遲到時間對儲集層流體性質(zhì)評價的影響分析與對策

張建斌 苑仁國

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司)

0 引 言

氣測錄井可以隨鉆連續(xù)檢測鉆井液中烴類組分的含量，是早期發(fā)現(xiàn)油氣層的重要手段之一，也是目前應(yīng)用最為廣泛的錄井方法之一。氣測數(shù)據(jù)作為發(fā)現(xiàn)及評價油氣層的第一手資料，在儲集層流體解釋、儲集層界面識別以及生物降解程度分析等方面都發(fā)揮了重要作用[1]。氣測錄井資料質(zhì)量直接影響鉆探作業(yè)的進行以及油氣層評價效果。理論上，氣測曲線形態(tài)特征是地層油氣信息的客觀反映，但實際上，由于氣測數(shù)據(jù)的測量具有滯后性，氣測曲線易受遲到時間影響而出現(xiàn)異常形態(tài)，若不能及時發(fā)現(xiàn)很容易造成對儲集層及儲集層流體性質(zhì)的誤判。為此，通過對氣測錄井的基本原理以及常見氣測曲線異常類型的分析，深入剖析氣測曲線異常形態(tài)的形成原因，并提出相應(yīng)的規(guī)避及校正方法，提高了氣測資料在儲集層流體解釋中的可信度，同時提高了錄井綜合解釋的符合率。

1 氣測數(shù)據(jù)的采集流程

在鉆井施工中，氣測數(shù)據(jù)的采集流程主要分為以下幾個步驟(圖1)：(1)地層巖石被鉆頭破碎形成的巖屑及其內(nèi)的油氣等物質(zhì)隨鉆井液從井底A上升返到井口B，所需時間即為遲到時間T；(2)鉆井液經(jīng)高架槽C流至脫氣器D處，所用時間為鉆井液管線時間T1；(3)氣體經(jīng)脫氣器脫出通過氣管線E到達(dá)錄井房氣測分析儀F，所用時間為氣管線時間T2。

圖1 氣測數(shù)據(jù)采集流程示意

錄井系統(tǒng)記錄的氣測數(shù)據(jù)對應(yīng)深度位置始終滯后于鉆頭鉆進深度位置，總的滯后時間為T+T1+T2。首先按時間順序把采集到的氣測數(shù)據(jù)連續(xù)保存在時間數(shù)據(jù)庫中，然后根據(jù)井深與滯后時間的關(guān)系從時間數(shù)據(jù)庫讀取對應(yīng)氣測數(shù)據(jù)，從而建立井深與氣測數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系。通常，鉆井液管線時間T1與氣管線時間T2是相對穩(wěn)定的，而遲到時間T受井眼環(huán)空狀態(tài)影響，具有較大不確定性，容易造成氣測曲線的異常。

2 遲到時間對氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)的影響分析

氣測分析儀從鉆井液中檢測到的氣測值主要由循環(huán)氣、非儲集層氣及儲集層氣組成(圖2)。循環(huán)氣是指殘留在鉆井液中的烴類氣體，又可稱為氣測背景氣。在鉆進過程中，地層巖石被鉆頭破碎成巖屑，巖石孔隙中的烴類氣體進入鉆井液隨之返出井口并被檢測出來。儲集層巖石與非儲集層巖石所對應(yīng)的氣測值分別為儲集層氣與非儲集層氣，因孔隙中所含烴類氣體量存在差異，在相同鉆井條件下，兩者氣測特征不同。一般情況下，儲集層氣測值隨儲集層含油氣性的變化而變化，循環(huán)氣與非儲集層氣則相對穩(wěn)定。此外還有單根氣、后效氣、烴源巖氣等，在此不予過多論述。

根據(jù)大量實際鉆井案例，遲到時間對氣測錄井曲線形態(tài)的影響主要分為兩種情況：第一種是勻速鉆進條件下遲到時間的校正不準(zhǔn)確導(dǎo)致氣體與深度的錯位；第二種是非勻速鉆進條件下，如儲集層的鉆時相對更小的條件下，遲到時間的校正不準(zhǔn)確導(dǎo)致氣體與深度的錯位，同時氣測曲線的形態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確識別儲集層及儲集層流體性質(zhì)。在實際鉆井過程中，第二種情況更為常見。

