Skip to content
Brent$117,6Газ TTF$1 192USD453,87 ₸
MunaiHub
ГДИСРаспределённые замеры давления Средний 15 мин чтения

Замеры давления опробователем пластов на кабеле

Опробователь пластов на кабеле (ОПК; wireline formation tester, WFT) — прибор, который спускают на каротажном кабеле в необсаженный ствол и прижимают к стенке скважины против проницаемого пропластка. Через небольшой зонд, окружённый резиновым пакером, он отбирает из пласта несколько кубических сантиметров флюида и записывает, как давление падает при отборе и восстанавливается после него. Такой предварительный тест (претест, pretest) даёт пластовое давление на глубине замера и подвижность флюида у стенки; за один спуск прибор делает десятки претестов на разных глубинах, а при необходимости отбирает и пробы.

Зачем это нужно

Замеры опробователя дают профиль пластового давления по всему вскрытому разрезу на один момент времени — до спуска обсадной колонны и до начала добычи из этой скважины. По нему находят начальное давление каждого пласта, плотность и тип флюида по градиентам, положение контактов, режим давления для проектирования скважин, а в разрабатываемых залежах — какие пропластки истощены. Верны эти выводы, только если каждый замер проверен: в плотном пропластке, при плохой изоляции зонда или неточной глубине прибор показывает не то давление, которое ищут.

Сначала прочитайте:Пластовое давление и температура

Кратко о главном

  • Претест — отбор нескольких кубических сантиметров флюида поршнем прибора с последующим восстановлением давления. Стабилизированное давление восстановления — пластовое давление на глубине замера; давление в стволе до и после теста — давление столба раствора.
  • Перепад давления при отборе почти целиком тратится в первых сантиметрах породы у зонда. Установившаяся депрессия даёт подвижность k/μk/\mu фильтрата в зоне проникновения: это локальный показатель, а не проницаемость пласта по нефти.
  • Кондиционный замер: давление стабилизировалось, повторный тест его подтвердил, давление раствора до и после совпало. Плотный пласт: к концу времени на точке давление ещё растёт — это только нижняя граница. Перезаряд: давление стабилизировалось, но выше истинного, при низкой подвижности. Негерметичность: прибор показывает давление раствора.
  • Для градиента важны повторяемость манометра и точность глубин, а не абсолютная точность прибора: 1 м по вертикали — это 7 кПа в нефти и 10 кПа в воде, а кварцевый манометр различает сотые доли килопаскаля.
  • Градиент находят по всем кондиционным точкам методом наименьших квадратов; его ошибка — разброс точек, делённый на корень из суммы квадратов отклонений глубин от средней, поэтому интервал глубин важен не меньше числа точек.
  • Замеры дают начальное давление пластов, плотность и тип флюида, контакты, режим давления, сведения о сообщаемости пластов и места для отбора проб.
Ключевые соотношения
(kμ)d=C q2π rpe Δpd\left(\dfrac{k}{\mu}\right)_d = \dfrac{C\,q}{2\pi\,r_{pe}\,\Delta p_d}

подвижность по депрессии при установившемся притоке к зонду, СИ; C=0,5C = 0{,}5 — сфера, C=1C = 1 — полусфера

(kμ)d=39,02 qΔpd\left(\dfrac{k}{\mu}\right)_d = 39{,}02\,\dfrac{q}{\Delta p_d}

то же для классического стандартного зонда: k/μk/\mu в мД/(мПа·с), qq в см³/с, Δpd\Delta p_d в МПа (5660 — при Δpd\Delta p_d в psi)

Δpреп=pгс−pпл\Delta p_{\text{реп}} = p_{\text{гс}} - p_{\text{пл}}

репрессия на пласт на глубине замера

ρ=G/g\rho = G/g

плотность флюида в пласте по градиенту давления GG кондиционных точек

Где чаще всего ошибаются
  • Брать в обработку давление, которое ещё растёт: оно занижено.
  • Принимать точку правее линии кондиционных замеров за пропласток с аномальным давлением, не проверив подвижность: в плотном пропластке это обычно перезаряд.
  • Считать подвижность по претесту проницаемостью пласта по нефти: это подвижность фильтрата в нескольких сантиметрах промытой породы.
  • Рассчитывать градиент по глубинам вдоль ствола в наклонной скважине: нужны глубины по вертикали.
  • Не сравнивать давление раствора до и после теста: расхождение выдаёт смещение прибора, дрейф манометра или изменение уровня раствора в скважине.

После урока вы сможете

  • описать устройство опробователя — зонд, пакер, камеру претеста, манометры — и последовательность предварительного теста;
  • снимать с записи давления давление раствора, пластовое давление, депрессию и время стабилизации и рассчитывать репрессию на пласт;
  • рассчитывать подвижность флюида по депрессии при сферическом притоке к зонду и объяснять, к какому флюиду и какому объёму породы она относится;
  • относить претест к классу — кондиционный, плотный пласт, перезаряд, негерметичность — и решать, брать ли его в обработку;
  • оценивать влияние погрешностей манометра и глубины и строить по набору претестов график «давление — глубина» с градиентом, плотностью флюида и их погрешностью;
  • перечислять задачи, для которых используют замеры давления опробователем.

Как устроен опробователь

Опробователь спускают на кабеле в открытый ствол, обычно после основного комплекса каротажа (Каротаж в открытом стволе: зачем, как и когда), когда по каротажным кривым уже выбраны проницаемые пропластки. Против каждого из них прибор останавливают и гидравлическими прижимными башмаками (back-up shoes) прижимают к стенке скважины. С противоположной стороны к стенке прижимается зонд (probe) — трубка диаметром порядка сантиметра, окружённая резиновым пакером (packer). Пакер отделяет участок стенки от бурового раствора в стволе, а зонд проходит через глинистую корку к породе.

Внутри прибора зонд соединён с проточной линией (flowline). К ней подключены камера претеста (pretest chamber) с поршнем, который отбирает заданный объём флюида с заданной скоростью, манометры и уравнительный клапан (equalizing valve), соединяющий линию со стволом. В приборах модульной конструкции к той же линии подключают насос для длительной откачки, анализатор флюида, пробоотборные камеры и модуль с двумя пакерами, который изолирует интервал стенки длиной около метра. В русскоязычной практике замеры давления опробователем называют также гидродинамическим каротажем (ГДК), встречается и сочетание ГДК-ОПК; в отчётах попадаются и названия приборов сервисных компаний (RFT, MDT и другие).

