基于遲到時(shí)間的氣測(cè)曲線形態(tài)異常校正方法

么春雨 張建斌 苑仁國 魏雪蓮

(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

鉆井作業(yè)過程中，受地層巖性、鉆井液性能及井斜等因素影響，造成井徑不規(guī)則，且某些井段存在嚴(yán)重的擴(kuò)徑或縮徑現(xiàn)象[1]。當(dāng)錄井系統(tǒng)設(shè)置的井徑擴(kuò)大率[2]與實(shí)際情況不符時(shí)，會(huì)造成錄井遲到時(shí)間不準(zhǔn)確，在巖性綜合圖上表現(xiàn)為氣測(cè)曲線與儲(chǔ)集層段的深度“錯(cuò)位”。通常在巖性綜合圖上平移氣測(cè)曲線來進(jìn)行校正，但在儲(chǔ)集層與其上下地層的鉆時(shí)不同時(shí)，這種校正方法是錯(cuò)誤的[3]，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層含油豐度造成很大影響。通過對(duì)時(shí)間庫氣測(cè)曲線及遲到深度的研究，建立了遲到深度標(biāo)尺平移法，用于校正遲到時(shí)間的同時(shí)，也可以校正深度庫氣測(cè)曲線。

1 時(shí)間庫中的遲到深度與氣測(cè)曲線

錄井過程中存在兩個(gè)數(shù)據(jù)庫：一個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)庫，一個(gè)深度數(shù)據(jù)庫[4]。時(shí)間數(shù)據(jù)庫錄井是以時(shí)間為軸線，記錄井深、鉆井參數(shù)及氣測(cè)數(shù)據(jù)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，主要指導(dǎo)工程作業(yè)；而深度數(shù)據(jù)庫錄井是在時(shí)間數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，以井深為軸線，提取與地層巖性相關(guān)的參數(shù)，如ROP(鉆時(shí))、Tg(全烴)及組分等數(shù)據(jù)，主要用于指導(dǎo)地質(zhì)作業(yè)。研究發(fā)現(xiàn)，在遲到時(shí)間對(duì)氣測(cè)曲線形態(tài)的影響中，遲到深度起到了紐帶作用。

1.1 遲到時(shí)間與遲到深度的關(guān)系

遲到時(shí)間一般指鉆井過程中鉆頭處巖屑從井底返出到井口所用的時(shí)間[5]。遲到深度是井口處返出的巖屑所對(duì)應(yīng)當(dāng)時(shí)鉆頭處井深，可以通過遲到時(shí)間換算得到(以整米計(jì)量)。在時(shí)間庫中，巖屑的返出時(shí)間點(diǎn)減去遲到時(shí)間，就是當(dāng)時(shí)鉆頭鉆進(jìn)的時(shí)間點(diǎn)，與之對(duì)應(yīng)的深度就是遲到深度。在泵排量一定的情況下，遲到深度與遲到時(shí)間的關(guān)系是一一對(duì)應(yīng)的。

1.2 遲到深度對(duì)氣測(cè)曲線的影響

時(shí)間庫氣測(cè)曲線是鉆井過程中實(shí)時(shí)分析井筒返出鉆井液中地層氣體組分和含量值，對(duì)應(yīng)的遲到時(shí)間為實(shí)際遲到時(shí)間(t實(shí))，而遲到深度標(biāo)尺所對(duì)應(yīng)的是錄井遲到時(shí)間(t錄)。在不考慮鉆時(shí)的情況下，當(dāng)錄井遲到時(shí)間大于實(shí)際遲到時(shí)間，時(shí)間庫遲到深度標(biāo)尺下移，深度庫上表現(xiàn)為氣測(cè)曲線的上移；當(dāng)錄井遲到時(shí)間小于實(shí)際遲到時(shí)間，時(shí)間庫遲到深度標(biāo)尺上移，深度庫上表現(xiàn)為氣測(cè)曲線的下移(圖1)。

在儲(chǔ)集層與其上下地層鉆時(shí)不同的情況下，時(shí)間庫中同樣的氣測(cè)曲線對(duì)應(yīng)遲到深度刻度稀疏時(shí)(鉆時(shí)變大)，在深度庫上表現(xiàn)為氣體曲線形態(tài)的變窄；對(duì)應(yīng)遲到深度刻度密集時(shí)(鉆時(shí)變小)，在深度圖上表現(xiàn)為氣測(cè)曲線形態(tài)的變寬(圖2)。

綜上可見，遲到時(shí)間不準(zhǔn)確，必然引起時(shí)間庫遲到深度標(biāo)尺與氣測(cè)曲線不匹配，進(jìn)而造成深度庫氣測(cè)曲線深度的“錯(cuò)位”及“形變”。時(shí)間庫遲到深度的校正，一方面向前可以校正遲到時(shí)間，另一方面向后也可以校正深度庫氣測(cè)曲線。

