中原油田錄井技術(shù)系列研究與應(yīng)用

王峭梅，楊永靈，張坤貞，劉海霞，高偉鵬

中國石化中原石油工程公司錄井公司(河南濮陽457001)

中原油田錄井技術(shù)系列研究與應(yīng)用

王峭梅，楊永靈，張坤貞，劉海霞，高偉鵬

中國石化中原石油工程公司錄井公司(河南濮陽457001)

通過對單項錄井技術(shù)應(yīng)用效果的評價，分析了其在鉆井過程及油氣層評價中的優(yōu)勢與不足，優(yōu)選錄井項目相互補(bǔ)充、相互印證，對以往依據(jù)井別制定的錄井項目進(jìn)行優(yōu)化組合，分預(yù)探井(參數(shù)井)、評價井與滾動評價井、開發(fā)井制定了3種錄井系列，并針對特殊勘探對象制定了特殊錄井系列，有效地提高了錄井效率，規(guī)范了錄井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

錄井方法;錄井系列;錄井技術(shù)

錄井技術(shù)已由單一的常規(guī)錄井，發(fā)展成為由地質(zhì)、氣測、地化、輕烴、巖屑顯微熒光圖像、核磁共振等技術(shù)組成的比較完整的油氣檢測技術(shù)體系，不同的錄井項目測量的對象及獲取的參數(shù)各有不同，部分相互重疊。目前對錄井項目的選擇一直沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，或因錄井項目少評價不全面，或因錄井項目重復(fù)造成錄井資源的浪費，急需對錄井項目進(jìn)行優(yōu)化選擇，制定錄井系列，不僅能及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)評價地下地質(zhì)情況，還可以避免錄井項目重復(fù)造成的資源浪費［1］。

1 錄井技術(shù)現(xiàn)狀

錄井技術(shù)主要指錄井資料的采集及應(yīng)用技術(shù)，是在井口隨鉆檢測地層油氣特征的技術(shù)，檢測載體為巖心、巖屑、井壁取心等實物及鉆井液，主要測量其中所含的油氣豐度和組分分布特征。中原油田目前應(yīng)用的錄井項目有13種，根據(jù)鑒定對象不同可分為5個錄井技術(shù)體系，主要應(yīng)用在中原、內(nèi)蒙、普光、東北等地區(qū)(表1)。

2 錄井項目應(yīng)用

每個錄井項目都有其優(yōu)勢與不足，通過對應(yīng)用效果及優(yōu)缺點的分析，可以有效提高應(yīng)用效率。

表1 錄井技術(shù)體系劃分統(tǒng)計表

2.1 常規(guī)地質(zhì)錄井

目前所有的鉆井都上常規(guī)地質(zhì)錄井，大部分開發(fā)井只上常規(guī)地質(zhì)錄井。主要通過肉眼觀察來識別巖性、含油性，定性描述居多，量化評價不夠，加之目前PDC鉆頭細(xì)巖屑肉眼觀察難度大，符合率較低。常規(guī)地質(zhì)錄井方法雖然原始，卻為評價油氣層提供了豐富的基礎(chǔ)資料，具有客觀、真實的優(yōu)點，依舊是我們發(fā)現(xiàn)油氣顯示，取得油田勘探開發(fā)各項數(shù)據(jù)的必要手段。

2.2 氣測錄井(常規(guī)氣測錄井、快速色譜錄井和紅外全烴錄井)

2.2.1 氣測錄井

氣測錄井是利用色譜原理檢測鉆井液中的烴類氣體濃度，評價鉆遇地層中流體的類型及性質(zhì)的錄井技術(shù)，其特點是無需停鉆就能及時方便地發(fā)現(xiàn)油氣層。氣測錄井技術(shù)采集的資料有全烴、組分、后效和影響氣測異常的非地質(zhì)因素。氣測錄井可以對儲層產(chǎn)層性質(zhì)進(jìn)行定性、定量解釋，并可根據(jù)氣測錄井曲線變化特征及組分變化特征獲得與儲層相關(guān)的其它一些地質(zhì)信息。

弱點是分析周期長，僅能對全烴進(jìn)行連續(xù)檢測，不能對鉆井液中的組分含量進(jìn)行連續(xù)檢測，反映在全烴已變化，而組分由于下一分析周期沒有到來而無數(shù)據(jù)變化，使全烴和組分之間有差異，特別是在有油氣顯示時這種差異會更加明顯。