Опробователь пластов на кабеле на точке замерапластманометрыприжимнойбашмаккамерапретестаглинистаякоркарастворклапанзондпакерприток к зонду

Вертикальный разрез скважины. В стволе с буровым раствором стоит цилиндрический прибор. Слева прижимной башмак упирается в стенку, справа резиновый пакер прижат к глинистой корке, а через него в породу выходит зонд. В пласте справа дугами показаны линии притока, сходящиеся к концу зонда. Внутри прибора проточная линия идёт от зонда к камере претеста с поршнем, к двум манометрам и к уравнительному клапану, открытому в ствол.

СхемаОпробователь на точке замера (схема, не в масштабе): башмак и пакер прижимают прибор к стенке, зонд проходит через глинистую корку, флюид притекает к нему со всех сторон; камера претеста, манометры и уравнительный клапан подключены к проточной линии.
Зонд и пакер
изолируют участок стенки и соединяют прибор с поровым пространством. От размеров зонда зависят площадь притока и постоянная в формуле подвижности; для плотных и неоднородных пород есть зонды большего диаметра и двухпакерный модуль.
Камера претеста
её поршень отбирает несколько кубических сантиметров флюида. В современных приборах объём и скорость отбора задают с поверхности для каждой точки, у ранних они были фиксированными.
Манометры
кварцевый точен и стабилен, но медленнее откликается и чувствителен к температуре; тензометрический (strain gauge) быстрее, но менее точен. Пластовое давление берут по кварцевому.
Уравнительный клапан
выравнивает давление между линией и стволом при установке и снятии прибора; через него после теста давление возвращается к давлению раствора.

Предварительный тест и его запись

Каждый претест — маленькое гидродинамическое исследование продолжительностью от десятков секунд до нескольких минут. Его последовательность у всех приборов похожа:

Последовательность претеста
  1. 1
    Остановка и привязка

    прибор останавливают на заданной глубине, уточнённой по записи его гамма-каротажа; записывают давление в стволе — давление столба раствора pгсp_{\text{гс}}.

  2. 2
    Установка

    башмаки и пакер прижимают к стенке; давление немного растёт — пакер сжимает корку и жидкость в линии.

  3. 3
    Депрессия

    поршень камеры отбирает заданный объём с постоянной скоростью qq; давление падает ниже пластового и при достаточной подвижности выходит на постоянное значение — установившуюся депрессию Δpd\Delta p_d.

  4. 4
    Восстановление

    после остановки поршня приток из пласта сжимает жидкость в линии, давление растёт и стабилизируется. Стабилизированное значение — пластовое давление pплp_{\text{пл}} на глубине замера.

  5. 5
    Повторный тест

    часто сразу делают второй претест с другой скоростью или объёмом: стабилизированные давления должны совпасть в пределах нескольких десятых килопаскаля, подвижности — в пределах погрешности.

  6. 6
    Снятие

    открывают уравнительный клапан и отводят прибор от стенки; давление возвращается к давлению раствора и должно совпасть с замером до установки.

Расчётная запись давления при претесте02040608010012024252627282930Время, сДавление, МПадавление раствора 29,77 МПапластовое 27,81 МПаΔpd3,69 МПаотбор 5 см³восстановлениестабилизацияустановкаснятие

График давления во времени от 0 до 120 секунд. Сначала давление постоянно и равно давлению раствора, около 29,8 МПа; при установке прибора оно немного поднимается. С началом отбора на 16-й секунде давление за несколько секунд падает примерно до 24,1 МПа и держится там до остановки поршня на 41-й секунде. Затем оно восстанавливается по плавной кривой и примерно к 90-й секунде выходит на постоянное пластовое давление 27,81 МПа, показанное штриховой линией. На 112-й секунде прибор снимают, и давление возвращается к давлению раствора. Стрелкой показана депрессия — разность пластового давления и давления в конце отбора.

РасчётРасчётная запись претеста на глубине 2520,0 м из примера ниже: подвижность 2,1 мД/(мПа·с), отбор 5 см³ со скоростью 0,2 см³/с; модель — установившийся приток к зонду и сжимаемость жидкости в приборе (дополнительный раздел).
Что снимают с записи претеста
Величина
pгсp_{\text{гс}} до и после теста
Как получают
давление в стволе перед установкой и после снятия
Для чего
контроль глубины, манометра и неподвижности прибора; репрессия
Величина
pплp_{\text{пл}}
Как получают
стабилизированное давление восстановления
Для чего
пластовое давление на глубине замера
Величина
qq
Как получают
объём отбора, делённый на время хода поршня
Для чего
подвижность
Величина
Δpd\Delta p_d
Как получают
pплp_{\text{пл}} минус давление в конце отбора
Для чего
подвижность
Величина
Время стабилизации
Как получают
от остановки поршня до постоянного давления
Для чего
качественный признак подвижности, класс замера

Разность pгс−pплp_{\text{гс}} - p_{\text{пл}} — репрессия на пласт. На записи она видна как ступень между давлением раствора и пластовым давлением. Репрессия гонит фильтрат в пласт и прижимает неподвижный прибор к стенке; от неё зависят и перезаряд плотных пропластков, и риск прихвата прибора.

Подвижность по депрессии

Флюид идёт к зонду со всех сторон, почти как к точечному стоку. Площадь поверхности, через которую он проходит, растёт как квадрат расстояния, поэтому скорость фильтрации и градиент давления убывают как квадрат расстояния. При притоке к полусфере давление в породе на расстоянии rr отличается от пластового на Δpd rpe/r\Delta p_d\,r_{pe}/r: на расстоянии десяти эффективных радиусов зонда остаётся лишь 10 % депрессии. При эффективном радиусе в несколько миллиметров это первые сантиметры породы. Поэтому депрессия быстро выходит на постоянное значение, а по ней находят подвижность по депрессии — отношение проницаемости к вязкости флюида (подвижность фазы).

