氣測(cè)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)在地質(zhì)導(dǎo)向中的應(yīng)用

魏 兵

（中國(guó)石化勝利石油工程有限公司 地質(zhì)錄井公司，山東 東營(yíng)257064）

近年來(lái)，隨著勘探開(kāi)發(fā)的深化，國(guó)內(nèi)油田加大了對(duì)水平井的部署力度，且應(yīng)用先進(jìn)的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，有效提高了單井原油產(chǎn)量。在水平井鉆探過(guò)程中，目前主要使用遠(yuǎn)鉆頭隨鉆測(cè)井設(shè)備，但資料數(shù)據(jù)的延遲性，大大地削弱了其及時(shí)性，而氣測(cè)錄井資料恰恰可作為其有效補(bǔ)充，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)氣測(cè)綜合評(píng)價(jià)快速識(shí)別油氣和避開(kāi)低滲層，二者結(jié)合可更好地完成優(yōu)質(zhì)水平井。

1 地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的前沿鉆井技術(shù)，是使用隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)和隨鉆地層評(píng)價(jià)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，以人機(jī)對(duì)話的方式控制井眼軌跡的新興石油技術(shù)。近年來(lái)，地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)已成為解決低產(chǎn)、低壓、低滲透薄油層和難采儲(chǔ)層等勘探開(kāi)發(fā)難題的技術(shù)突破。

地質(zhì)導(dǎo)向隨鉆測(cè)量是在鉆井的同時(shí)利用傳感器探測(cè)井下信息并實(shí)時(shí)傳到地面的技術(shù)。根據(jù)需求可分為隨鉆測(cè)量（MWD）、隨鉆測(cè)井（LWD）等，其中MWD一般僅測(cè)量井斜、方位和工具面角等工程參數(shù)；LWD主要提供地層參數(shù)，基本的需要配備伽馬和電阻率儀器。

根據(jù)隨鉆測(cè)量?jī)x器距鉆頭的距離可將測(cè)量設(shè)備分為近鉆頭和遠(yuǎn)鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量設(shè)備。近鉆頭隨鉆測(cè)量?jī)x器距離鉆頭小于1m，基本達(dá)到了測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性；而遠(yuǎn)鉆頭隨鉆測(cè)量?jī)x器位于動(dòng)力鉆具之后，距離鉆頭有10m左右的距離（表1），因此導(dǎo)致測(cè)量信息滯后，直接影響了井眼軌跡控制的實(shí)時(shí)性和地質(zhì)導(dǎo)向的準(zhǔn)確性。

表1 遠(yuǎn)鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量系統(tǒng)

發(fā)展至今，地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在國(guó)外已相當(dāng)成熟，但由于近鉆頭井下隨鉆測(cè)量技術(shù)難度大、成本高，國(guó)內(nèi)與國(guó)外的技術(shù)差距較大，目前國(guó)內(nèi)僅研發(fā)了兩套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)——CGDS-I［1］和SL-NBGST［2］，并且這近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，尚處于試驗(yàn)階段；國(guó)內(nèi)普遍使用的隨鉆測(cè)井設(shè)備基本上是20世紀(jì)90年代引進(jìn)的遠(yuǎn)鉆頭隨鉆測(cè)井設(shè)備（LWD）［3］。

地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量?jī)x器距離鉆頭的位置直接決定了所測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性，近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量系統(tǒng)基本上滿足了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的要求，因此僅對(duì)目前廣泛使用的遠(yuǎn)鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量系統(tǒng)和綜合錄井的時(shí)效性進(jìn)行對(duì)比（表2）。

表2 常規(guī)地質(zhì)錄井和遠(yuǎn)鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量系統(tǒng)時(shí)效性對(duì)比

在水平井的實(shí)際鉆探過(guò)程中，復(fù)合鉆進(jìn)和定向鉆進(jìn)交叉進(jìn)行，導(dǎo)致平均鉆時(shí)較大，從而造成10m的鉆進(jìn)時(shí)間通常要比一個(gè)巖屑遲到時(shí)間大，從表2可以看出，地質(zhì)錄井資料相比遠(yuǎn)鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量數(shù)據(jù)更具時(shí)效性。而地質(zhì)錄井資料的滯后性可通過(guò)循環(huán)的方式完整獲得，而遠(yuǎn)鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)法通過(guò)循環(huán)獲得井底數(shù)據(jù)。

2 氣測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)在地質(zhì)導(dǎo)向中的應(yīng)用