2.2.2 快速色譜錄井

快速色譜分析周期短，不但能對全烴進(jìn)行連續(xù)檢測，而且基本做到了對組分的連續(xù)檢測，保持和全烴檢測同步進(jìn)行，全烴和組分曲線一致性更好，更有利于識別薄油氣層，劃分油氣層界面。

2.2.3 紅外全烴錄井

紅外全烴錄井是利用紅外吸收技術(shù)對烴類氣體進(jìn)行檢測的錄井方法，該技術(shù)與氣測錄井相比，最大優(yōu)勢是應(yīng)用成本低，雖然檢測精度不如氣測錄井，但適用于勘探成本較低的開發(fā)井。

2.3 物化錄井

物化錄井包括顯微熒光圖像、地化、熱解色譜、輕烴、核磁共振及定量熒光錄井，除輕烴外，均針對巖屑、巖心實物進(jìn)行檢測，開展包括巖性、物性、含油性、含水性、油質(zhì)、烴源巖等方面的評價，評價范圍廣，評價儀器先進(jìn)、精度高，且以定量評價為主，彌補(bǔ)了常規(guī)地質(zhì)錄井的不足。

2.3.1 巖屑顯微熒光圖像錄井

PDC鉆頭及空氣鉆帶來高速鉆井的同時，也給錄井帶來新的挑戰(zhàn)，巖屑數(shù)量少，顆粒粒度小，肉眼分辨難度大，巖屑顯微圖像技術(shù)很好地解決了這一難題(圖1)。

圖1 細(xì)巖屑實物與顯微熒光圖像鏡下對比圖

1)巖性識別。巖屑顯微圖像技術(shù)根據(jù)不同巖性巖屑顆粒的顏色、巖石結(jié)構(gòu)、表面紋理等基本特征，運用高分辨率數(shù)字成像技術(shù)采集數(shù)字圖像，依據(jù)大量的巖屑圖像分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、信息，對數(shù)字圖像分析處理，識別每個巖屑顆粒巖性，并統(tǒng)計分析所占百分含量，自動解釋巖屑巖性(圖2(a))，大大提高了細(xì)巖屑巖性識別的符合率［2］。

2)油氣層評價。PDC鉆頭條件下細(xì)巖屑難挑樣，混合樣巖屑在熒光燈下，肉眼觀察難以發(fā)現(xiàn)油氣顯示。巖屑顯微熒光圖像錄井，通過計算機(jī)對圖像進(jìn)行處理，提取用于識別油氣的特征屬性，評價油氣層(圖2(b))。

圖2 巖屑圖像錄井巖性識別及油氣層評價處理圖

2.3.2 地化錄井

1)油氣層評價。地化錄井可以對巖屑混合樣的含烴量進(jìn)行定量檢測，解決了細(xì)巖屑錄井的難題。由于儀器靈敏度高，對巖屑樣品量要求較低，一般0.5～1g巖屑即可滿足檢測需要，可以發(fā)現(xiàn)肉眼難以發(fā)現(xiàn)的油氣顯示。

2)油質(zhì)評價。地化錄井檢測的參數(shù)有S0、S1、S2，即氣態(tài)烴、液態(tài)烴及固態(tài)烴，利用原油中氣態(tài)烴和液態(tài)烴與總烴比值大小劃分油質(zhì)類型。

2.3.3 熱解色譜錄井

熱解色譜技術(shù)對儲層樣品進(jìn)行分析時，先將樣品送進(jìn)恒溫300℃的熱解爐中加熱，使樣品中所含有的烴類物質(zhì)蒸發(fā)出來，由載氣攜帶進(jìn)入毛細(xì)管色譜柱實施分離，而后進(jìn)入氫焰鑒定器進(jìn)行組分定量檢測，從而獲得各個油氣組分的熱解色譜參數(shù)［3］。其中主峰碳、∑C21-/∑C22+參數(shù)與原油密度相關(guān)性較好，隨著原油密度的增加，重?zé)N組分逐漸增加，輕烴組分逐漸減少，致使∑C21-/∑C22+數(shù)值減小、主峰碳數(shù)后移，據(jù)此可以判別油質(zhì)。