Подвижность по депрессии при установившемся притоке к зонду
(kμ)d=C q2π rpe Δpd\left(\frac{k}{\mu}\right)_d = \frac{C\,q}{2\pi\,r_{pe}\,\Delta p_d}
где:
  • kkпроницаемость породы у зонда для притекающего флюида, м²
  • μ\muвязкость притекающего флюида — обычно фильтрата бурового раствора, Па·с
  • qqобъёмная скорость отбора поршнем, м³/с
  • Δpd\Delta p_dустановившаяся депрессия: пластовое давление минус давление в конце отбора, Па
  • rper_{pe}эффективный радиус зонда — радиус сферической поверхности стока, равноценной по притоку круглому отверстию зонда, м
  • CCкоэффициент формы потока: 0,5 — приток к сфере в сплошной среде, 1 — к полусфере у непроницаемой плоскости; для зонда на стенке скважины обычного диаметра около 0,67, —

Единицы: СИ (любая согласованная система)

Справедливо, если
  • приток установившийся: поршень работает дольше, чем нужно давлению, чтобы выйти на постоянное значение (дополнительный раздел);
  • течёт одна фаза известной вязкости — как правило, фильтрат в зоне проникновения;
  • порода у зонда однородна, течение подчиняется закону Дарси; в анизотропной породе результат отражает сочетание горизонтальной и вертикальной проницаемостей и обычно лежит между сферической и горизонтальной проницаемостью;
  • у отверстия зонда нет дополнительного сопротивления — остатков корки, повреждённой породы, мелких частиц; если оно есть, подвижность занижена.

Вдвое большая скорость отбора даёт вдвое большую депрессию — подвижность та же. Размер зонда и форму притока объединяют в одну постоянную, которую сервисная компания указывает для каждого типа зонда; ниже — её значения для классического стандартного зонда.

В других системах единиц (2)
Промысловые единицы (oilfield), классический стандартный зонд
(kμ)d [мД/сП]=5660 q [см3/с]Δpd [psi]\left(\frac{k}{\mu}\right)_d\,[\text{мД/сП}] = 5660\,\frac{q\,[\text{см}^3/\text{с}]}{\Delta p_d\,[\text{psi}]}

k/μk/\mu — миллидарси на сантипуаз, qq — см³/с, Δpd\Delta p_d — psi.

5660 объединяет C/(2πrpe)C/(2\pi r_{pe}) этого зонда и перевод единиц; для зондов другого размера постоянная своя.

Метрические единицы, тот же зонд
(kμ)d [мД/(мПа⋅с)]=39,02 q [см3/с]Δpd [МПа]\left(\frac{k}{\mu}\right)_d\,[\text{мД/(мПа·с)}] = 39{,}02\,\frac{q\,[\text{см}^3/\text{с}]}{\Delta p_d\,[\text{МПа}]}

k/μk/\mu — мД/(мПа·с) (то же, что мД/сП), qq — см³/с, Δpd\Delta p_d — МПа.

39,02=5660⋅0,006894839{,}02 = 5660\cdot 0{,}0068948 (1 psi = 0,0068948 МПа).

Расчётный примерПластовое давление, репрессия и подвижность по двум претестам
Исходные данные (условные)
Глубина замера (по вертикали)
2503,5 м; раствор на водной основе плотностью 1,20 г/см³
Давление в стволе до установки и после снятия
29,572 и 29,573 МПа
Первый претест
12 см³ за 8,0 с; в конце отбора 27,300 МПа; стабилизация на 27,6964 МПа
Повторный претест
12 см³ за 4,0 с; в конце отбора 26,905 МПа; стабилизация на 27,6966 МПа
Вязкость фильтрата при пластовой температуре
0,40 мПа·с; зонд — классический стандартный
Решение
  1. Давление раствора до и после различается на 1 кПа — прибор не сместился, манометр стабилен. Проверка по гидростатике: 0,101+0,00981⋅1,20⋅2503,5=29,5720{,}101 + 0{,}00981\cdot 1{,}20\cdot 2503{,}5 = 29{,}572 МПа.
  2. Стабилизированные давления двух претестов различаются на 0,2 кПа — замер подтверждён: pпл=27,6964p_{\text{пл}} = 27{,}6964 МПа. Репрессия: 29,572−27,6964=1,87629{,}572 - 27{,}6964 = 1{,}876 МПа.
  3. Первый претест: q1=12/8,0=1,50q_1 = 12/8{,}0 = 1{,}50 см³/с; Δpd1=27,6964−27,300=0,3964\Delta p_{d1} = 27{,}6964 - 27{,}300 = 0{,}3964 МПа; подвижность 39,02⋅1,50/0,3964=14839{,}02\cdot 1{,}50/0{,}3964 = 148 мД/(мПа·с).
  4. Повторный: q2=3,00q_2 = 3{,}00 см³/с, Δpd2=27,6966−26,905=0,7916\Delta p_{d2} = 27{,}6966 - 26{,}905 = 0{,}7916 МПа, подвижность 148 мД/(мПа·с): вдвое больший расход дал вдвое большую депрессию, как и должно быть при законе Дарси.
  5. Проницаемость по фильтрату: k≈148⋅0,40=59k \approx 148\cdot 0{,}40 = 59 мД. В промысловых единицах: Δpd1=57,5\Delta p_{d1} = 57{,}5 psi и 5660⋅1,50/57,5=1485660\cdot 1{,}50/57{,}5 = 148 мД/сП — то же число.
Ответ: Пластовое давление на 2503,5 м — 27,6964 МПа, репрессия — 1,876 МПа, подвижность по депрессии — около 148 мД/(мПа·с): порода у стенки пропускает фильтрат примерно как 59-миллидарсиевая.

Что это значит. Высокая подвижность и совпадение двух тестов говорят о кондиционном замере: при такой подвижности давление стабилизируется за секунды, а перезаряд пренебрежимо мал. Проницаемость 59 мД относится к нескольким сантиметрам породы, промытой фильтратом с остаточной нефтью, — это не проницаемость пласта по нефти. Её используют как относительный показатель: сравнить пропластки, выбрать точку для отбора пробы. Данные примера условные.

