南海深水綜合錄井關(guān)鍵技術(shù)研究

李建周，關(guān)利軍，蔣錢濤 孫金山，李 建，朱玉軍 （中海石油 （中國）有限公司深圳分公司，廣東 深圳518067）

南海深水綜合錄井關(guān)鍵技術(shù)研究

李建周，關(guān)利軍，蔣錢濤 孫金山，李 建，朱玉軍 （中海石油 （中國）有限公司深圳分公司，廣東 深圳518067）

深水鉆探巨大的成本壓力和極高的作業(yè)風(fēng)險決定了綜合錄井在深水鉆探中的重要地位。由于水深的影響，深水綜合錄井具有深度精確跟蹤困難、遲到時間難以準(zhǔn)確確定以及氣測值偏低等特點。經(jīng)過研究對比，確定了geoNEXT智能化錄井系統(tǒng)、FLAIR流體識別系統(tǒng)、Prevue實時壓力錄井系統(tǒng)等作為深水錄井的組合技術(shù)，無論在發(fā)現(xiàn)油氣層還是工程實時監(jiān)測方面均取得了良好效果。

深水；綜合錄井；智能化錄井；流體識別；壓力錄井

目前世界深水區(qū)域已探明可采儲量達(dá)60×108t油當(dāng)量，潛在可采資源量約137×108t油當(dāng)量。我國南海是世界四大油氣聚集地之一，石油地質(zhì)儲量約為 （23～30）×1010t，占我國油氣總資源量的1/3，其中70%蘊(yùn)藏于1.537×106km2的深水區(qū)［1，2］。但我國在深水油氣勘探領(lǐng)域仍處于起步階段，近幾年主要以對外合作的模式在南海展開深水鉆井，2012年我國自主設(shè)計的海洋石油981深水鉆井平臺正式投入運(yùn)營，標(biāo)志著我國深水自營鉆井作業(yè)的正式開始。

綜合錄井在鉆探作業(yè)中主要有發(fā)現(xiàn)油氣和避免工程風(fēng)險兩大作用，而深水鉆探巨大的成本壓力和極高的作業(yè)風(fēng)險決定了綜合錄井在深水鉆探中的重要地位。水深的增加對綜合錄井技術(shù)提出了更高的要求，經(jīng)過幾年的深入研究，逐漸形成了一套完整的具有南海東部深水特點的綜合錄井技術(shù)。

1 深水綜合錄井的特點

1）深度跟蹤是否準(zhǔn)確是綜合錄井的基礎(chǔ)。由于水深的增大，深水鉆井平臺極易受到波浪、潮汐、海流的影響而產(chǎn)生較大幅度的搖擺、升沉、漂移等運(yùn)動，深度容易出現(xiàn)較大誤差［3］。

2）遲到時間確定困難，巖屑錄井代表性較差。深水鉆井作業(yè)中，隔水管長度及直徑大 （圖1），鉆井液在上返過程中，因隔水管環(huán)空體積發(fā)生變化而使其穩(wěn)定上返被打亂，對遲到時間產(chǎn)生嚴(yán)重影響。此外，為加速鉆井液及巖屑在隔水管中的上返，防止巖屑在隔水管底部 （位于泥線附近）堆積以及預(yù)防水合物的形成，需在防噴器處增設(shè)增壓泵輔助鉆井液循環(huán)［3］。增壓泵的運(yùn)用改變了鉆井液在隔水管中的總排量及流動狀態(tài)，使防噴器以上的巖屑發(fā)生混亂，進(jìn)一步擾亂了巖屑的穩(wěn)定返出。由于這些問題的存在，不但直接影響了遲到時間的確定，也嚴(yán)重降低了巖屑錄井的代表性。

圖1 深水鉆井液循環(huán)示意圖

3）氣測錄井值偏低且組分可能不全。由于隔水管較長且暴露在海水中，受海底低溫環(huán)境及海水流動散熱作用的影響，使得返出的鉆井液溫度較低。低溫使鉆井液的流變性發(fā)生變化，影響氣體的脫出而導(dǎo)致氣測值偏低；低溫改變了氣體在鉆井液中的狀態(tài)，使一些氣體組分無法脫出而導(dǎo)致氣測組分不全或氣測值很低；鉆井液出口溫度變低，在地層含氣量的標(biāo)準(zhǔn)化計算中導(dǎo)致地層含氣量值偏低。

4）油基鉆井液的使用嚴(yán)重干擾熒光錄井。為了保證井下安全，深水鉆井大多采用油基鉆井液，造成巖屑污染，導(dǎo)致真假熒光難以辨別，對輕質(zhì)油的判別更加困難。

5）由于地層上覆壓力較小，導(dǎo)致鉆井壓力窗口很窄，工程風(fēng)險極大。因此，深水鉆井中對壓力的預(yù)測就顯得尤為重要。

由此可見，考慮到深水鉆井的高風(fēng)險、高成本，為鉆井工程提供各種工程參數(shù)的監(jiān)測，并及時預(yù)報井噴、井漏、鉆具刺漏等工程異常是綜合錄井的另一個重要任務(wù)。

