欠平衡鉆井中錄井方法與資料應(yīng)用

鄂金明

欠平穩(wěn)鉆井是在鉆井過程中發(fā)生嚴(yán)重井漏，地層流體壓力低于正常液柱壓力的情況下，通過降低鉆井液密度，利用旋轉(zhuǎn)防噴控制頭，在欠平衡地層壓力一定的情況下進(jìn)行邊噴邊鉆。此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施不僅有利于油氣層的發(fā)現(xiàn)和保護(hù)，同時(shí)可提高機(jī)械鉆速，降低鉆井成本。

將綜合錄井技術(shù)應(yīng)用于欠平衡鉆井，對(duì)欠平衡鉆井過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過對(duì)錄井資料的分析與研究，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣顯示，同時(shí)為欠平衡鉆井提供合理、準(zhǔn)確的鉆井參數(shù)。

一、儀器設(shè)備的安裝

欠平衡鉆井過程中，鉆井液是在常規(guī)循環(huán)的基礎(chǔ)上又增加了附加循環(huán)裝置，其循環(huán)路線為：鉆井液泵→鉆具→環(huán)空→節(jié)流管匯→油氣分離器（2套）→振動(dòng)篩→附加循環(huán)罐→常規(guī)循環(huán)罐→鉆井液泵。

由于循環(huán)系統(tǒng)的改變，部分儀器設(shè)備的安裝、使用及操作需做相應(yīng)的變動(dòng)。

1、電動(dòng)脫氣器的安裝

電動(dòng)脫氣器安裝在分離器的鉆井液出口處。為保證液面的穩(wěn)定，最好使用浮子式電動(dòng)脫氣器。

2、鉆井液出口流量計(jì)的安裝

常規(guī)的鉆井液出口流量傳感器無(wú)水法正常安裝，可采用電磁流量計(jì)，以提高測(cè)量精度。

3、出口區(qū)傳感器的安裝

將原出口區(qū)的出口密度、出口溫度、出口電導(dǎo)率傳感器移至分離器后邊的鉆井液出口區(qū)，增設(shè)附加循環(huán)罐的體積傳感器，以保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4、巖屑的撈取

巖屑應(yīng)在與附加循環(huán)罐連通的振動(dòng)篩后撈取。有時(shí)巖屑樣品較少，可取振動(dòng)篩后的全部樣品。

5、遲到時(shí)間的計(jì)算

在欠平衡鉆井施工過程中，氣測(cè)遲到時(shí)間的計(jì)算與正常鉆井時(shí)的計(jì)算方法基本相似，所不同的是將原鉆井液排量改為單位時(shí)間鉆井液噴出量。計(jì)算公式為：

T遲 = 環(huán)空體積（m3） / 單位時(shí)間噴出量（m3/min）

二、欠平衡鉆井的基本過程

欠平衡鉆井成功與否關(guān)鍵是欠平衡鉆井液密度、欠壓值的確定及合理的控制。

1、參數(shù)的選定

（1）地層壓力的確定

在邊噴邊鉆的過程中，井底周圍的地層流體不斷地進(jìn)入井筒中，在剛剛關(guān)井時(shí)，檢測(cè)壓力并不等于地層壓力，只有經(jīng)過一段時(shí)間的平衡后，井底壓力才等于地層壓力。地層壓力等于關(guān)井立壓與鉆具內(nèi)鉆井液壓力之和，即

地層壓力 = 0.0098 ╳ 鉆具內(nèi)鉆井液密度 ╳ 垂深 + 關(guān)井壓力

（2）設(shè)計(jì)靜欠壓值

一般情況下，設(shè)計(jì)靜欠壓值等于關(guān)井壓力。但在施工中由于地層中的氣體進(jìn)入井筒后，在隨鉆井液上升的過程中體積膨脹，使井口壓力增大，甚至造成欠平衡鉆井無(wú)法進(jìn)行，所以將欠壓值設(shè)計(jì)的比關(guān)井壓力小一些。

（3）欠平衡鉆井液密度的確定

欠平衡鉆井液密度=（地層壓力–靜欠壓值）/（0.0098╳垂直井深）

（4）設(shè)計(jì)動(dòng)欠壓值（套壓）

動(dòng)欠壓值與環(huán)空壓耗的有關(guān)，還應(yīng)考慮到動(dòng)欠壓值的使用范圍，其計(jì)算公式為：

設(shè)計(jì)動(dòng)欠壓值（套壓） = 靜欠壓值 - 環(huán)空壓耗

2、井控過程

井控操作是根據(jù)井上套管壓力的變化，由人工控制節(jié)流閥的開啟與關(guān)閉，達(dá)到井控的目的。

在欠平衡鉆井過程中，如果套管壓力升高，此時(shí)關(guān)小節(jié)流閥，使地層憋壓，這時(shí)地層套管壓力升高，當(dāng)達(dá)到一定壓力時(shí)發(fā)生井漏，此刻套管壓力下降，下降到一定程度后，再開啟節(jié)流閥，井底發(fā)生溢流而使套管壓力回升，這樣完成了井控過程。

三、資料的應(yīng)用

實(shí)施欠平衡鉆井工藝，巖屑錄井由于地層流體侵入鉆井液中使其性能變差，致使巖屑代表性較差，若在鉆井施工中采用取心鉆進(jìn)難度較大，而且碳酸鹽巖縫洞具有明顯的非均質(zhì)性，對(duì)解釋地層具有一定的難度。利用欠平衡鉆井過程中色譜氣測(cè)數(shù)據(jù)、鉆時(shí)、鉆具放空、立管壓力、Sigma 等綜合錄井參數(shù)的變化，對(duì)油氣顯示、裂縫發(fā)育程度進(jìn)行分析與判別，從而得出正確的解釋結(jié)果。