Подвижность фильтрата не равна подвижности пластовой нефти. Вязкость фильтрата водного раствора при пластовой температуре — 0,3–0,6 мПа·с, нефти — от долей до десятков мПа·с; проницаемость промытой зоны для фильтрата снижена остаточной нефтью. В скважинах, пробуренных на растворе на углеводородной основе, к зонду притекает углеводородный фильтрат с вязкостью порядка 1–2 мПа·с. Поэтому подвижность по претесту переводят в проницаемость с вязкостью фильтрата, а не пластового флюида.

От подвижности зависит и то, сколько ждать стабилизации. Ориентировочно: при подвижности больше 10 мД/(мПа·с) давление восстанавливается за секунды, при 1–10 — за десятки секунд и минуты, при 0,1–1 — за минуты и десятки минут, и в таких пропластках уже возможен заметный перезаряд; при подвижности меньше примерно 0,1 мД/(мПа·с) замер часто не успевает стабилизироваться за допустимое время. Границы условны и зависят от прибора, объёма отбора и раствора.

Качество замеров: классы претестов

Прежде чем проводить линии и считать градиенты, каждый претест относят к одному из классов — по форме записи, подвижности, повторным тестам и положению точки среди соседних. Названия классов у компаний различаются, суть одна.

Записи претестов четырёх классовКондиционныйстабилизациярастворпластПлотный пластдавление ещё растётПерезарядвыше пластовогоНегерметичностьдавление раствора

Четыре небольших графика давления во времени. Кондиционный: после отбора давление восстанавливается и выходит на постоянный уровень, совпадающий со штриховой линией пластового давления. Плотный пласт: депрессия глубокая, восстановление медленное, к моменту снятия прибора давление ещё растёт и не дошло до пластового. Перезаряд: давление стабилизируется, но выше штриховой линии истинного пластового давления. Негерметичность: при отборе давление почти не падает и остаётся на уровне давления раствора.

СхемаТипичные записи претестов четырёх классов (схема): штриховые линии — давление раствора и истинное пластовое давление.
Классы претестов
Класс
Кондиционный (good)
Признаки
чёткая депрессия и стабилизация; повторный тест совпал; давление раствора до и после одинаково
Причина
достаточная подвижность, пакер герметичен
Что делают
берут в обработку
Класс
Плотный пласт (tight)
Признаки
большая депрессия, медленный рост; к концу времени на точке давление ещё растёт. «Сухой» тест — притока почти нет
Причина
очень низкая подвижность
Что делают
последнее давление — нижняя граница; в градиент не берут
Класс
Перезаряд (supercharged)
Признаки
давление стабилизировалось, но точка правее линии соседних кондиционных; подвижность низкая; повторные тесты могут расходиться
Причина
фильтрат через корку поднимает давление у стенки быстрее, чем пласт его отводит
Что делают
в градиент не берут; при необходимости оценивают поправку
Класс
Негерметичность (lost seal)
Признаки
давление в линии равно давлению раствора или следует за ним
Причина
пакер не изолировал стенку: каверна, неровная стенка, слабая корка
Что делают
отбраковывают; прибор переустанавливают рядом

Бывают и другие неполадки: засорение зонда или его фильтра (при ходе поршня давление резко падает и почти не восстанавливается — запись похожа на «сухой» тест), газ в линии (искажённое восстановление), смещение прибора во время теста.

Перезаряд пласта (суперзарядка, supercharging) стоит разобрать отдельно: из четырёх классов только он выглядит как хороший замер. Пока скважина открыта, фильтрат раствора под действием репрессии уходит через корку в пласт (Скважина как среда измерений: зона проникновения и глинистая корка). В проницаемом пропластке фильтрат легко растекается, и давление у стенки почти не отличается от пластового. В плотном пропластке порода не успевает его отвести, и у стенки держится избыточное давление — тем большее, чем ниже проницаемость и чем хуже корка удерживает раствор. Зонд измеряет давление именно у стенки и показывает пластовое давление плюс это превышение. Признаки — низкая подвижность и смещение точки вправо от линии кондиционных замеров. Как оценить перезаряд количественно и учесть его, разобрано в теме Перезаряд пласта и оценка проницаемости по опробователю.

Точность давления и глубины

Ошибка точки на графике «давление — глубина» складывается из ошибки манометра и ошибки глубины, к которой отнесён замер. Характеристики манометра различают так:

Разрешение (resolution)
наименьшее изменение давления, которое манометр различает. У кварцевых манометров — тысячные и сотые доли psi, то есть от тысячных до сотых долей килопаскаля.
Точность (accuracy)
отличие показания от истинного абсолютного давления. У кварцевых манометров — порядка 0,01–0,02 % верхнего предела, около ±7–15 кПа при пределе 70 МПа (10 000 psi); у тензометрических — в несколько раз хуже.
Повторяемость и дрейф
насколько одинаково манометр показывает одно и то же давление в разное время. Для градиента в одной скважине важны именно они: постоянная ошибка показаний линию сдвигает, но не наклоняет.
Температурная чувствительность
показания кварцевого датчика зависят от температуры. После остановки прибору нужно время, чтобы прийти в тепловое равновесие, иначе давление «плывёт»; современные датчики измеряют температуру в том же кристалле и вносят поправку.

Глубина часто вносит больше ошибки, чем манометр. Прибор привязывают к каротажу открытого ствола по записи гамма-каротажа (Гамма-каротаж и спектрометрия естественной радиоактивности): замер должен относиться к той же глубине, что и кривые, по которым выбран пропласток. Затем глубину по стволу пересчитывают в глубину по вертикали по данным инклинометрии (Расчёт траектории скважины по инклинометрии); градиенты и контакты считают только по вертикальным глубинам. Для градиента внутри одного пласта важны относительные глубины точек: постоянный сдвиг всех глубин линию не наклоняет. Для сравнения скважин, положения контактов и пересчёта к плоскости приведения нужны абсолютные глубины, а в наклонных скважинах ошибки инклинометрии в них достигают метров.