圖2 鉆進過程中鉆井液內(nèi)主要烴類氣體組成

2.1 勻速鉆進條件下

錄井系統(tǒng)根據(jù)井深與滯后時間的關(guān)系從時間數(shù)據(jù)庫讀取每米地層對應(yīng)氣測數(shù)據(jù)，從而建立井深與氣測數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(圖3)。當(dāng)實際的遲到時間(T實際)與理論計算的遲到時間(T理論)一致時，錄井儀錄取的氣測值與儲集層相對應(yīng)；當(dāng)T實際>T理論時，儲集層氣還沒有返出到井口，錄井系統(tǒng)按照理論計算的遲到時間提前錄取了氣測數(shù)據(jù)，導(dǎo)致氣測曲線相對于儲集層井段向下錯位；同理，當(dāng)T實際

在勻速鉆進的情況下，遲到時間的誤差只會造成氣測曲線在深度剖面上的上下平移，而不會使氣測曲線的整體形態(tài)及厚度發(fā)生變化。

圖3 勻速鉆進條件下氣測曲線理論模型

2.2 非勻速鉆進條件下

在通常情況下，相對于非儲集層而言，儲集層的可鉆性更好，其鉆速要大于非儲集層段的鉆速。此時，遲到時間的誤差在造成氣測曲線與儲集層段錯位的同時，還會造成氣測曲線整體形態(tài)及厚度發(fā)生變化(圖4)。

假設(shè)在儲集層段的鉆時為1 min/m，在非儲集層段的鉆時為3 min/m，儲集層段厚度為12 m。當(dāng)T實際=T理論時，氣測曲線形態(tài)正常，錄井解釋油氣層12 m。當(dāng)T實際>T理論時，為便于計算，假設(shè)T實際-T理論=6 min，此時錄井系統(tǒng)將會提前6 min在時間剖面上對儲集層段氣測值進行歸位，也就是將上部非儲集層段用時6 min鉆進的2 m氣測曲線歸位到儲集層段的6 m中，相應(yīng)地也就將儲集層段下部6 m的儲集層氣測曲線歸位到下部非儲集層段的2 m地層中，造成氣測曲線“緩升急降”的異常特征?；跉鉁y曲線與鉆時綜合分析，上部解釋干層6 m、下部解釋油層8 m，錄井解釋儲集層變厚了，但是油層的厚度相比實際變薄了。相反，當(dāng)T實際

圖4 非勻速鉆進條件下氣測曲線理論模型

3 校正方法

獲取準(zhǔn)確的氣測數(shù)據(jù)是后期解釋工作的基礎(chǔ)，氣測錄井曲線異常形態(tài)容易導(dǎo)致對儲集層及儲集層流體性質(zhì)的誤判，所以必須保證遲到時間的準(zhǔn)確性[2]。傳統(tǒng)的遲到時間校正方法是通過投電石測返出電石氣的時間來校正遲到時間，但是該方法存在諸多弊端，如電石氣容易干擾油氣顯示判斷，氣測基值較高時電石氣不明顯等[3-6]。實際上，在鉆進過程中，不同井段井眼擴大率是不斷變化的，所以需要實時跟蹤遲到時間的變化。

通過氣測曲線的特征校正遲到時間能做到實時校正，因為氣測數(shù)據(jù)在時間剖面上具有連續(xù)性，即在正常的鉆井液循環(huán)過程中，氣測分析儀能夠持續(xù)檢測到來自鉆井液的油氣信息。通常情況下，儲集層段氣測值>非儲集層段氣測值>循環(huán)段氣測值。通過時間剖面與深度剖面參數(shù)特征對比的方法，在氣測錄井時間剖面上，利用不同條件下氣測值相對高低可以快速判斷各深度對應(yīng)的氣測值及其對應(yīng)時間點(圖2)，對氣測錄井時間剖面細(xì)分出儲集層段、非儲集層段以及循環(huán)段，并與系統(tǒng)計算的遲到深度進行對比，即可快速判斷遲到時間的誤差量。