圖1 錄井遲到時(shí)間對(duì)深度庫氣測(cè)曲線的影響

圖2 不同鉆時(shí)遲到深度對(duì)深度庫氣測(cè)曲線的影響

2 時(shí)間庫遲到深度標(biāo)尺平移法

渤海油田地層中常見的儲(chǔ)集層是砂巖，其疏松且孔隙發(fā)育，是地層氣聚集的有利場(chǎng)所；非儲(chǔ)集層一般是泥巖，由于壓實(shí)作用，使泥巖孔隙中的大部分地層水和氣體排出，故泥巖堅(jiān)硬且含氣量較低。在時(shí)間庫中依據(jù)氣測(cè)曲線形態(tài)可以分為四種類型：地層儲(chǔ)層氣、地層非儲(chǔ)層氣(背景氣)、循環(huán)氣、空氣(圖 3)。“儲(chǔ)層氣”是指存在于儲(chǔ)集層中的大量氣體，鉆頭破碎儲(chǔ)集層后，這股氣隨鉆井液返出到井口，被氣測(cè)設(shè)備分析記錄，時(shí)間庫中氣測(cè)曲線呈現(xiàn)山峰狀高值；“背景氣”是鉆頭破碎泥巖后，鉆井液攜帶少量氣體返出到井口，被氣測(cè)設(shè)備分析記錄，時(shí)間庫中氣測(cè)曲線呈現(xiàn)低值，且比較平穩(wěn)；“循環(huán)氣”是指工程上，停止鉆進(jìn)，循環(huán)鉆井液，使井底連續(xù)上返巖屑出現(xiàn)間斷，循環(huán)期間出鉆頭上返的鉆井液中無地層巖屑和氣體，時(shí)間庫中記錄的這段鉆井液的氣測(cè)曲線呈緩慢下降低洼狀；“空氣”是指工程上，鉆臺(tái)關(guān)停鉆井液泵，使返出槽液面立即下降，脫氣器只能抽吸空氣，時(shí)間庫中氣測(cè)曲線呈快速下降低洼狀，最低值接近于零。前兩種氣測(cè)曲線形態(tài)與地層相關(guān)，后兩種氣測(cè)曲線形態(tài)與工程作業(yè)相關(guān)。

圖3 時(shí)間庫中四種氣測(cè)曲線及遲到深度特征

與這四種氣測(cè)曲線形態(tài)相對(duì)應(yīng)，遲到深度也存在一定的特征變化。

(1)時(shí)間庫中的“儲(chǔ)層氣”，由于儲(chǔ)集層砂巖較疏松，鉆速較快，故遲到深度點(diǎn)之間較緊密。

(2)時(shí)間庫中的“背景氣”，由于泥巖致密堅(jiān)硬，對(duì)應(yīng)鉆速較慢，故遲到深度點(diǎn)之間較稀疏。

(3)時(shí)間庫中的“循環(huán)氣”，通常是由于工程上停鉆并沒有停泵，間斷了井底鉆頭上下相鄰的兩個(gè)整米深度點(diǎn)的連續(xù)上返，這兩個(gè)相鄰的遲到深度點(diǎn)間隔時(shí)間被拉長(zhǎng)，拉長(zhǎng)的時(shí)間等于循環(huán)時(shí)間，循環(huán)前的遲到深度點(diǎn)在氣測(cè)曲線下降的拐點(diǎn)附近，循環(huán)后的遲到深度點(diǎn)在氣測(cè)曲線上升的拐點(diǎn)附近，循環(huán)完后接下一根鉆桿立柱繼續(xù)鉆進(jìn)，故接立柱(PC)遲到深度往往接近于循環(huán)后的遲到深度點(diǎn)。

(4)時(shí)間庫中的“空氣”，由于停泵造成返出槽液面立刻變化，與遲到時(shí)間無關(guān)，它影響的是目前返出到井口的兩個(gè)遲到深度點(diǎn)，且兩個(gè)遲到深度點(diǎn)間隔時(shí)間被拉長(zhǎng)，所拉長(zhǎng)的時(shí)間等于關(guān)泵時(shí)間。

通過四種類型氣測(cè)曲線與遲到深度的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析可知：“儲(chǔ)層氣”呈高峰型，且對(duì)應(yīng)的遲到深度點(diǎn)密集，特征明顯；“循環(huán)氣”呈緩慢下降低洼狀，對(duì)應(yīng)遲到深度點(diǎn)拉長(zhǎng)，特征也比較明顯；“背景氣”曲線平直，不易判斷遲到深度是否存在問題；而“空氣”與遲到時(shí)間無關(guān)。故遲到深度標(biāo)尺平移法是在時(shí)間庫中，依據(jù)“儲(chǔ)層氣”上升和下降半幅點(diǎn)對(duì)應(yīng)遲到深度標(biāo)尺刻度變密集的起終點(diǎn)，“循環(huán)氣”下降點(diǎn)對(duì)應(yīng)鉆進(jìn)中斷遲到深度點(diǎn)，上升點(diǎn)對(duì)應(yīng)接立柱遲到深度點(diǎn)，對(duì)遲到深度標(biāo)尺進(jìn)行平移校正， 其中平移量就是遲到時(shí)間的誤差值，據(jù)此即可對(duì)遲到時(shí)間進(jìn)行校正。