Случайная ошибка точки на графике «давление — глубина»
σp2=σм2+(G σz)2\sigma_p^2 = \sigma_{\text{м}}^2 + (G\,\sigma_z)^2
где:
  • σp\sigma_pслучайная ошибка пластового давления, отнесённого к своей глубине, Па
  • σм\sigma_{\text{м}}повторяемость манометра на точке (вместе с тепловыми эффектами), Па
  • GGградиент давления флюида в пласте, Па/м
  • σz\sigma_zслучайная ошибка глубины по вертикали, м

Единицы: СИ (на практике кПа, кПа/м и м)

Справедливо, если
  • ошибки давления и глубины случайны и независимы;
  • систематические ошибки — общий сдвиг глубин, постоянная ошибка манометра — сюда не входят: они сдвигают линию, но не меняют её наклон; ошибка, растущая с глубиной (растяжение кабеля, ошибка инклинометрии), меняет и наклон.

Ошибка глубины входит, умноженная на градиент: в воде она весит в полтора раза больше, чем в нефти, и примерно в пять раз больше, чем в газе. Ошибка 0,3 м по вертикали в нефти — около 2 кПа, в десятки–сотни раз больше разрешения кварцевого манометра.

График «давление — глубина» по набору претестов

Результат съёмки — таблица претестов по глубинам. Её обрабатывают по порядку: сначала классифицируют каждый замер, затем проводят линии через кондиционные точки и только потом делают выводы о флюидах и контактах. Линию через много точек проводят методом наименьших квадратов:

Градиент давления по точкам методом наименьших квадратов
G=∑i(zi−zˉ) pi∑i(zi−zˉ)2,sG=s∑i(zi−zˉ)2G = \frac{\sum_i (z_i - \bar z)\,p_i}{\sum_i (z_i - \bar z)^2},\qquad s_G = \frac{s}{\sqrt{\sum_i (z_i - \bar z)^2}}
где:
  • GGградиент давления — наклон прямой, Па/м
  • zi, piz_i,\ p_iглубина по вертикали и пластовое давление ii-го кондиционного замера, м, Па
  • zˉ\bar zсредняя глубина кондиционных точек, м
  • ssсреднеквадратичное отклонение точек от прямой, ∑ei2/(n−2)\sqrt{\sum e_i^2/(n - 2)}, где eie_i — отклонение точки от прямой, nn — число точек (два параметра прямой уже подобраны), Па
  • sGs_Gстандартная ошибка градиента, Па/м

Единицы: любые согласованные (на практике МПа и м; градиент — в кПа/м)

Справедливо, если
  • все точки принадлежат одной непрерывной фазе в гидростатическом равновесии и одной гидродинамически связанной системе;
  • ошибки точек случайны и одинаковы по величине; точки с известным смещением — перезаряд, незаконченное восстановление — исключены заранее;
  • плотность флюида в интервале постоянна; для высоких газовых столбов это не так (давление в столбе газа).

Прямая проходит через точку со средними глубиной и давлением. Ошибка наклона тем меньше, чем меньше разброс точек и чем шире интервал глубин: крайние точки весят больше средних. Плотность флюида — ρ=G/g\rho = G/g, её стандартная ошибка — sG/gs_G/g (о стандартной ошибке).

Претесты новой скважины в нефтяной оторочке залежи из темы о пластовом давлении
Глубина, м
2470,5
Раствор, МПа
29,184
Конечное давление, МПа
27,4635
Подвижность, мД/(мПа·с)
85
Запись
стабилизация
Глубина, м
2476,0
Раствор, МПа
29,248
Конечное давление, МПа
27,4307
Подвижность, мД/(мПа·с)
< 0,1
Запись
давление ещё растёт
Глубина, м
2481,5
Раствор, МПа
29,313
Конечное давление, МПа
27,5397
Подвижность, мД/(мПа·с)
240
Запись
стабилизация
Глубина, м
2487,0
Раствор, МПа
29,378
Конечное давление, МПа
27,5807
Подвижность, мД/(мПа·с)
36
Запись
стабилизация
Глубина, м
2492,5
Раствор, МПа
29,443
Конечное давление, МПа
27,6179
Подвижность, мД/(мПа·с)
120
Запись
стабилизация
Глубина, м
2498,0
Раствор, МПа
29,507
Конечное давление, МПа
29,504
Подвижность, мД/(мПа·с)
—
Запись
равно давлению раствора
Глубина, м
2503,5
Раствор, МПа
29,572
Конечное давление, МПа
27,6964
Подвижность, мД/(мПа·с)
148
Запись
стабилизация
Глубина, м
2509,0
Раствор, МПа
29,637
Конечное давление, МПа
27,7338
Подвижность, мД/(мПа·с)
15
Запись
стабилизация
Глубина, м
2514,5
Раствор, МПа
29,702
Конечное давление, МПа
27,7746
Подвижность, мД/(мПа·с)
64
Запись
стабилизация
Глубина, м
2520,0
Раствор, МПа
29,766
Конечное давление, МПа
27,8141
Подвижность, мД/(мПа·с)
2,1
Запись
стабилизация
Глубина, м
2526,5
Раствор, МПа
29,843
Конечное давление, МПа
27,9046
Подвижность, мД/(мПа·с)
0,35
Запись
стабилизация
Глубина, м
2531,0
Раствор, МПа
29,896
Конечное давление, МПа
27,8897
Подвижность, мД/(мПа·с)
9,5
Запись
стабилизация

Давления абсолютные, глубины по вертикали; «раствор» — давление в стволе перед установкой прибора. Раствор на водной основе плотностью 1,20 г/см³. Данные условные.

