編寫張厚冬
目錄第一節地層測試原理及發展概況
第二節地層測試分類與測試工具
第三節地層測試管柱與開關井工作制度
第四節地層測試優越性
第五節地層測試作業與鑽井隊（試油隊）配合要求
第六月節地層測試壓力卡片分析
第七節地層測試產量、壓力和溫度的求取
第八節地層測試資料解釋的有關概念及其引數的含義
第九節地層測試資料解釋方法
第十節主要型別地層的壓力曲線特徵
第十一節地層測試資料應用
第一節地層測試原理及發展概況
一、 地層測試原理和錄取的引數
地層測試也叫鑽桿測試，國外叫dst，是英文drill stem testing的縮寫。地層測試是目前世界上及時準確評價油氣層的先進技術，在鑽井過程中或完井後通過對油氣層進行開關井測試，可以獲得在動態條件下地層的各種引數和流體性質，從而對產層作出定性或定量的評價。
地層測試屬於不穩定試井方法之一。其基本原理是，用鑽桿或油管將測試工具（測試閥、封隔器、壓力計等）送入井下待測位置，然後座封好封隔器，將測試層與其它井段隔開，接著通過地面控制開啟測試閥，造成井筒與地層之間有乙個較大的壓差（下測試工具時管柱內是空的），地層中的流體在壓差的作用下流到井筒，經過測試管串流到地面。通過地面操作可進行多次井下開關井，即可獲得產層的產量和壓力恢復曲線，最後關井可以採集到地層條件下的流體樣品。
利用計算機試井解釋軟體分析處理井下壓力記錄儀測得的壓力與時間的變化關係曲線，就可以計算出產層的特性引數。
地層測試除了可直接取得產層的液性、產量、溫度、靜壓、高壓物性等資料外，還可經過計算求得產層的有效滲透率(k)、地層係數(kh)、流動係數(kh/μ)、井筒儲集係數（c）、產層完善程度(表皮係數s、堵塞比dr、汙染壓降δps )、流動效率(fe)、採液指數(jo)、研究半徑（ri）、邊界距離（l）及邊界型別等於20多項引數，並判別油藏的儲集型別和計算各種型別油藏的特徵引數。如雙重介質油藏的儲容比（ω）、竄流係數（λ）、復合油藏的內區半徑（г）、流動係數比（(kh/μ)1/(kh/μ)2）、儲能係數比（(фсth)1/(фсth)2）,壓裂井的裂縫半長（χf）、裂縫導流能力（kfw）等等。
二、國內外地層測試技術發展狀況
由於地層測試技術具有測試時間短、錄取資料多、成本低、見效快等特點，所以在國內外受到普遍重視並得到廣泛應用。
美國、加拿大和法國是開發、應用地層測試技術較好的國家，其中美國研究最早，發展最快。美國自2023年出現第一套地層測試器後，經多年的改進和發展逐步形成了一整套適用於套管內和裸眼內的測試工具。20世紀50年代初研製出了可以多次開關井的測試閥及密封取樣器，為正確分析和評價測試層提供了更多的資料。
60年代又研製了適應裸眼井段測試的液壓膨脹測試器。70年代又研製了適應海上和大斜度井測試工具，如apr全通徑測試器和pct全通徑測試器。80年代又研製了油管傳輸射孔與地層測試聯合作業工藝。
隨著地層測試技術的發展，井下錄取資料的壓力計也不斷發展，由機械壓力計發展到電子壓力計，其分辯率不低於0.000139mpa。由於精度不斷提高，對油藏評價的準確程度也相應提高。
並研製了地面直讀式測試系統和井下儲存式測試系統。地面直讀式測試系統，可以將井下電子壓力計感應到的壓力、溫度變化，通過電纜傳輸到地面計算機系統，在計算機上顯示、讀出並及時解釋、分析處理。可根據需要調整和延長井下測試時間，以滿足測試的要求。
地層測試資料解釋方法的研究，也推動了測試技術的發展。從20世紀50年代的霍納法和公尺勒—戴斯—哈欽森(mdh法)常規解釋方法發展到80年代的現代試井解釋方法，滿足了眾多地層型別解釋的需要。
據美國資料統計，地層測試一層，一般只需1-2天。使用地層測試技術，僅免下套管一項，就節約鑽井成本25-30%。
前蘇聯應用地層測試技術較晚，20世紀60年代以前採用由試油隊抽汲、提撈、打水泥塞的方法試油，一般探井試油一層需30-70天。2023年研製出常規測試器後，發展很快，2023年測試層佔全國試油層的10.2%,2023年上公升到32.