1、錄井資料的顯示特征

（1）色譜氣測(cè)資料

色譜氣測(cè)檢測(cè)全部是經(jīng)油氣分離器分離后的鉆井液樣品，其氣測(cè)曲線具有如下特點(diǎn)：

1）一般情況下，低鉆時(shí)，全烴、烴組分含量增加，但也存在低鉆時(shí)，全烴、烴組分含量低，而高鉆時(shí)，全烴、烴組分含量反而較高的情況。

2）全烴曲線有時(shí)忽高忽低，呈鋸齒狀或小波浪型。

（2）鉆時(shí)與立壓曲線關(guān)系

在錄井過程中，一般情況下鉆時(shí)快的井段，立管壓力明顯降低。

（3）Sigma曲線顯示特征

鉆時(shí)、立壓小，Sigma值也小，反之變大。

2、資料應(yīng)用

從分析現(xiàn)場(chǎng)錄井資料出發(fā)，建立相應(yīng)的解釋方法，對(duì)資料進(jìn)行綜合解釋，以達(dá)到資料應(yīng)用的目的。

（1）建立鉆時(shí)與立管壓力的關(guān)系曲線，對(duì)地層進(jìn)行解釋

鉆時(shí)小的井段，立管壓力下降，井漏嚴(yán)重。

（2）Sigma值判斷地層

Sigma值是表征巖層骨架強(qiáng)度的參數(shù)，Sigma值越小，骨架強(qiáng)度越大，反映出地層壓力和地層孔隙越大。運(yùn)用Sigma值的變化，結(jié)合鉆時(shí)、立管壓力等參數(shù)，則可進(jìn)一步判斷地層。

（3）油氣層的發(fā)現(xiàn)與判別

欠平衡鉆井過程中的氣測(cè)錄井，采集記錄的是油氣分離器之后的鉆井液樣品，其中鉆井液所攜帶的大部分氣體被油氣分離器分離出去，使得所記錄樣品嚴(yán)重失真，對(duì)油氣層的發(fā)現(xiàn)與解釋帶來(lái)了相當(dāng)大的困難。

在欠平衡鉆井中氣測(cè)錄井常常出現(xiàn)高鉆時(shí)井段，全烴、烴組分含量較高；低鉆時(shí)井段，全烴、烴組分含量較低的情況。分析氣測(cè)錄井資料，觀察鉆井施工情況，發(fā)現(xiàn)在低鉆時(shí)井段，由于地層縫、洞發(fā)育，常發(fā)生井漏異常，鉆井中破碎的巖屑不易及時(shí)返至地面，返出的鉆井液中攜帶地層真實(shí)含氣量較少，經(jīng)油氣分離器后測(cè)量到的氣體含量呈一低值，此時(shí)檢測(cè)到的全烴、烴組分含量較低，但重組分較高。在高鉆時(shí)井段，由于地層縫、洞不發(fā)育，鉆井中破碎地層的速度較慢，使上部地層中的油氣侵入鉆井液中的含量增加，此時(shí)檢測(cè)到的全烴、烴組分含量較高。

一般情況下，進(jìn)入目的層段后，鉆時(shí)低的井段，常常是油氣顯示異常井段。當(dāng)鉆井液攜帶地層中的油氣返至地面后，大部分的氣體被油氣分離器分離，殘留在鉆井液中的油氣含量較少，一般以重?zé)N為主，所以氣測(cè)錄井檢測(cè)到的含量較少。這是低鉆時(shí)井段呈現(xiàn)全烴、烴組分含量較低的主要原因。

根據(jù)以上實(shí)際情況，對(duì)油氣層進(jìn)行解釋，要綜合其它錄井資料，抓隹其顯示特征，制定出本井段的解釋依據(jù)。

（4）鉆時(shí)異常的原因分析

在欠平衡鉆進(jìn)過程中，地層中的油、氣始終源源不斷地侵入鉆井液中，使鉆進(jìn)液密度一直低于設(shè)計(jì)值，這樣節(jié)流控制具有一定難度，套管壓力劇增，甚至無(wú)法控制，造成一種惡性循環(huán)，密度低使井底的巖屑無(wú)法正常返出，扭矩增大，導(dǎo)致鉆進(jìn)速度明顯降低。這是在欠平衡鉆井中鉆時(shí)較大的主要原因。

四、問題討論

由于各個(gè)探區(qū)的實(shí)際情況有所不同，井與井之間存在著差異，施工中規(guī)律性較差，難度較大，給綜合錄井資料解釋帶來(lái)了很大的誤差。

1、色譜氣測(cè)取樣誤差

欠平衡鉆井中色譜氣測(cè)的樣品全部是經(jīng)油氣分離器分離后的鉆井液樣品。鉆井液中所含地層中的油氣大部分被分離出去，所以氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)是一相對(duì)含量，影響因素較多，氣測(cè)解釋誤差較大。

2、測(cè)量數(shù)據(jù)誤差

由于附加循環(huán)管線均為高壓密封的，使常規(guī)的鉆井液出口流量傳感器無(wú)法正常安裝，鉆井液噴出量數(shù)據(jù)誤差較大，遲到時(shí)間不準(zhǔn)，常常需要人工進(jìn)行計(jì)算、校準(zhǔn)。

3、巖屑錄井的誤差

由于鉆井液密度較低，返出的巖屑代表性較差，有時(shí)巖屑樣品數(shù)量較少，巖屑錄井存在差誤差。