2.3.4 輕烴錄井

輕烴錄井不僅可以分析巖屑、鉆井液及全脫氣樣中C1到C9的正構(gòu)烷烴外，還包括多種異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等一百多種單體烴。根據(jù)輕烴譜圖可以識別油氣層，運用各種特征參數(shù)也可以有效識別油質(zhì)。由于苯在水中的溶解度高，隨含水量增加，苯含量降低，因此根據(jù)笨含量可以判斷地層的含水性。

2.3.5 核磁共振錄井

核磁共振可以在現(xiàn)場快速分析巖心孔隙度、滲透率，分析結(jié)果與常規(guī)巖心分析相關(guān)性較高，孔隙度相關(guān)性R2＞91%，滲透率相關(guān)性R2＞94.0%。而且其優(yōu)勢在于速度快，現(xiàn)場30min就可以測量出結(jié)果，遠(yuǎn)快于巖心室內(nèi)物性分析。

綜上所述，物化錄井的評價優(yōu)勢在于發(fā)現(xiàn)混合樣油氣顯示，評價油氣層、油質(zhì)及儲層物性，是快速發(fā)展的勘探開發(fā)技術(shù)中必不可少的錄井方法。因此PDC鉆頭及空氣鉆條件下細(xì)巖屑錄井，必須上一項物化錄井，才能保證100%發(fā)現(xiàn)地層油氣顯示。

2.4 巖屑鑒定錄井

巖屑鑒定錄井包括薄片鑒定錄井與自然伽瑪錄井，主要目的是鑒定巖性。

2.4.1 薄片鑒定錄井

薄片鑒定錄井目前主要應(yīng)用于普光氣田，是區(qū)分灰?guī)r與白云巖的主要手段之一，目前應(yīng)用效果良好。其弱點是只能針對巖心，不能針對巖屑，錄井成本較高。

2.4.2 自然伽瑪錄井

自然伽瑪錄井是根據(jù)自然伽瑪放射性強(qiáng)度的不同，鑒定巖屑泥質(zhì)含量，進(jìn)而判別地層巖性，主要優(yōu)勢是針對肉眼識別困難的細(xì)巖屑。

2.5 工程參數(shù)錄井

工程參數(shù)錄井主要是通過各種測量儀器及其輔助設(shè)備和數(shù)據(jù)處理軟件檢測獲取工程參數(shù)，對鉆井作業(yè)進(jìn)行實時監(jiān)督、測量和指導(dǎo)，它是實現(xiàn)安全、快速和優(yōu)質(zhì)鉆井的保障。

儀器檢測的主要內(nèi)容有:進(jìn)出口流量、泵壓、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)盤扭距、大鉤負(fù)荷、井深/鉆時、泥漿密度、鉆井液體積。通過這些參數(shù)的檢測及處理，對鉆進(jìn)情況、劃眼作業(yè)、起下鉆情況進(jìn)行及時記錄與判斷，在指導(dǎo)鉆井科學(xué)施工的同時，為分析油氣層解釋過程中的影響因素提供依據(jù)［5］。

3 錄井系列制定

通過對各種錄井技術(shù)的應(yīng)用研究，根據(jù)不同級別鉆井的勘探目的與錄井要求，結(jié)合勘探目標(biāo)及油氣藏特征，選擇相應(yīng)的錄井技術(shù)優(yōu)化組合，制定了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型錄井系列，可以確保優(yōu)質(zhì)、高效地完成錄井任務(wù)。

3.1 錄井系列Ⅰ型(適用于參數(shù)井、預(yù)探井)

參數(shù)井鉆探目的:建立勘查區(qū)內(nèi)地層層序，了解地層巖性、巖相特征;建立勘查區(qū)內(nèi)生油巖系的生油地化剖面;了解油氣勘查目的層系的發(fā)育及生、儲、蓋組合條件;提供地球物理勘探所需的各種參數(shù)。

預(yù)探井鉆探目的:探索圈閉的含油氣性，取得儲層物性及油、氣、水性質(zhì)等資料;建立鉆井地層剖面，了解巖性、巖相特征，為區(qū)域地層、構(gòu)造及沉積相研究提供資料;提供地球化學(xué)及生、儲、蓋組合資料;驗證地震波組地質(zhì)屬性，提供地球物理參數(shù)。