9%,2023年達到80%。在自己研製的同時也引進了美國的地層測試器。前蘇聯在推廣應用測試技術過程中效益顯著，平均測試一層2.
78天。比以前提高了10-15倍。同時在免下套管，加快勘探速度以及發現了過去難以發現的新油氣層等方面取得了很好的效果。
我國在20世紀40年代玉門油礦曾使用過美國江斯頓公司的捶拍凡爾式測試器。50年代後採用蘇聯試油工藝，組成專門試油隊用通井機進行抽汲、提撈、打水泥塞等，試油速度慢，時效差。每年積壓大批的井不能及時試油，不少有工業價值的油氣井不能及時發現。
試油質量不高，提供的資料資料少。平均每年約有400-500口乾井下了套管，浪費了大量鋼材、水泥和固井費用。
為了滿足我國油氣勘探開發工作發展的需要，改變我國試油工藝落後的面貌，我國從2023年開始，先後引進了一批美國江斯頓、哈里伯頓、萊因斯公司的各種型別的地層測試器。並於2023年以技貿結合方式，引進了美國江斯頓公司mfe測試器及j-200壓力計的製造技術，在國內生產。同時，華北油田成立了地層測試公司，其他各油田也都成立了地層測試大隊，使地層測試技術在推廣應用中得到了很好的發展。
目前國際上比較先進的測試工藝，國內基本上都有，如mfe測試器、pct全通徑測試器、apr全通徑測試器、膨脹式封隔器測試器、射孔與測試聯合作業技術以及井下儲存式測試系統和地面直讀式測試系統等。
在測試資料解釋方面，在引進先進的試井解釋軟體的同時，國內也研究了自己的解釋軟體，基本上滿足了各種型別測試資料的解釋。
我國在推廣應用地層測試技術方面發展是很快的，大大加快了試油速度，提高了試油質量，目前，探井基本上都進行地層測試，鑽井中途測試也普遍開展。中途測試一層，一般1-2天。完井測試，若不採用抽汲一般3-5天，若測試後抽汲，一般7天左右，比以前常規試油的速度大大提高了，也沒有積壓井了。
各油田利用測試技術在及時發現油氣藏、準確評價油氣藏以及提高勘探成功率、節約勘探成本、加快油氣勘探開發的程序等方面，取得了顯著的經濟效益和社會效益。
第二節地層測試分類與測試工具
一、地層測試型別
在國內，按地層測試井和測試方式的不同分為以下幾種型別。
1、按地層測試井的型別分為鑽井中途測試和完井測試。鑽井中途測試是鑽井過程中對裸眼井段用地層測試器對鑽開地層進行的測試，。鑽井中途測試是及時發現油氣藏的有效手段。
2、按井眼的型別分為裸眼井測試和套管井測試。
3、按封隔器座封的方式分為支撐式測試、懸掛式測試和膨脹式測試。
4、按封隔器封隔的方式分為單封隔器的單層測試和雙封隔器的跨隔測試。單封隔器的單層測試，其封隔器下部只有乙個測試層。而跨隔測試則是在一口井內有多層未封堵的情況下對其中的某一層進行測試。
因此，必須下兩個或兩組封隔器將測試層上部和下部隔開，同時，為了檢測下封隔器的密封性，一般在下封隔器的下面安裝一支壓力計。
二、測試工具簡介
目前國內使用的地層測試工具主要有寶雞石油機械廠生產的江斯頓mfe地層測試器、美國進口的apr全通徑測試器、pct全通徑測試器、膨脹式封隔器測試器和油管傳輸射孔與地層測試聯作工藝。現作一簡要介紹。
1、mfe地層測試器是目前國內最常用的工具，具有操作方便，動作靈活可靠，地面顯示清晰的特點，不僅適用於套管井內的測試，也適用於井徑比較規則的裸眼井測試。整套測試工具均借助於鑽桿（或油管）的上提、下放來控制測試閥進行井下開、關井。工具下井時測試閥處於關閉狀態，到達測試預定深度後，通過管柱施加重力，經過一段延時，測試閥開啟。