對于氣測曲線已經(jīng)產(chǎn)生異常的井段，若無油氣顯示可以適當(dāng)忽略，而存在油氣顯示的井段必須進行遲到深度氣測值校正，以減小遲到時間誤差的影響。

4 應(yīng)用實例

本文利用上述方法，分別對非勻速鉆進條件下實際遲到時間小于理論遲到時間和實際遲到時間大于理論遲到時間的兩種情況進行遲到時間校正。

4.1 實際遲到時間小于理論遲到時間

從BZ-X井氣測錄井時間剖面可以看出(圖5)，在1 830～1 890 m井段鉆遇3層較好油氣層。從鉆時數(shù)據(jù)可以看出，Ⅰ號層(1 835～1 839 m井段)為儲集層特征，但Ⅰ號層的遲到深度并沒有對應(yīng)儲集層氣測峰值，而是相對滯后了3.5 min，說明實際遲到時間比理論遲到時間小3.5 min。通過對氣測形態(tài)分析可知，Ⅱ號層(1 855～1 859 m井段)、Ⅲ號層(1 871～1 874 m井段)同樣滯后了3.5 min。由于砂巖儲集層與泥巖夾層的鉆時差距較大，遲到時間的誤差導(dǎo)致儲集層段氣測曲線整體向上錯位同時變薄，對儲集層及儲集層流體的解釋產(chǎn)生了干擾。通過在時間剖面上校正遲到深度并重新讀取氣測值，得到了校正后的氣全量。校正后錄井解釋與測井解釋符合度較高(圖6)。

4.2 實際遲到時間大于理論遲到時間

從SZ-Y井氣測錄井時間剖面可以看出(圖7)，在1 512～1 560 m井段鉆遇較好的油氣層。當(dāng)開始讀取1 513 m氣測值時，氣測曲線為下降趨勢，說明還處于循環(huán)氣階段，證明實際遲到時間大于理論遲到時間，通過氣測曲線的分類以及與遲到深度對比發(fā)現(xiàn)實際的遲到時間相比理論值大5 min。導(dǎo)致儲集層段氣測曲線整體向下錯位同時變薄，對儲集層及儲集層流體的解釋產(chǎn)生了干擾。通過在時間剖面上校正遲到深度并重新讀取氣測值，得到了校正后的氣全量。校正后錄井解釋與測井解釋符合度較高(圖8)。同時可以看出，井段1 539～1 540 m、1 560～1563 m兩個薄層鉆進過程中，前后均為循環(huán)氣或高鉆時地層氣，在時間剖面上形成了孤立的點，可作為遲到時間對比的標(biāo)準(zhǔn)層。

圖5 BZ-X井氣測錄井時間剖面

圖6 BZ-X井氣測錄井深度剖面

圖7 SZ-Y井氣測錄井時間剖面

圖8 SZ-Y井氣測錄井深度剖面

5 結(jié) 論

遲到時間是影響氣測錄井資料應(yīng)用的重要因素，遲到時間校正不準(zhǔn)確會導(dǎo)致儲集層及儲集層流體性質(zhì)的誤判。通過遲到時間對氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)影響機理及其對儲集層流體解釋影響的分析，確定了氣測錄井曲線異常的原因，提出了基于時間剖面與深度剖面參數(shù)特征對比的方法來校正遲到時間與氣測數(shù)據(jù)，大幅提高了氣測資料在儲集層流體解釋中的可信度，同時提高了錄井綜合解釋的符合率。

在鉆進過程中，井眼擴大率是處于動態(tài)變化的，通過時間剖面與深度剖面參數(shù)特征對比，把氣測曲線分成儲集層氣、非儲集層氣及循環(huán)氣等不同部分，與系統(tǒng)計算的遲到深度進行對比可快速判斷遲到時間的誤差量，可通過不斷微調(diào)遲到時間來提高氣測錄井?dāng)?shù)據(jù)的質(zhì)量。同時，鑒于鉆井液管線時間T1、氣管線時間T2設(shè)置不合理對氣測錄井曲線所產(chǎn)生影響與遲到時間問題相似，同樣需要引起注意。