2 深水綜合錄井技術(shù)

針對上述深水錄井的特點，需要采取相應(yīng)的技術(shù)加以解決，而相應(yīng)的技術(shù)最終要以某種錄井系統(tǒng)及設(shè)備來實現(xiàn)。經(jīng)過多年的研究、對比及應(yīng)用，最終選定了geoNEXT智能化錄井系統(tǒng)、FLAIR流體識別系統(tǒng)、Prevue實時壓力錄井系統(tǒng)來解決相應(yīng)的問題。

2.1 geoNEXT智能化錄井系統(tǒng)

geoNEXT智能化錄井系統(tǒng)是Geoservices地質(zhì)服務(wù)公司在ALS的基礎(chǔ)上研制的新一代錄井系統(tǒng)。該系統(tǒng)在硬件方面具有操作簡單、可連接傳感器數(shù)量多、數(shù)據(jù)質(zhì)量高、兼容性強(qiáng)、信噪比高、抗干擾能力強(qiáng)等特點，它具有動態(tài)、靈活和可靠的傳感器自動診斷系統(tǒng)，可以連接多達(dá)156個不同類型的傳感器，可用WIT0接收如LWD、MPD等第三方數(shù)據(jù)。這些硬件方面的優(yōu)勢，可實現(xiàn)快速決策。

2.1.1 深度跟蹤和遲到時間計算

geoNEXT采用光編碼傳感器和潮汐補(bǔ)償傳感器來平衡深度的影響，從而可實現(xiàn)井深測量的精確，甚至可達(dá)0.1m/點。該系統(tǒng)采用全新的水馬力程序，能夠設(shè)置更多數(shù)量的鉆井液泵、增壓泵，采取分段計算遲到時間的方式，根據(jù)隔水管上、下不同的上返速度準(zhǔn)確計算遲到時間，為氣測和巖屑的正確歸位打下了良好基礎(chǔ)。

2.1.2 氣測錄井

系統(tǒng)標(biāo)配的氣體設(shè)備為 “RESERVAL氣體分析系統(tǒng)＋GZG恒流脫氣器”。GZG恒流脫氣器在任何時候均能夠?qū)崿F(xiàn)定量抽取鉆井液進(jìn)行脫氣，從而消除了開啟增壓泵對脫氣量的影響。另外，在接立柱時，該系統(tǒng)可實時自動監(jiān)測單根氣大小；在正常鉆井時，可通過對鉆井液進(jìn)出口氣測值的同步校正，得出鉆井液中真實的氣體含量 （圖2）。

2.1.3 工程異常預(yù)報

該系統(tǒng)具有Flowback監(jiān)測的功能。停泵時，常規(guī)錄井系統(tǒng)對鉆井液的檢測始終停留在質(zhì)的反映上，而geoNEXT系統(tǒng)不僅可對鉆井液池實時檢測，還能智能量化檢測鉆井液的回流。該系統(tǒng)具有多種智能報警模塊，可根據(jù)各工程門限設(shè)置警報，對經(jīng)常發(fā)生的諸如鉆具刺漏、鉆頭泥包、堵水眼、鉆具振動和黏滑、鉆井液漏失與增溢等各種鉆井復(fù)雜情況進(jìn)行有效監(jiān)測與識別。

2.2 FLAIR流體識別系統(tǒng)

FLAIR流體錄井是一種在地面上從鉆井液中提取流體進(jìn)行連續(xù)分析，來評價地層流體性質(zhì)的技術(shù)。其最大的優(yōu)點是實時、連續(xù)地實現(xiàn)對油氣層的早期快速評價，在復(fù)雜和深水環(huán)境下可迅速、正確地決策［4］。

圖2 geoNEXT進(jìn)出口氣測自動校正圖

FLAIR錄井系統(tǒng)采用的脫氣器可實現(xiàn)定量恒溫脫氣，不但能夠保證吸入定量的鉆井液，而且能夠保證脫氣時處于恒溫狀態(tài)，從而保證了脫氣條件的一致性；從脫氣器脫出的氣體可負(fù)壓傳送至檢測系統(tǒng)中，保證了C5～C8組分的順利傳送；采用雙氣路設(shè)置，同時檢測鉆井液的出、入口氣體，可準(zhǔn)確確定鉆井液中的氣體增量；根據(jù)實際需要，可以選擇檢測烴和非烴類物質(zhì)，分析周期75～90s；分辨率比Reserval大幅度提高；該系統(tǒng)還可對作業(yè)過程全程實時跟蹤，通過軟件自動表明所測數(shù)據(jù)的質(zhì)量情況。

2.2.1 FLAIR實時流體檢測

深水錄井中鉆井液出口溫度比井底低約20～30℃，低溫對鉆井液脫氣影響較大，常規(guī)錄井系統(tǒng)只能分析出C1～C5組分。而FLAIR錄井系統(tǒng)可實現(xiàn)在加熱恒溫、恒容、恒速條件下對鉆井液中的溶解氣進(jìn)行全脫分析，分析范圍為C1～C8組分，同時還能分析芳香族中的苯、甲苯等 （圖3），并對其進(jìn)行定量評價，比常規(guī)錄井獲得更多、更好的資料。