在開啟的一瞬間，管柱突然下墜25.4mm，這時在地面可以直接觀察到的顯示表明測試閥已開啟。如果要關閉測試閥時，只需將管柱上提並略超過自由點，然後再下放管柱加重力即可關井。
如此反覆上提和下放管柱，可將測試閥重開或重關，獲得多次流動和關井期。終流動期結束，在解封起測試管柱時，取樣器自動關閉，可以收集到1200cm3或2500cm3的地層流體樣品，供分析化驗用。
2、apr全通徑測試器
apr全通徑測試器是一種只能在套管內使用的環空加壓式測試工具，適用於海上平台或陸上大斜度井的測試。該工具在測試管柱不動的情況下，利用控制環空壓力來實現多次開關井，具有壓力低且操作方便簡單的特點。由於是全通徑，有利於高產井測試，同時可以對地層進行酸洗、擠注和各種繩索作業。
lpr-n測試閥是該工具的主閥，在地面預先充好氮氣，球閥即處在關閉位置，工具下到預定位置封隔器座封后，向環空加預定壓力，壓力傳到動力芯軸，使其下移，帶動動力臂使球閥轉動，實現開井。需關井時，釋放環空壓力，在氮氣壓力作用下，動力芯軸上移帶動動力臂，使球閥關閉。如此反覆操作，可實現多次開關井。
3、pct全通徑測試器
pct全通徑測試器跟apr測試工具一樣，也是靠環空加壓、洩壓來實現井下開關井的。主要用於斜度較大的定向井或海上浮船測試，一次下井能進行測試—酸化—再測試及各種繩索的綜合作業。由於工具內徑大，也適用於高產井測試，並有解除地層汙染的作用。
pct全通徑測試閥是該工具的核心，其工作原理是：當向環空幫浦壓時，壓力通過傳壓孔傳入控制芯軸，控制芯軸帶動凸耳芯軸下移，軸上的凸耳在球閥操縱器的凸耳槽裡滑動使操縱器轉動，球閥操縱器的頂端偏心銷嵌在球閥槽裡，當操作芯軸沿工具軸向轉動使時，球閥操縱器上的偏芯銷也隨之轉動，偏芯銷在球閥槽裡又帶動球閥沿球閥的軸向翻轉90o,使球閥轉到開啟位置。當環空洩壓後，氮氣壓力、彈簧張力和靜液柱頂力使控制芯軸上移，凸耳芯軸、球閥操縱器與環空幫浦壓時運動方向相反，球又開始從開啟位置回到關閉位置。
這樣反覆幫浦壓、洩壓就可以實現測試閥的多次開關，從而起到開關井的作用。
4、膨脹式封隔器測試器
該工具主要用於砂泥岩裸眼井測試，因為該類封隔器膠筒有較大的膨脹度和長的密封段，能有效的封住不規則的井壁。既可以進行單封隔器的單層測試，也可以進行雙封隔器的跨隔測試，並且可以一次下井，能進行多層次的測試。
該工具通過旋轉鑽桿帶動井下膨脹幫浦，使封隔器膨脹達到密封，再通過下放和上提鑽桿進行多次開、關井。工具下井時液力開關測試閥關閉，封隔器處於收縮狀態。工具下到預定位置後，旋轉鑽桿帶動膨脹幫浦，膨脹幫浦將其過濾的環空鑽井液吸入，充入到封隔器膠筒中，使其膨脹併座封。
然後下放測試管柱，緩慢加壓，測試閥經過一段延時，有「明顯下落」時，表明測試閥已開啟，進行開井流動測試。需關井時，則上提測試管柱至「自由點」，測試閥即可關閉，進行關井測壓力恢復。這樣重複下放和上提操作，可進行多次開關井測試。
5、油管傳輸射孔與地層測試聯合作業工藝
油管傳輸射孔可以配合各種型別的地層測試器，如mfe、apr、pct等，兼有油管傳輸射孔和地層測試的優點，可以對各種複雜的油氣井作業。如大斜度井、定向井、稠油井、硫化氫井、高溫高壓井等，都能做到負壓射孔，使射孔孔道得到很好的清洗，提高射孔流動效率。射孔後立即進行測試，就不會發生射孔壓井液汙染油層的情況。
管柱一次下井就完成了射孔和測試兩項作業，減少了起下管柱的次數，減輕勞動強度，縮短了施工週期，而且測得的地層資料能更真實在反映地層情況。
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