綜合錄井氣測后效影響因素分析

關(guān)慶華

（大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司資料采集一分公司，黑龍江大慶163000）

1 概述

地質(zhì)錄井在油氣勘探及開發(fā)中發(fā)揮重要作用，綜合錄井儀是地質(zhì)錄井的核心裝備之一，氣測是綜合錄井儀的一項(xiàng)重要采集參數(shù)，對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣顯示、評(píng)價(jià)儲(chǔ)層含油氣性及監(jiān)測工程異常具有重要意義[1]。氣測后效是氣測異常的一種形式，后效異常值的大小、幅度、持續(xù)時(shí)間等能夠在一定程度反映儲(chǔ)層含油氣性及地層能量，是儲(chǔ)層解釋評(píng)價(jià)的重要參數(shù)[2]。在實(shí)際錄井過程中，氣測后效容易受到起下鉆等因素的影響，使得后效準(zhǔn)確歸位難度大[3]。因此，分析氣測后效的影響因素，提高后效氣歸位的準(zhǔn)確性，對(duì)于儲(chǔ)層解釋評(píng)價(jià)具有重要意義。

2 氣測后效原理

當(dāng)油氣層被鉆穿后，儲(chǔ)層能量充足，在地層壓力驅(qū)動(dòng)下，儲(chǔ)層中油氣進(jìn)入鉆井液中，在氣液兩相中由于存在密度差，氣體發(fā)生上竄，并隨著鉆井液循環(huán)被帶到井口，經(jīng)脫氣器脫氣后，最后被色譜儀檢測到。氣測后效值大小、幅度、持續(xù)時(shí)間與地層能量有關(guān)，地層能量越大，后效持續(xù)時(shí)間越長，儲(chǔ)層含油氣性好，氣測后效值越大。通過對(duì)氣測后效的分析，能夠評(píng)價(jià)已鉆開油氣層的含油氣性、原始地層壓力、儲(chǔ)層物性等，是儲(chǔ)層精細(xì)解釋的依據(jù)，為下部勘探?jīng)Q策提供參考。

由于后效氣是鉆開油氣層后檢測到的，具有一定滯后性，準(zhǔn)確利用后效氣的基礎(chǔ)是對(duì)氣測后效進(jìn)行準(zhǔn)確歸位，將當(dāng)前井深處檢測到的氣測后效恢復(fù)到原始地層中，然后對(duì)后效持續(xù)時(shí)間、幅度、烴類氣體組份等進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層精細(xì)評(píng)價(jià)[4]。

后效氣從生成到被氣相色譜檢測到經(jīng)過幾個(gè)階段，首先是起鉆過程中提拉鉆頭，對(duì)井筒有抽汲作用，使得井筒中壓力降低，在壓差作用下，地層中烴類物質(zhì)進(jìn)入井筒中，形成后效氣；其次，起下鉆過程中鉆井液處于靜止?fàn)顟B(tài)，烴類氣體在浮力作用下，與鉆井液發(fā)生滑脫效應(yīng)，后效氣會(huì)發(fā)生上浮運(yùn)移一段距離，這個(gè)過程稱為油氣上竄。

如圖1所示，最后，在下鉆過程中，鉆頭達(dá)到后效氣以下位置后，由于鉆具體積占據(jù)一定的空間，會(huì)對(duì)鉆井液有一個(gè)排替效果，鉆井液會(huì)攜帶后效氣向上運(yùn)移一段距離，這個(gè)過程稱為鉆具排替效應(yīng)[5]。鉆具排替效應(yīng)如圖2所示，當(dāng)鉆具下入原始?xì)馇忠韵潞?，由于鉆具的排替，鉆井液會(huì)上移，活動(dòng)氣侵面上移一段距離，并且隨著鉆具的下入，上移距離變長。后效氣產(chǎn)生及運(yùn)移的這幾個(gè)過程，都會(huì)影響后效氣的準(zhǔn)確歸位計(jì)算，在計(jì)算過程中，需要考慮后效氣的運(yùn)移，將后效氣上竄及鉆具排替導(dǎo)致的上移距離剔除掉，才能得到準(zhǔn)確的歸位結(jié)果。

圖1 后效氣上竄示意圖

圖2 鉆具排替效果示意圖

3 氣測后效計(jì)算方法

后效氣應(yīng)用的基礎(chǔ)是對(duì)后效進(jìn)行準(zhǔn)確歸位，而在后效歸位過程中，油氣有一個(gè)上竄的過程，為了準(zhǔn)確計(jì)算油氣上竄距離，需要準(zhǔn)確計(jì)算油氣上竄速度V1，鉆井液靜止時(shí)間T1，這段時(shí)間內(nèi)后效上竄距離H1為V1×T1；循環(huán)鉆井液后，假設(shè)鉆井液循環(huán)速度V2，開始循環(huán)到檢測到后效時(shí)間為T2，這段時(shí)間后效氣運(yùn)移的距離H2為V2×T2，后效氣上竄距離和隨鉆井液運(yùn)移距離是最主要的考慮因素，在不考慮鉆具排替及后效氣在鉆井液中滑脫運(yùn)移的情況下，后效歸位深度H近似等于上竄距離和運(yùn)移距離之和（H1+H2）。在后效歸位深度計(jì)算過程中，鉆井液循環(huán)速度V2可以通過遲到時(shí)間計(jì)算得到，鉆井液上竄速度V1是后效歸位的關(guān)鍵，目前常用的計(jì)算方法有遲到時(shí)間法和體積法。