Расчётный примерГрадиент нефти и плотность нефти в пласте по набору претестов
Исходные данные (условные)
Претесты
таблица выше: 12 точек от 2470,5 до 2531,0 м
Ориентир для перезаряда
подвижность меньше примерно 1 мД/(мПа·с) и точка правее линии кондиционных замеров
Ускорение свободного падения
9,81 м/с²
Решение
  1. Классификация. На 2498,0 м конечное давление отличается от давления раствора всего на 3 кПа — негерметичность. На 2476,0 м к концу времени на точке давление ещё росло — плотный пласт, замер лишь нижняя граница. На 2526,5 м давление стабилизировалось, но подвижность 0,35 мД/(мПа·с) — кандидат в перезаряд. Остальные 9 точек — кондиционные.
  2. Метод наименьших квадратов по 9 точкам: средняя глубина zˉ=2501,1\bar z = 2501{,}1 м, среднее давление 27,6789 МПа, ∑(zi−zˉ)2=3092\sum (z_i - \bar z)^2 = 3092 м²; градиент G=7,065G = 7{,}065 кПа/м.
  3. Отклонения точек от прямой — от −1,26 до +1,33 кПа; s=1,02s = 1{,}02 кПа, sG=1,02/3092=0,018s_G = 1{,}02/\sqrt{3092} = 0{,}018 кПа/м.
  4. Плотность нефти в пласте: ρ=G/g=7,065/9,81=0,720\rho = G/g = 7{,}065/9{,}81 = 0{,}720 г/см³, стандартная ошибка — 0,002 г/см³.
  5. Проверка подозрительных точек. На 2526,5 м прямая даёт 27,8587 МПа, замер выше на 46 кПа — в 45 раз больше разброса ss: это перезаряд. Точка 2476,0 м ниже прямой на 71 кПа — восстановление не закончилось.
  6. Если по ошибке оставить в обработке перезаряженную точку, градиент станет 7,35 кПа/м (плотность 0,749 г/см³), а вместе с незаконченным замером — 7,74 кПа/м (0,789 г/см³).
  7. Контроль глубин по раствору: давление в стволе растёт от 29,184 до 29,896 МПа на 60,5 м, то есть на 11,77 кПа/м — плотность 1,20 г/см³, как у раствора. Репрессия на кондиционных точках — от 1,72 до 2,01 МПа.
Ответ: Градиент нефти — 7,065 ± 0,018 кПа/м, плотность нефти в пласте — 0,720 ± 0,002 г/см³; из 12 претестов в обработку вошли 9.

Что это значит. Градиент совпадает с линией нефти, найденной для этой залежи в теме Пластовое давление и температура (7,07 кПа/м): новая скважина вскрыла ту же гидродинамическую систему, а линия по девяти точкам надёжнее линии по двум. Разброс около 1 кПа в десятки–сотни раз больше разрешения кварцевого манометра: его дают глубины — 0,15 м по вертикали в нефти уже дают 1 кПа — и мелкие эффекты на каждой точке. Две «плохие» точки, оставленные в обработке, завысили бы плотность на 10 %: нефть приняли бы за заметно более тяжёлую, а контакт по такой линии сместился бы. Данные примера условные.

Претесты по глубине и отклонения от прямой по кондиционным точкам27,528,529,524602480250025202540негерметичностьнефть 7,065 кПа/мраствор 1,20 г/см³Давление, МПаГлубина по вертикали, м−80−40040рост не законченперезарядОтклонение, кПа

Два графика с общей осью глубины от 2460 до 2540 метров, вниз. Левый: по горизонтали давление от 27,2 до 30,2 МПа. Девять заполненных точек пластового давления лежат на почти вертикальной прямой от 27,46 МПа на 2470 метрах до 27,89 МПа на 2531 метре. Правее, около 29,2–29,9 МПа, идёт штриховая линия давления раствора, и на ней лежит пустая точка негерметичности на 2498 метрах. Правый график: по горизонтали отклонение от прямой от минус 80 до плюс 60 кПа. Заполненные точки собраны у нуля, пустая точка перезаряда на 2526,5 метра — на плюс 46 кПа, пустая точка незаконченного восстановления на 2476 метрах — на минус 71 кПа.

РасчётПретесты из примера. Слева — давление по глубине: точки пластового давления, прямая по кондиционным точкам и давление столба раствора; точка негерметичности лежит на линии раствора. Справа — отклонения от прямой в килопаскалях: кондиционные точки в пределах ±1,5 кПа, перезаряд и незаконченное восстановление далеко в стороне.

Для чего нужны замеры давления

Что получают из съёмки опробователем
Задача
Начальное пластовое давление каждого пласта
Что берут из замеров
давление кондиционных точек, приведённое к плоскости приведения
Подробнее
Пластовое давление и температура, Общее уравнение материального баланса нефтяной залежи
Задача
Тип и плотность флюида в пласте
Что берут из замеров
градиенты по кондиционным точкам
Подробнее
этот урок
Задача
Контакты и зеркало свободной воды
Что берут из замеров
пересечения линий разных флюидов
Подробнее
основы, Градиенты давления, контакты флюидов и капиллярное равновесие
Задача
Режим давления и проектирование скважин
Что берут из замеров
давление против нормального гидростатического; репрессия
Подробнее
Аномальные пластовые давления: происхождение, прогноз, распознавание, Расчёт обсадных колонн
Задача
Сообщаемость пластов и барьеры
Что берут из замеров
общие или раздельные линии; ступени давления
Подробнее
Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность
Задача
Выбор интервалов для проб и перфорации
Что берут из замеров
подвижность по претестам
Подробнее
Отбор проб пластовых флюидов

В неразрабатываемой залежи пропластки одной гидродинамической системы ложатся на общие линии давления. Если пласты разделены непроницаемыми прослоями или разломами, их точки могут лежать на разных, смещённых друг относительно друга линиях — признак разных систем, которые придётся разрабатывать и учитывать в балансе по отдельности. В скважинах, пробуренных уже во время разработки, по профилю видно, какие пропластки истощены, а какие поддержаны закачкой: тема Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность.

Контакты по пересечению линий давления в основах разобраны в теме о пластовом давлении; с капиллярным равновесием, переходной зоной и ловушками интерпретации — в теме Градиенты давления, контакты флюидов и капиллярное равновесие. Испытание пласта на трубах (ИПТ) дополняет опробователь: оно исследует пласт на большем удалении от скважины и даёт приток на поверхность (Гидродинамические исследования: цели и виды).

