储层渗透率大小受孔隙度、岩性、胶结物含量及成分等各方面因素的影响，低孔渗储层的成因主要与储层沉积相和成岩作用密切相关，多属于近物源及远物源沉积，其次非均质性也是低孔渗地层的显著特点之一^[1]，这些因素都对储层渗透率起到很大的影响作用。中国海洋石油总公司“十二五”重大专项《南海西部海域典型低孔渗油气藏勘探开发关键技术研究与实践》将南海低孔渗储层列入重点研究项目。要对低孔渗储层评价，了解储层物性和储层流体性质是不可缺少的。低孔渗流体识别一直以来都是一个难题，流体性质决定着储量的计算及后续的井位部署，尤其是非烃储层。为了解储层流体性质及储层物性，现场常规做法就是对储层进行测压取样。MDT测井技术是继试油测试技术之外又一直接识别地下流体性质的新的测井技术，提高了对地下流体识别的水平^[2]。但对于低孔渗储层，常规的泵抽取样工具难以取到真正的地层流体。低孔渗地层由于孔渗较低，难以形成泥饼，造成侵入较深，且渗流速度较慢，这就造成泵抽时间较长，给储层流体取样带来较大的困难。目前常规的MDT及其它测压取样设备在中高渗透（流度大于10×10^-3 µm²/（mPa · s））地层才可以取到真正的地层流体，而对于流度小于5×10^-3 µm²/（mPa · s）的极低孔渗的地层难以取到真正地层的流体。本文介绍的是新型速星（Saturn）泵抽流体取样技术，它独特的设计使得这种泵抽取样的风险得以降低。其在南海高温高压低孔渗储层的成功应用案例为低孔渗储层流体识别提供了保证，到目前为止，已成功作业十几油气井次，目前低孔渗储层的取样作业一直常备速星流体取样工具。

速星（Saturn）泵抽流体取样工具是针对低孔渗储层泵抽取样最新研制出来的，2013年首次在中国南海东方气田尝试获得成功，目前中国只有南海区有两套。针对低孔渗储层，探针的发展也从标准探针向大孔径探针、超大孔径探针、椭圆探针发展，目的是为了增加过流面积在低孔渗地层取得真实的储层流体。速星的基本原理也是增大过流表面积以快速获取地层流体，它的周围安装有4个对称的超大面积椭圆形探针，其探针总过流表面积为79.44 in²（512.547 cm²），是标准探针的529.6倍，如图 1，根据达西定律（式1），过流表面积A越大，在同等压差ΔP及其它参数不变的情况下过流流体越多，在低孔渗地层条件下更容易获取到真实储层流体。

(1)

图 1(Figure 1)

图 1 各种测压取样探针的过流面积对比图

式中：Q为流量；K为渗透率；A为过流表面积；ΔP为同等压差；U为黏度；L为距离。

针对低孔渗地层，速星探针模块安装在常规测压取样MDT工具上，如图 2，下井工具采用双探针模式，即用于测压的常规探针或大孔径探针和用于泵抽取样的速星探针。速星探针由于座封和解封需要时间较长，因此速星探针只用于低孔渗地层的泵抽取样。工具入井校完深度后，首先用MDT常规探针在储层测压，然后选取低孔渗地层相对渗透性较好的深度点，速星探针直接座封，用MDT泵入速星胶皮泥浆，胶皮膨胀贴紧井壁，将井筒内钻井液与探针封隔开，胶皮上的探针随胶皮贴紧井壁，刺破泥饼，在地层与探针到仪器内部管线之间形成连通通道，地层流体通过泵抽进入仪器内部管线，MDT内部流体分析模块实时监测流体组分、温度、压力、电阻率、流体密度等，并传输到地面，判断流体为纯地层流体后，再进行取样。

图 2(Figure 2)

图 2 速星探针和常规MDT仪器组合

速星工具两端安装有64个重型机械弹簧，心轴周围装有两个大直径重型机械弹簧，如图 3。机械弹簧的大闭合力能确保每个测点完成后速星探针的快速回收，使作业风险降到最低。

图 3(Figure 3)

图 3 速星探针外观图

常用的MDT工具只有一个探针，只能从一个方向泵抽地层流体，而新型速星泵抽取样工具在井眼周围安装了4个对称自密封式速星取样探针，如图 4，在仪器座封后，泵抽时储层流体从仪器四周的4个椭圆探针进入仪器内部。4个对称探针在井眼周围地层中实现了真正的三维绕流，加上超大的过流表面积探针，大大缩短了获得真实储层流体所需时间。