2.1 原理方法

在水平井的鉆探過(guò)程中，通常會(huì)混入一定量的原油或成品油，以此保證井眼的潤(rùn)滑性及鉆井的安全性。這樣就會(huì)對(duì)常規(guī)地質(zhì)錄井項(xiàng)目造成影響，但分析氣測(cè)資料，結(jié)合巖屑和熒光錄井就能準(zhǔn)確的識(shí)別油氣層。通過(guò)分析混油前后甲烷和全烴的變化，可以得出：混油后全烴會(huì)驟然增加，而甲烷則增加不明顯，則甲烷相對(duì)含量就會(huì)相對(duì)混油前發(fā)生突變。

現(xiàn)場(chǎng)錄井過(guò)程中可綜合運(yùn)用氣測(cè)解釋方法，經(jīng)實(shí)踐證實(shí)3H輕質(zhì)烷烴比值法［4］（包括烴特征值（CH）、烴平衡值（BH）和烴濕度值（WH））可有效識(shí)別是否進(jìn)入油氣層及是否鉆出油氣層或鉆遇低滲層。將WH、BH和CH值對(duì)數(shù)曲線和隨鉆錄井剖面放置于同一張圖表中，根據(jù)3條曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系和趨勢(shì)可判斷是否鉆入或鉆出油氣層。

式中，C1～C5為氣測(cè)資料中各烷烴所測(cè)含量，C4與C5包括所有的同分異構(gòu)體。

2.2 混油情況下油氣層的識(shí)別

根據(jù)混入油品在氣測(cè)上的響應(yīng)特征，可進(jìn)一步區(qū)分真假油氣顯示?，F(xiàn)以國(guó)內(nèi)某油田一水平井為例，分析如何識(shí)別混油情況下的油氣層特征。

圖1中，從B區(qū)開(kāi)始混入柴油。柴油屬成品油，其甲烷含量相對(duì)較低，在氣測(cè)曲線的響應(yīng)特征是全烴大幅度增大，而甲烷變化不大，換言之，甲烷相對(duì)含量從混入柴油后開(kāi)始驟然下降。

圖1 某油田某水平井綜合解釋成果

現(xiàn)將混油前后油氣層的變化分析如下：

（1）A區(qū)中全烴和甲烷處于較穩(wěn)定的狀態(tài)，且甲烷相對(duì)含量接近100%；

（2）進(jìn)入B區(qū)后，隨著混入柴油的數(shù)量增加，甲烷相對(duì)含量隨之降低；

（3）進(jìn)入C區(qū)后，甲烷相對(duì)含量繼續(xù)走低，其相對(duì)含量突變點(diǎn)即是油氣層活躍區(qū)；

（4）進(jìn)入D區(qū)前，甲烷相對(duì)含量趨于最低值，隨著新鉆開(kāi)油氣層中釋放出來(lái)的甲烷進(jìn)入鉆井液，甲烷相對(duì)含量隨即增加，且表現(xiàn)為較穩(wěn)定的高值，說(shuō)明此時(shí)已進(jìn)入油氣層段；從隨鉆測(cè)井響應(yīng)特征來(lái)看，甲烷相對(duì)含量曲線和電阻率曲線相似性較高；

（5）在E區(qū)，氣測(cè)值有了轉(zhuǎn)折，甲烷相對(duì)含量降低；電阻率曲線也有相應(yīng)的響應(yīng)特征；

（6）在F區(qū)，氣測(cè)值基值降低，但甲烷相對(duì)含量比E區(qū)陡然升高且保持比D區(qū)稍低的高值；電阻率曲線也較E區(qū)電阻率高，但低于D區(qū)電阻率。

水平井施工過(guò)程中，結(jié)合混入油品的性質(zhì)，根據(jù)其在氣測(cè)曲線上的響應(yīng)特征，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)鉆時(shí)、巖屑和熒光錄井，來(lái)綜合判斷分析是否進(jìn)入油氣層。通過(guò)分析甲烷相對(duì)含量的變化趨勢(shì)，即使是氣測(cè)值相對(duì)較低的情況下也能快速準(zhǔn)確的判斷真假油氣層。

2.3 識(shí)別儲(chǔ)層提高油層鉆遇率

水平井鉆井施工過(guò)程中，進(jìn)入水平段后有效快速識(shí)別儲(chǔ)層至關(guān)重要。由于鉆具和井壁間的摩擦作用最終形成巖屑床，使巖屑顆粒較小，油氣攜帶能力也隨之降低，清洗后的巖屑顆粒較小不易觀察，熒光滴照后含油顆粒小而分散，從肉眼感覺(jué)熒光含量較多。但可通過(guò)對(duì)氣測(cè)資料的分析把握地層的變化規(guī)律，通過(guò)分析甲烷相對(duì)含量和3H曲線的變化趨勢(shì)，識(shí)別儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層。