Термины и обозначения

Опробователь пластов на кабеле (ОПК, WFT)
прибор на каротажном кабеле для замеров пластового давления, оценки подвижности и отбора проб в открытом стволе; метод также называют гидродинамическим каротажем (ГДК).
Претест
отбор нескольких кубических сантиметров флюида поршнем прибора с записью депрессии и восстановления давления.
pгсp_{\text{гс}} и pплp_{\text{пл}}
давление столба раствора в стволе и пластовое давление на глубине замера (стабилизированное давление восстановления).
Подвижность по депрессии (k/μ)d(k/\mu)_d
отношение проницаемости к вязкости по установившейся депрессии претеста; характеризует фильтрат в нескольких сантиметрах породы у зонда.
Кондиционный замер
стабилизированный, подтверждённый повторным тестом замер без признаков перезаряда и негерметичности.
Перезаряд (суперзарядка)
превышение давления у стенки над пластовым из-за фильтрата раствора; заметен в плотных пропластках.
Ёмкость прибора SS
объём жидкости в проточной линии и камере претеста, умноженный на её сжимаемость; задаёт время стабилизации.

Частые ошибки и заблуждения

Неверно

«Последнее давление на записи — это пластовое давление».

На самом деле

Только если давление стабилизировалось. Если оно ещё растёт, это нижняя граница: в плотном пропластке до пластового давления могут не хватать десятки килопаскалей.

Неверно

«Точка правее линии — значит, пропласток с другим, аномальным давлением».

На самом деле

Сначала проверяют подвижность и повторные тесты: в плотном пропластке это чаще всего перезаряд. Отдельную систему давления подтверждают несколько кондиционных точек на собственной линии.

Неверно

«Подвижность по претесту — это проницаемость пласта по нефти, делённая на вязкость нефти».

На самом деле

Это подвижность фильтрата в нескольких сантиметрах промытой породы у зонда. Для проницаемости берут вязкость фильтрата, а результат используют как относительный показатель.

Неверно

«Манометр различает сотые доли килопаскаля, значит, и градиент так же точен».

На самом деле

Разброс точек задают глубины и условия на каждой точке: 0,1 м по вертикали в нефти — уже 0,7 кПа. Точность градиента определяют число кондиционных точек, их разброс и интервал глубин.

Подробно: для продвинутых

Ёмкость прибора и время стабилизации

Между зондом и манометром — проточная линия и камера претеста, заполненные сжимаемой жидкостью. Чтобы давление в них выросло на 1 МПа, из пласта должен прийти объём SS — ёмкость прибора, то есть объём жидкости, умноженный на её сжимаемость; для сотен кубических сантиметров жидкости это десятые доли кубического сантиметра на мегапаскаль. Приток к зонду пропорционален разности пластового давления и давления у зонда. Получается то же уравнение, что для влияния ствола скважины при исследовании скважин, только с объёмом в сотни кубических сантиметров:

Давление у зонда с учётом ёмкости прибора
S  dp dt=−qп+k/μK (pпл−p),τ=S Kk/μS\,\frac{\dd p}{\dd t} = -q_{\text{п}} + \frac{k/\mu}{K}\,(p_{\text{пл}} - p),\qquad \tau = \frac{S\,K}{k/\mu}
где:
  • SSёмкость прибора: объём жидкости в линии и камере, умноженный на её сжимаемость, см³/МПа
  • ppдавление у манометра, МПа
  • qпq_{\text{п}}скорость отбора поршнем; во время восстановления — ноль, см³/с
  • KKпостоянная зонда из формулы подвижности (39,02 для классического стандартного зонда), мД·МПа·с/(мПа·с·см³)
  • k/μk/\muподвижность, мД/(мПа·с)
  • τ\tauпостоянная времени, с которой давление приближается к установившемуся значению, с

Единицы: см³, МПа, с; подвижность — мД/(мПа·с)

Справедливо, если
  • приток к зонду квазиустановившийся: в породе у зонда давление перестраивается намного быстрее, чем в приборе;
  • ёмкость прибора постоянна; переходный сферический приток в пласте не учтён. Он даёт медленный «хвост» восстановления: последние килопаскали давление набирает не по экспоненте, а заметно медленнее, поэтому время стабилизации по этой оценке — нижняя граница, а при строгом критерии (доли килопаскаля) реальное время в несколько раз больше.

Давление приближается к установившемуся значению по экспоненте с постоянной времени τ\tau, обратно пропорциональной подвижности. Чтобы отставание сократилось от депрессии Δpd\Delta p_d до разрешения δp\delta p, нужно время около τln⁡(Δpd/δp)\tau\ln(\Delta p_d/\delta p). При той же скорости отбора в плотном пропластке больше и τ\tau, и депрессия, поэтому время стабилизации растёт даже быстрее, чем падает подвижность.

Расчётный примерСколько ждать стабилизации
Исходные данные (условные)
Претест на 2520,0 м
подвижность 2,1 мД/(мПа·с); отбор 5 см³ со скоростью 0,2 см³/с
Ёмкость прибора
S=0,25S = 0{,}25 см³/МПа (принята)
Стабилизацию считают достигнутой
когда до пластового давления остаётся 0,1 кПа
Решение
  1. Постоянная времени: τ=0,25⋅39,02/2,1=4,65\tau = 0{,}25\cdot 39{,}02/2{,}1 = 4{,}65 с; поршень работает 5/0,2=255/0{,}2 = 25 с — больше пяти τ\tau, депрессия успевает установиться.
  2. Установившаяся депрессия: 39,02⋅0,2/2,1=3,7239{,}02\cdot 0{,}2/2{,}1 = 3{,}72 МПа; к концу отбора набрано 99 % её, Δpd=3,690\Delta p_d = 3{,}690 МПа, и подвижность по этой депрессии завышена лишь на 0,7 %.
  3. Время восстановления до 0,1 кПа: 4,65⋅ln⁡(3,690/0,0001)=494{,}65\cdot\ln(3{,}690/0{,}0001) = 49 с.
  4. Пропласток с подвижностью 0,1 мД/(мПа·с) при той же ёмкости: τ=98\tau = 98 с. Даже если уменьшить скорость отбора до 0,0095 см³/с, чтобы депрессия осталась той же, отбор 5 см³ займёт 9 мин, а стабилизация — ещё 17 мин.
Ответ: По модели ёмкости давление подходит к пластовому на 0,1 кПа примерно через 49 с после остановки поршня, в пропластке с подвижностью в двадцать раз ниже — через 17 мин. Это нижние границы.

