继续开展钻井工作。

5.技术难点

井下环境恶劣，仪器需要高强度的机械性能，满足抗拉、抗压、抗震动等特性。

为了达到有效测试，需要把井下测试获得的信息传到地面，进行分析从而调整测试参数。电缆地层测试具有高效的井底地面通信能力，能够把井下所有数据及时传上来；而随钻地层压力测试的通信是通过泥浆脉冲的方式，与电维地层测试器相比，其通信遥测速率严重受限，在有限的时间内不可能把测试的所有数据传输到地面，因此通常传输一系列关键的压力数据及测试曲线参数，见表5.1。

表5.1 被选择实时传输的数据