從參數(shù)井及預(yù)探井鉆探目的來看，參數(shù)井、預(yù)探井不僅要完成發(fā)現(xiàn)油氣顯示的任務(wù)，還要對盆地及區(qū)塊的資源量、油氣源等進(jìn)行評價，而且這些井一般都會取心。目前這類井一般均上綜合錄井(氣測及工程參數(shù))、地化錄井(評價生油巖)，其他錄井項目一般有選擇的上。根據(jù)參數(shù)井與預(yù)探井的勘探任務(wù)，需將以下錄井項目作為必上項目。

3.1.1 顯微熒光圖像錄井

參數(shù)井及預(yù)探井的巖性識別非常重要，巖屑熒光圖像錄井可以在顯微鏡下將細(xì)巖屑放大30～197倍，精確評價巖性，同時還可以有效發(fā)油氣顯示，定量評價地層含油性、油氣性質(zhì)，與常規(guī)地質(zhì)錄井相比評價更全面、更精確。

3.1.2 輕烴錄井

輕烴錄井不僅可檢測氣測錄井難以檢測到的C5～C9組分，還可以檢測多種單體烴，是對氣測錄井的有效補(bǔ)充，同時可進(jìn)行含水性評價，因此是高級別鉆井的必要錄井手段。

3.1.3 熱解色譜錄井

熱解色譜不僅可以做生油巖及油質(zhì)評價，還可以做真假顯示、含水性評價，比地化錄井更精確、更全面，非常適合高級別鉆井。

3.1.4 核磁共振錄井

參數(shù)井和預(yù)探井一般都要取心，核磁共振錄井可以在現(xiàn)場快速評價儲層物性，30～40min即可檢測巖心孔隙度、滲透率，24h可以精細(xì)評價地層含油性、含油飽合度和可動流體飽合度，遠(yuǎn)快于巖心室內(nèi)分析。

因此，普通Ⅰ型錄井系列所上錄井項目如表2所示，這些錄井項目可以高效、準(zhǔn)確地完成高級別鉆井的錄井任務(wù)。然而針對天然氣、裂縫性油氣等特殊類型油氣藏，還要有特殊的錄井要求，以保證錄井任務(wù)的圓滿完成。

3.2 錄井系列Ⅱ型(適用于評價井、滾動評價井)

評價井鉆探目的:控制已知含油氣層的分布范圍;了解油氣藏類型，取得計算控制儲量所需參數(shù);了解巖性、巖相變化，發(fā)現(xiàn)新的含油氣層。

滾動評價井鉆探目的:查明油、氣、水分布特征，了解儲集類型和流體性質(zhì)，獲得油氣產(chǎn)能和驅(qū)動類型等資料，為計算探明儲量和編制開發(fā)方案提供依據(jù)。

表2 錄井系列Ⅰ型(適用于參數(shù)井、預(yù)探井)

評價井與滾動評價井一般不做生油巖評價，因此，與參數(shù)井及預(yù)探井相比，可以減去熱解色譜錄井，如不取心，也不用上核磁共振錄井(表3)。

3.3 錄井系列Ⅲ型(適用于開發(fā)井)

開發(fā)井鉆探目的簡單，目的層位明確，錄井主要目的是發(fā)現(xiàn)油氣顯示，評價油氣層，以下幾種錄井技術(shù)可以滿足開發(fā)井的錄井任務(wù)(表4)。

3.3.1 紅外全烴錄井

開發(fā)井一般不上氣測錄井，巖屑錄井一般不易發(fā)現(xiàn)弱顯示及氣層。紅外全烴錄井針對鉆井液連續(xù)評價，可有效發(fā)現(xiàn)和評價油氣層，加之錄井成本低，非常適用于開發(fā)井。

表3 錄井系列Ⅱ型(適用于評價井、滾動評價井)

表4 錄井系列Ⅲ型(適用于開發(fā)井)

3.3.2 熱解色譜錄井

熱解色譜可以定量評價地層含烴量，彌補(bǔ)肉眼觀察的不足，同時還可以評價水淹層，老開發(fā)區(qū)水淹層評價非常重要。還可以評價油質(zhì)，為新井投入開發(fā)做準(zhǔn)備。

4 應(yīng)用效果分析

錄井技術(shù)系列在5口新井中應(yīng)用，取得了良好的效果，尤其在PS16井及V77-7井錄井過程中發(fā)現(xiàn)了常規(guī)錄井難以發(fā)現(xiàn)的油氣顯示。