图 4(Figure 4)

图 4 标准探针（左图）及新型速星探针（右图）泵抽图

速星（Saturn）三维径向泵抽取样工具能够在致密地层快速座封及快速获取地层流体，减少了黏卡的风险^[3]，也可以用在不规则井眼、稠油、疏松地层、薄互层等复杂条件下，快速取得地层真实流体。

东方区案例气田主要特点是储层存在高温高压，以往所钻资料显示，压力系数在1.7~2.2之间，温度140~170 ℃，储层岩性较细，泥质含量较高，存在低孔渗储层，常规泵抽取样困难。在东方区部分储层CO₂含量较高，有时测井资料显示为气层，但经过泵抽取样后又证实为CO₂含量很高的二氧化碳层，因此在东方区的气层均要进行地层流体泵抽取样以证实精确的气体组分。

针对东方气田储层低孔渗现状，本案例井在获取常规满贯资料后，又进行了核磁共振测井和MDT测井。核磁共振测井能够准确计算出束缚流体孔隙度、可动流体孔隙度及渗透率^[4]，可以作为选取测压取样点的参考，也可为测井解释提供可动孔渗证据。MDT在本井黄流组储层2 817~2 837 m所测地层压力系数为1.99，测量最高温度158 ℃。据常规测井资料分析，2 817~2 837 m孔隙度平均15%左右，核磁可动孔隙度小于4%，核磁渗透率小于0.6×10^-3 µm²，如图 5。之前在东方区黄流组MDT所测的14个压力点显示地层流度为（0.02~0.24）×10^-3 µm²/（mPa·s），为极低孔渗储层。

图 5(Figure 5)

图 5 东方气田某井黄流组测井解释结论及核磁孔渗图

本案例井从常规、核磁及MDT测压资料综合分析，测井解释初次解释为干层，常规泵抽取样难以取到地层真正流体，难以进行储量计算，因此本井引进了新型速星泵抽流体取样技术，选取储层最高流度0.24×10^-3 µm²/（mPa · s），深度2 836.5 m的位置进行速星泵抽取样，泵抽不到30 min，气组分占近90%，泵抽2 h后，MDT光谱分析上已不见水组分，基本为纯气体组分（图 6），从上至下数第二道黄色区域为气体组分，第四道棕色为泥浆组分，蓝色为水组分。

图 6(Figure 6)

图 6 东方气田某井2 836.5 m处泵抽流体组分随时间变化图

地面放样显示基本为纯气，见微量水，见油花，地面放样气体组分分析C₁质量分数为90.9%~91.1%，CO₂质量分数3.35%~3.5%，如表 1，为优质气体。本井经过用新型的速星（Saturn）泵抽取样证实该储层含气，气体组分较好。根据这个取样测试结果，最终将东方区该层位解释为气层及差气层，见图 5，储量计算也得以解放，大大地增加了储量的估算，同时也为后续的井位部署提供了依据。

表 1(Table 1)

表 1 东方区某井2 836.5 m速星取样样品分析

表 1 东方区某井2 836.5 m速星取样样品分析

目前在南海地区，速星泵抽取样工具已在低孔渗储层进行了20多井次的泵抽取样作业，并取得了相当不错的效果，且已成为低孔渗储层流体泵抽取样的常备工具。

（1）新型速星泵抽流体取样技术在南海高温高压低孔渗气田的成功应用案列，为低孔渗储层评价及储量计算提供了保障和依据，同时也为海上其它区域及陆地高温高压低孔渗储层的开发研究及评价可以起到借鉴及指导作用。

（2）新型速星泵抽流体取样技术也可以为后续低孔渗储层的DST测试及产能预测提供依据，斯伦贝谢公司核磁共振测井CMR和MDT测压取样相结合的电缆测井方法可以代替传统的DST钻杆测试，从而降低测试成本，同时也为目前低孔渗储层研究提供了可信的手段及方向。

（3）根据近年来速星泵抽取样效果及成本经济分析，建议流度在小于5×10^-3 µm²/（mPa · s）的低孔渗储层可以用速星取样工具进行泵抽取样，大于5×10^-3 µm²/（mPa · s）的低孔渗储层可以尝试用其它探针如椭圆探针或超大孔径探针进行泵抽取样。