3 應(yīng)用實(shí)例

渤海灣盆地渤中凹陷某評(píng)價(jià)井BZXX-3井錄井過程中，巖性剖面綜合圖上井段1 835～1 839 m儲(chǔ)集層附近的氣測(cè)Tg(全烴)曲線高峰段發(fā)生了深度偏移， 在井深1 834 m 處存在“高尖”，含量值大于10%，之后Tg曲線緩慢下降，現(xiàn)場(chǎng)解釋該儲(chǔ)集層為含油水層。

發(fā)生這種“偏移”一定是由于錄井設(shè)置的遲到時(shí)間不準(zhǔn)確造成的，在時(shí)間庫中復(fù)查該段氣測(cè)曲線與遲到深度的對(duì)應(yīng)關(guān)系(圖4)：遲到深度點(diǎn)1 835～1 839 m密集段滯后于“儲(chǔ)層氣”高峰段；遲到深度點(diǎn)1 834 m、1 835 m之間拉伸段滯后于“循環(huán)氣+空氣”低洼段；接立柱位置的遲到深度位于“儲(chǔ)層氣”中，滯后于“循環(huán)氣+空氣”向“儲(chǔ)層氣”過渡的拐點(diǎn)。由此總結(jié)出該段錄井設(shè)置遲到時(shí)間大于實(shí)際遲到時(shí)間。

時(shí)間庫中該段儲(chǔ)層氣明顯在其中上部夾了一段循環(huán)氣和空氣，造成這種氣測(cè)曲線形態(tài)變化的原因與工程作業(yè)有關(guān)。

(1)鉆進(jìn)過程中，鉆頭剛揭開少部分儲(chǔ)集層，恰好這根立柱已經(jīng)鉆完，之后循環(huán)攜砂一段時(shí)間，循環(huán)完井口連接好下一根立柱，繼續(xù)鉆開該儲(chǔ)集層。

圖4 BZXX-3井時(shí)間庫遲到深度校正

(2)上返過程中，儲(chǔ)集層頂部少量?jī)?chǔ)層氣先上返，接著是循環(huán)氣，最后是中下部大量?jī)?chǔ)層氣。

(3)檢測(cè)過程中，最先達(dá)到井口的少量?jī)?chǔ)層氣造成時(shí)間庫記錄的氣測(cè)曲線小幅抬升，接著檢測(cè)到循環(huán)氣，氣測(cè)曲線緩慢下降，但檢測(cè)分析快結(jié)束時(shí)，又恰好鉆臺(tái)接立柱停泵作業(yè)，返出槽液面立即下降，故循環(huán)氣末尾段由空氣代替，最后檢測(cè)到該儲(chǔ)集層中下部大量?jī)?chǔ)層氣，造成曲線隨即大幅上升。

了解時(shí)間數(shù)據(jù)庫氣測(cè)曲線變化原因后，依據(jù)儲(chǔ)層氣、循環(huán)氣及接立柱位置與遲到深度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，平移遲到深度標(biāo)尺，使氣測(cè)曲線與遲到深度匹配，這樣時(shí)間數(shù)據(jù)庫氣測(cè)曲線再向深度數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)化時(shí)，深度數(shù)據(jù)庫中的氣測(cè)曲線就會(huì)得到校正。校正后Tg曲線形態(tài)飽滿，解釋為油層，糾正之前現(xiàn)場(chǎng)解釋，與鉆后電測(cè)解釋結(jié)論一致(圖5)。時(shí)間數(shù)據(jù)庫遲到深度標(biāo)尺平移量為5 min，由此使錄井系統(tǒng)設(shè)置的遲到時(shí)間減去5 min，保證了后續(xù)錄井作業(yè)資料質(zhì)量。

圖5 BZXX-3井深度庫氣測(cè)曲線校正

4 結(jié)束語

錄井設(shè)置的遲到時(shí)間與實(shí)際不符時(shí)，會(huì)造成巖性剖面中氣測(cè)曲線與儲(chǔ)集層位置發(fā)生“錯(cuò)位”的現(xiàn)象，同時(shí)也因儲(chǔ)集層與上下地層鉆時(shí)的不同引起氣測(cè)曲線形態(tài)的失真，故氣測(cè)曲線的校正必須基于遲到時(shí)間的校正。遲到時(shí)間的校正可以在時(shí)間數(shù)據(jù)庫中平移遲到深度標(biāo)尺，使之與四類氣測(cè)曲線相匹配，平移量就是遲到時(shí)間的誤差值?；谶t到時(shí)間的氣測(cè)曲線形態(tài)異常的校正就是通過時(shí)間數(shù)據(jù)庫遲到深度的校正，來達(dá)到深度數(shù)據(jù)庫氣測(cè)曲線校正目的。校正后氣測(cè)曲線利于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)儲(chǔ)集層含油豐度做出準(zhǔn)確判斷。