Что это значит. Оценка учитывает только ёмкость прибора. Переходный сферический приток в пласте добавляет медленный «хвост» восстановления, и последние доли килопаскаля давление набирает в несколько раз дольше: в пропластке с подвижностью около 2 мД/(мПа·с) — минуты, а не десятки секунд. Время на точке ограничено риском прихвата и стоимостью работ, поэтому в плотных пропластках уменьшают объём и скорость отбора, а если и это не помогает, замер оставляют нестабилизированным и помечают как «плотный пласт». Ёмкость прибора в примере принята; в приборах её уменьшают, сокращая объём линии между зондом и манометром. Данные примера условные.

Какую проницаемость видит зонд

Подвижность по депрессии — честное измерение, но не того, что обычно хотят знать. На результат влияют четыре обстоятельства. Анизотропия. Флюид идёт к зонду и вдоль слоёв, и поперёк, поэтому в слоистой породе подвижность отражает сочетание горизонтальной и вертикальной проницаемостей и обычно лежит между сферической проницаемостью (kh2kv)1/3(k_h^2 k_v)^{1/3} и горизонтальной. Промытая зона. Фильтрат течёт в присутствии остаточной нефти, и это эффективная, а не абсолютная проницаемость. Сопротивление у отверстия. Остатки корки, мелкие частицы и повреждённая порода у зонда добавляют перепад давления, как скин у скважины (Скин-фактор), и занижают подвижность. Малый объём. Сантиметры породы у стенки не представляют неоднородный пласт.

Поэтому подвижность по претестам используют как профиль относительной проницаемости по разрезу и как признак качества замера давления. Количественные оценки проницаемости по восстановлению давления после претеста, по многозондовым приборам с наблюдательным зондом на некотором расстоянии по вертикали и по двухпакерным испытаниям интервала разобраны в теме Перезаряд пласта и оценка проницаемости по опробователю.

Связь с другими темами

Проверьте себя

  1. 1

    Претест классическим стандартным зондом: 8 см³ отобрано за 5,0 с, установившаяся депрессия — 0,52 МПа, вязкость фильтрата — 0,50 мПа·с. Найдите подвижность по депрессии и проницаемость по фильтрату.

    Показать ответ

    q=8/5,0=1,6q = 8/5{,}0 = 1{,}6 см³/с; (k/μ)d=39,02⋅1,6/0,52≈120(k/\mu)_d = 39{,}02\cdot 1{,}6/0{,}52 \approx 120 мД/(мПа·с); k≈120⋅0,50=60k \approx 120\cdot 0{,}50 = 60 мД. Это проницаемость промытой фильтратом породы в нескольких сантиметрах от стенки, а не проницаемость пласта по нефти.

  2. 2

    После хода поршня давление в линии поднялось до 31,25 МПа и не меняется. Давление раствора до установки — 31,25 МПа, соседние кондиционные точки — около 28,9 МПа. К какому классу отнести замер?

    1. А.Негерметичность пакера
    2. Б.Кондиционный
    3. В.Плотный пласт
    4. Г.Перезаряд
    Показать ответ

    Правильный ответ: А. Негерметичность пакера

    Давление в линии равно давлению раствора и на 2,3 МПа выше соседних точек: пакер не изолировал участок стенки, и прибор измерил давление в стволе. Замер отбраковывают и переустанавливают прибор рядом. При перезаряде превышение — десятки килопаскалей, а не мегапаскали, и давление не совпадает с давлением раствора.

  3. 3

    Стабилизированная точка лежит на 25 кПа правее линии соседних кондиционных замеров; её подвижность — 0,4 мД/(мПа·с), у соседей — 20–200. Что вероятнее всего?

    1. А.Отдельный пласт с аномально высоким давлением
    2. Б.Ошибка манометра — нужно перекалибровать прибор
    3. В.Негерметичность пакера
    4. Г.Перезаряд плотного пропластка — точку исключают из градиента
    Показать ответ

    Правильный ответ: Г. Перезаряд плотного пропластка — точку исключают из градиента

    Низкая подвижность и смещение вправо при стабилизированной записи — типичные признаки перезаряда: фильтрат поднимает давление у стенки плотного пропластка. Отдельную систему давления подтвердили бы несколько кондиционных точек с нормальной подвижностью на своей линии; при негерметичности давление было бы равно давлению раствора.

  4. 4

    В наклонной скважине с зенитным углом 35° два кондиционных замера в водоносном пласте разделены 40 м по стволу и различаются на 0,346 МПа. Найдите градиент и плотность воды. Что получится, если по ошибке взять расстояние по стволу?

    Показать ответ

    По вертикали 40⋅cos⁡35∘=32,7740\cdot\cos 35^\circ = 32{,}77 м; градиент 0,346/32,77=10,560{,}346/32{,}77 = 10{,}56 кПа/м, плотность 10,56/9,81=1,0810{,}56/9{,}81 = 1{,}08 г/см³ — минерализованная вода. По стволу вышло бы 0,346/40=8,650{,}346/40 = 8{,}65 кПа/м и 0,88 г/см³: вода «превратилась» бы в нефть.

  5. 5

    Что сильнее влияет на градиент в водоносном пласте (около 10,4 кПа/м): случайная ошибка глубины по вертикали 0,3 м или разрешение кварцевого манометра 0,01 кПа?

    Показать ответ

    Ошибка глубины даёт 0,3⋅10,4≈30{,}3\cdot 10{,}4 \approx 3 кПа на точку — в сотни раз больше разрешения манометра. Поэтому точность градиента определяют привязка глубин и инклинометрия, а также число точек и интервал между крайними из них.

  6. 6

    Скорость отбора та же, а подвижность пропластка в 10 раз меньше. Как изменится время стабилизации давления после претеста?

    1. А.Не изменится
    2. Б.Вырастет в 10 раз
    3. В.Уменьшится в 10 раз
    4. Г.Вырастет больше чем в 10 раз
    Показать ответ

    Правильный ответ: Г. Вырастет больше чем в 10 раз

    Постоянная времени τ=SK/(k/μ)\tau = SK/(k/\mu) вырастет в 10 раз, и депрессия при той же скорости тоже вырастет в 10 раз. Время τln⁡(Δpd/δp)\tau\ln(\Delta p_d/\delta p) поэтому увеличится больше чем в 10 раз: к росту τ\tau добавляется рост логарифма.

Обновлено: 15 октября 2026 г.