在水平段的鉆進(jìn)過(guò)程中，氣測(cè)值的低值區(qū)有時(shí)會(huì)被誤認(rèn)為鉆遇了非儲(chǔ)層，但通過(guò)隨后的隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)得知鉆遇的依然是儲(chǔ)層（圖1）；進(jìn)入E區(qū)后氣測(cè)值雖稍有降幅，但其甲烷相對(duì)含量驟然下降，可初步判斷鉆遇非儲(chǔ)層或鉆出油氣層，再結(jié)合巖性上的變化綜合判斷。

綜合分析有無(wú)油氣顯示的3H曲線特征，根據(jù)3H曲線的布局對(duì)是否進(jìn)入油氣層進(jìn)一步綜合評(píng)價(jià)分析。

（1）識(shí)別是否進(jìn)入油氣層。圖1中進(jìn)入D區(qū)前3H曲線狀態(tài)為WH為高值且較穩(wěn)定，CH和BH值較接近，偶爾交叉重合；進(jìn)入D區(qū)后3H曲線變化較大，CH曲線和BH曲線突然交叉，CH值減小，BH值增大，WH值也緩慢增大，最終形成WH＞BH＞CH的格局，且在D區(qū)內(nèi)趨勢(shì)較穩(wěn)定。進(jìn)入D區(qū)后，甲烷相對(duì)含量驟然增大，雖然D區(qū)下部氣測(cè)值有較大降幅，但其甲烷相對(duì)含量依然保持較穩(wěn)定的狀態(tài)。從圖1還可看出，CH曲線和BH曲線的交叉點(diǎn)及甲烷相對(duì)含量突變點(diǎn)正好與電阻率高值半幅點(diǎn)基本吻合，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巖屑和熒光錄井資料，可判斷D區(qū)進(jìn)入了油氣層。

（2）識(shí)別是否鉆出油氣層。進(jìn)入E區(qū)后，氣測(cè)值較D區(qū)略有降幅，甲烷相對(duì)含量及3H曲線均發(fā)生了較大變化，3H曲線變化尤為明顯。進(jìn)入E區(qū)后，CH曲線和BH曲線突然交叉，CH值增大，BH值減小，WH增大，形成WH＞CH＞BH的格局；甲烷相對(duì)含量曲線也突然發(fā)生變化，其值突然減小。此時(shí)CH和BH的交叉點(diǎn)及甲烷相對(duì)含量突變點(diǎn)恰好和電阻率變化的半幅點(diǎn)相吻合。

3 應(yīng)用效果

海拉爾盆地某水平井自斜深2 550m進(jìn)入水平段，水平段全長(zhǎng)為500m，全井綜合解釋411m／24層，含油井段占水平段的82.2%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)錄井資料，兩次提出有可能鉆遇非儲(chǔ)層或鉆出油氣層的提示，并建議調(diào)整相應(yīng)的鉆井軌跡。

4 結(jié)束語(yǔ)

在水平井的地質(zhì)導(dǎo)向過(guò)程中，地質(zhì)錄井起到了關(guān)鍵的作用。通過(guò)研究和分析氣測(cè)資料，并結(jié)合其他錄井手段準(zhǔn)確識(shí)別油氣層和儲(chǔ)層，為地質(zhì)導(dǎo)向提供有力的數(shù)據(jù)支撐，彌補(bǔ)現(xiàn)有的隨鉆測(cè)井測(cè)量的盲區(qū)。隨著石油技術(shù)快速發(fā)展，近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)勢(shì)必成為未來(lái)水平井鉆井的主流技術(shù)，因此發(fā)展近鉆頭氣測(cè)儀器將是地質(zhì)錄井的努力方向。

［1］我國(guó)研制成功EILog測(cè)井裝備和CGDS—I近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)［J］.石油鉆探技術(shù)，2007，6（1）：34.

［2］趙士振.勝利油田近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)達(dá)國(guó)際水平［N］.中國(guó)石化報(bào)，2010-10-27（1）.

［3］張春華，劉廣華.隨鉆測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及建議［J］.鉆采工藝，2010，33（1）：31-35.

［4］張殿強(qiáng)，李聯(lián)緯.地質(zhì)錄井方法與技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001：131-133.