4.1 PS16井

PS16井是一口評價井，一般上常規(guī)地質(zhì)錄井、氣測及工程錄井，該井目的層段為PDC鉆井，巖屑較細(xì)，肉眼觀察難以準(zhǔn)確評價巖性及含油性。依據(jù)新的錄井技術(shù)系列，增加了巖屑顯微熒光錄井項目。發(fā)現(xiàn)了新的油氣顯示，提高了部分油氣顯示層的顯示級別，校正了部分層的巖性解釋標(biāo)準(zhǔn)。

PS16井3191～3195m，常規(guī)地質(zhì)錄井肉眼觀察為淺灰色泥巖，巖屑顯微熒光圖像錄井鏡下觀察巖性為灰色粉砂巖(圖3(a))，并見熒光顯示(圖3(b))，將該層更正為淺灰色熒光粉砂巖;3264m常規(guī)地質(zhì)錄井肉眼觀察為為淺灰色油跡粉砂巖，巖屑顯微熒光圖像鏡下觀察巖性仍為灰白色粉砂巖(圖4(a))，但含油級別提高為油斑(圖4(b))，將該層更正為淺灰色油斑粉砂巖。

PS16井的錄井效果證明巖屑顯微熒光圖像錄井在發(fā)現(xiàn)油氣顯示、準(zhǔn)確評價巖性方面具有獨到的優(yōu)勢，是PDC鉆頭條件下必需的錄井項目。

4.2 V77-7井

V77-7井是一口開發(fā)井，通常錄井項目只有地質(zhì)錄井一種，可以滿足常規(guī)油氣層錄井要求。然而該井目的層是屬于特殊類型的裂縫性油氣層，油氣顯示級別低，層一般見氣顯示，單靠地質(zhì)錄井很難有效發(fā)現(xiàn)及評價油氣層。

依據(jù)新的錄井系列，該井增加了紅外全烴錄井，目的層段氣測異常顯示明顯，通過紅外全烴與常規(guī)錄井綜合解釋油層2層，低產(chǎn)油層1層，試油獲工業(yè)油氣流(圖5)，有效提高了開發(fā)井油氣層解釋符合率。

圖3 PS16井3194m,原解泥巖，無顯示，重新解釋為粉砂巖,熒光顯示

圖4 PS16井3264m,粉砂巖,原解釋油跡顯示，重新解釋為油斑顯示

圖5 V77-7井紅外全烴錄井圖

V77-7井錄井效果證明，開發(fā)井增加成本較低的紅外全烴錄井，可以有效提高錄井效率。

5 結(jié)論

各項錄井項目均有各自的優(yōu)勢與不足，根據(jù)鉆探目的及鉆探目標(biāo)建立相應(yīng)的錄井技術(shù)系列，不僅可以更好地發(fā)揮錄井技術(shù)優(yōu)勢，提高勘探開發(fā)效率，也規(guī)范了錄井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為錄井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化及快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

［1］張衛(wèi).中國錄井行業(yè)發(fā)展思考［J］.錄井工程，2014，25(2):4-6.

［2］韓鐵民.空氣鉆井條件下的錄井技術(shù)［J］.錄井工程，2014，25 (1):31-33.

［3］馮杏芬.巖石熱解錄井在文留地區(qū)頁巖油氣勘探中的應(yīng)用［J］.錄井工程，2014，25(2):60-63.

［4］閻治全.巖屑數(shù)字圖像采集分析技術(shù)應(yīng)用研究［J］.錄井工程，2014，25(4):58-61.

［5］李普濤.基于dc指數(shù)公式的鉆時變換方法探討［J］.錄井工程，2014，25(1):16-20.

According to the application results of different logging techniques，the advantages and disadvantages of them in drilling process and oil/gas reservoir evaluation are analyzed，the well logging projects in the past are optimally combined to make them be complemented and verified each other.Three kinds of well logging series are formulated for preliminary prospecting wells，evaluation wells and rolling evaluation wells，and development wells separately，and a special logging series is formulated for special exploration objects，which effectively improves well logging efficiency and regulates logging technology standards.

well logging method;well logging series;well logging technique

路萍

2015-01-20

王峭梅(1968-)，女，高級工程師，現(xiàn)主要從事錄井技術(shù)研究工作。