3.1 遲到時(shí)間法計(jì)算油氣上竄速度

通過遲到時(shí)間來計(jì)算油氣上竄速度的方法需要先準(zhǔn)確計(jì)算遲到時(shí)間，可以通過投放標(biāo)志物等方法來得到準(zhǔn)確的遲到時(shí)間T，假設(shè)儲(chǔ)層原始深度為H，則鉆井液上返速度V2=H/T。鉆井液靜止時(shí)間為T1，開泵循環(huán)到后效氣被檢測到時(shí)間為T2，則后效氣隨鉆井液循環(huán)到到井口的距離為H2=T2×H/T，可得后效氣上竄高度為H1=H-H2=H(1-T2/T)，由此，可以得到后效氣上竄速度V1=H1/T1=H(1-T2/T)/T1。

以上即為遲到時(shí)間法計(jì)算上竄速度V1，這種方法是已知后效具體層位，然后通過遲到時(shí)間計(jì)算上竄速度V1，得到V1后，可以對(duì)后效氣進(jìn)行歸位計(jì)算，得到后效氣深度剖面數(shù)據(jù)。

3.2 體積法計(jì)算油氣上竄速度

體積法計(jì)算后效氣上竄速度方法是根據(jù)鉆井液循環(huán)排量與井筒容積來計(jì)算的，首先假定后效氣原始層位深度H，鉆井液循環(huán)排量穩(wěn)定，排量大小為Q，開始循環(huán)鉆井液到后效氣見顯示時(shí)間為T2，此時(shí)，向井筒內(nèi)泵入的鉆井液體積為Q·T2，假設(shè)井眼環(huán)空單位容積為q，則泵入鉆井液后，后效氣返回井口運(yùn)移的距離H2=Q·T2/q，由此可以求得后效氣靜止?fàn)顟B(tài)下上竄距離H1=H-H2=H-Q·T2/q，后效氣靜止時(shí)間為T1，此時(shí)，可以求得后效氣上竄速度V1=H1/T1=（H-Q·T2/q）/T1。

以上即為后效氣上竄速度的體積計(jì)算法，該方法考慮泵入井筒內(nèi)的鉆井液體與被排替出的鉆井液體積相等，先計(jì)算出后效上返運(yùn)移的距離，然后計(jì)算出后效氣上竄距離，最后求得后效氣上竄速度。這種計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)是不考慮遲到時(shí)間，缺點(diǎn)是受到井壁垮塌、縮徑等影響，井眼環(huán)空大小會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致鉆井液運(yùn)移距離計(jì)算受到影響。

4 影響因素

從上述分析表明，后效氣從產(chǎn)生，到靜止?fàn)顟B(tài)下發(fā)生上竄，再到隨鉆井液循環(huán)到井口被檢測到，經(jīng)歷了以上幾個(gè)階段。在對(duì)后效氣進(jìn)行準(zhǔn)確歸位時(shí)，需要計(jì)算后效氣上竄速度、后效氣上返速度等，無論是遲到時(shí)間法還是體積法，都會(huì)受到多種影響因素，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性受到影響。

（1）遲到時(shí)間法計(jì)算后效上竄速度的影響因素。遲到時(shí)間法首先要準(zhǔn)確計(jì)算遲到時(shí)間，通?？梢愿鶕?jù)井身結(jié)構(gòu)、鉆具情況及鉆井液排量等參數(shù)得到一個(gè)理論的遲到時(shí)間，但這個(gè)遲到時(shí)間可能與實(shí)際遲到時(shí)間存在差別，必須通過投放標(biāo)準(zhǔn)物的方法對(duì)遲到時(shí)間進(jìn)行校正。此外，在鉆井液上返過程中，由于氣液兩相存在密度差，后效氣在鉆井液中會(huì)發(fā)生滑脫效益，即后效氣會(huì)發(fā)生上浮，在實(shí)際計(jì)算過程中，沒有考慮滑脫效益，利用鉆井液上返速度代替后效氣上返速度，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不夠精確。

（2）體積法計(jì)算后效上竄速度的影響因素。體積法計(jì)算的關(guān)鍵是假定泵入和排出的鉆井液體積守恒，由此來計(jì)算后效氣上返的距離。在這個(gè)過程中，會(huì)受到幾個(gè)因素影響，首先是泵入鉆井液體積計(jì)算時(shí)，通常開關(guān)泵過程中，泵排量難以恒定，由此會(huì)導(dǎo)致泵入鉆井液體積計(jì)算不準(zhǔn)確；其次是井徑不規(guī)則，受到井眼垮塌、縮徑等影響，井眼環(huán)空單位體積會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致根據(jù)泵入鉆井液體積計(jì)算后效氣上返距離不夠準(zhǔn)確；最后是后效氣上返過程中，沒有考慮氣液兩相的滑脫效益，使得計(jì)算結(jié)果不夠準(zhǔn)確。

5 結(jié)束語

地質(zhì)錄井在油田勘探與開發(fā)中發(fā)揮重要作用，綜合錄井獲取的氣測后效數(shù)據(jù)是評(píng)價(jià)油氣層、分析儲(chǔ)層含油氣性及地層能量的重要依據(jù)。后效歸位的準(zhǔn)確性對(duì)于分析評(píng)價(jià)儲(chǔ)層至關(guān)重要，在實(shí)際的計(jì)算過程中，要分析各種影響因素，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行校正，提高后效歸位的準(zhǔn)確性，發(fā)揮地質(zhì)錄井在在油田勘探與開發(fā)中的重要作用。