2.2.2 FLAIR油氣層評價

FLAIR流體識別技術(shù)除能夠?qū)τ蜌鈱舆M(jìn)行定性評價外，還可以利用組份比值識別生物降解作用、通過多井對比進(jìn)行儲層連通性及蓋層封堵性研究、利用芳香組份進(jìn)行油源分析等，也可評價儲層含烴豐度、識別水淹層、判斷油氣藏類型等。因此，F(xiàn)LAIR流體錄井技術(shù)在識別地層孔隙中流體類型、研究油氣成藏條件和演化規(guī)律上具有明顯的優(yōu)勢，尤其是常規(guī)電測對于如 “三低”等特殊油藏的解釋存在一定困難時，F(xiàn)LAIR資料的應(yīng)用是一項十分重要的補(bǔ)充，其價值必將在今后的勘探開發(fā)過程中得到更加充分的體現(xiàn)。

2.3 Prevue實時壓力錄井系統(tǒng)

深水鉆井作業(yè)中，地層孔隙壓力梯度與破裂壓力梯度之間的窗口異常狹小，極易造成當(dāng)量循環(huán)密度或關(guān)井后的井內(nèi)壓力大于破裂壓力 （圖4），從而可能導(dǎo)致嚴(yán)重的鉆井事故。

Prevue是一套用于評價地層孔隙壓力梯度和破裂壓力梯度的錄井系統(tǒng)，主要是應(yīng)用于鉆井現(xiàn)場進(jìn)行地層壓力梯度的監(jiān)測與計算，也可用于鉆前單井壓力梯度分析。該系統(tǒng)綜合了現(xiàn)代有關(guān)地層壓力梯度評價的幾種方法和技術(shù)，來進(jìn)行實時壓力梯度評價。運(yùn)用地層壓力建模軟件提供的實時壓力信息優(yōu)化套管程序、優(yōu)化鉆井液密度及循環(huán)當(dāng)量密度來避免如卡鉆等井下復(fù)雜事故，降低作業(yè)成本，提高作業(yè)效率。

圖3 常規(guī)氣測資料與FLAIR氣測資料對比

3 結(jié) 語

實踐證明，這套錄井組合技術(shù)對于南海深水鉆探具有較好的適應(yīng)性，在發(fā)現(xiàn)油氣層以及工程實時監(jiān)測方面均取得了良好效果。隨著海洋油氣勘探水深的加大，深水綜合錄井所面臨的環(huán)境越來越復(fù)雜，探尋新的、更有效的綜合錄井技術(shù)組合，以確保深水油氣勘探在安全、高效的前提下及時發(fā)現(xiàn)、評價油氣層，并為鉆井作業(yè)提供更好的工程服務(wù)。

圖4 破裂壓力梯度的窗口隨水深的變化關(guān)系

［1］孫清.中國深水海域油氣及相關(guān)資源勘探開發(fā)進(jìn)展及關(guān)鍵技術(shù)［J］.中國海洋大學(xué)學(xué)報，2005，35 （6）：1049～1052.

［2］陶維祥，丁放，何仕斌，等.國外深水油氣勘探評述及中國深水油氣勘探前景 ［J］.地質(zhì)科技情報，2006，25（6）：59～66.

［3］龐茂昌，郭明宇，鄧強(qiáng)，等.深水鉆井對綜合錄井的影響因素探討 ［J］.錄井工程，2008，19 （4）：73～76.

［4］李建周，蔣錢濤，孫金山，等.深水綜合錄井新技術(shù)及應(yīng)用［A］.首屆中國石油工業(yè)錄井技術(shù)論文集 ［C］.東營：中國石油大學(xué)出版社，2011.170～180.

Key Technology of Integral Mud Logging in Deepwater of South China Sea

LI Jian－zhou，GUAN Li－jun，JIANG Qian－tao，SUN Jin－shan，LI Jian，ZHU Yu－jun（Authors＇Address：CNOOC Limited－Shenzhen，Shenzhen518067，Guangdong，China）

The huge cost and high risk of deepwater exploration determine the importance of integral mud logging technology.Mud logging service has the characteristics of very difficult to track the depth and determine the lag time，low gas value for detection.It＇s found that the integrated geoNEXT smart logging system，F(xiàn)LAIR real time fluid logging technique，Prevue real time pressure logging technique play an very important role in reservoir identification and drilling monitoring，they obtain good application effect in real－time detection.

deepwater；mud logging；smart logging；fluid identification；pressure log

TE142

A

1000－9752（2012）08－0053－04

2012－03－20

國家科技重大專項 （2008ZX05056）。

李建周 （1954－），男，1982年大學(xué)畢業(yè)，高級工程師，現(xiàn)主要從事油氣勘探作業(yè)管理工作。

［編輯］ 宋換新