井徑補(bǔ)償密度模板的論證及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用

董剛健

（核工業(yè)二〇八大隊(duì)，內(nèi)蒙古 包頭014010）

相關(guān)規(guī)范中物探參數(shù)孔需要先擴(kuò)孔再成井測(cè)量，所以擴(kuò)孔后井徑很大，本文中鉆孔處于鄂爾多斯沉積盆地，普通鉆孔井徑大和垮孔情況時(shí)有發(fā)生，在這種情況下，即便是通過補(bǔ)償密度的方法對(duì)再成井進(jìn)行測(cè)量，其井徑大及垮空位置，也勢(shì)必會(huì)對(duì)密度曲線造成一定影響，其對(duì)于分析地層、解釋巖性、統(tǒng)計(jì)物性參數(shù)有很大影響，使之不能真實(shí)反映地層情況，所以研究這個(gè)模板在本文鉆孔中的應(yīng)用有一定作用。鄂爾多斯盆地及周邊地區(qū)交通位置圖如圖1所示。

圖1 鄂爾多斯盆地及周邊地區(qū)交通位置圖

1 物理因素對(duì)于密度測(cè)井影響

在常規(guī)情況下，井眼變化不夠規(guī)則、井徑數(shù)值偏大時(shí)，必定會(huì)對(duì)測(cè)量數(shù)值產(chǎn)生一定的影響，其反映出曲線的數(shù)值通常小于于正常數(shù)值，但在密度值上不能低于泥漿的密度值。在測(cè)量方法上，鑒于密度測(cè)井屬于孔隙度測(cè)井的范疇之內(nèi)，在測(cè)量中因不同地層的密度差異，對(duì)于伽馬光子的吸收能力和散射能力又各不相同，導(dǎo)致補(bǔ)償密度儀所接收到反饋的伽馬光子的計(jì)數(shù)率也會(huì)產(chǎn)生一定的差異[1]。在測(cè)井過程中，受地層介質(zhì)因體積、密度等物理因素的影響，散射伽馬射線的能力和強(qiáng)度也會(huì)隨之發(fā)生變化，體積、密度越大，其散射強(qiáng)度就越低；體積、密度越小，散射強(qiáng)度就越大。受其影響，密度曲線在不同地層的數(shù)值也會(huì)產(chǎn)生一定差異，即在孔隙度越大、滲透性越好的地層中，其數(shù)值越低，反之則越高。因此，在補(bǔ)償密度儀等測(cè)量?jī)x器遇到貼合井壁不緊密、井壁表面不規(guī)則、井壁出現(xiàn)垮塌或擴(kuò)徑等因素干擾時(shí)，伽馬源散射伽馬射線是通過井徑大的地方的井液作為介質(zhì)傳到接收器，因?yàn)榫后w積密度小，所以測(cè)量出得密度值比真實(shí)地層密度小。

2 公式的求得

影響密度測(cè)井的井徑變化情況分為2種：①井徑變化的層段長(zhǎng)度大于密度儀器長(zhǎng)源距到短源距的距離（10 cm）；②井徑變化的層段長(zhǎng)度小于密度儀器長(zhǎng)源距到短源距的距離，井壁小塌陷對(duì)于密度曲線的影響在測(cè)井中出現(xiàn)的概率小，影響也較小。第一種情況較多，而且有修正圖版，所以本文將詳細(xì)討論第一種情況。

在探測(cè)過程中，探測(cè)的通常由泥漿和地層組成，在出現(xiàn)井塌、不規(guī)則井壁的情況下，密度測(cè)量值ρa(bǔ)為泥漿密度ρn和地層真密度ρb的綜合反映，即：

式（1）中：GD（d）是井內(nèi)泥漿對(duì)密度測(cè)井值提供的一個(gè)系數(shù)。

由公式（1）可以求出地層真密度ρb，即：

式（2）中的ρa(bǔ)由密度測(cè)井提供，ρn亦可測(cè)量。這樣，只要求得GD（d）就可獲得ρb。斯倫貝謝公司的井徑修正密度模板如圖2所示，其縱坐標(biāo)為密度校正值Δρ，即：Δρ=ρb-ρa(bǔ)。

圖2 密度測(cè)井的井徑校正圖板

想要得出GD（d）必須要已知井內(nèi)充滿液體或者是氣體的密度ρn。在鄂爾多斯盆地測(cè)井前，都會(huì)用泥漿充滿井內(nèi)并用密度儀測(cè)出井內(nèi)的泥漿密度，所以ρn是已知的。ρn測(cè)得以后，可以求得GD（d），即：

計(jì)算出每一采樣點(diǎn)的系數(shù)GD（d），把井徑的函數(shù)以幾何因子的方式，通過數(shù)學(xué)擬合的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，擬合結(jié)果為：

式（3）中：W為7.525 5；B為1.216 5；dn為9×2.54 cm。

擬合結(jié)果如表1所示。通過計(jì)算反映的情況看，擬合公式推演結(jié)果比較理想，這樣在ρn已知的條件下，將（3）代入式（2）就可由密度測(cè)量值經(jīng)井徑修正求得地層真密度。

表1 幾何因子值及其誤差

GD1（d）為利用擬合公式求得的第k個(gè)采樣點(diǎn)的幾何因子值。由公式（3）得：如果d≤dn時(shí)，則GD（d）=0，即不需要做井徑修正；當(dāng)d略大于dn時(shí)，認(rèn)為（dn/d）B≈1。此時(shí)GD（d）≈7.525 5×ln（d/dn），即GD（d）與d成對(duì)數(shù)關(guān)系；求d的偏導(dǎo)數(shù)，得：

圖3 井徑修正密度的幾何因子模板

3 修正實(shí)例分析

鄂爾多斯盆地中新時(shí)代的地層表如表2所示。

表2 鄂爾多斯盆地中新時(shí)代的地層表

利用擬合公式應(yīng)用到一些鉆孔進(jìn)行分析，選出了以下3個(gè)典型鉆孔的曲線來說明應(yīng)用后的結(jié)果。鉆孔ZK-55如圖4所示。圖4（a）是修正前的曲線，在畫橫線的位置上密度曲線峰值下半部分受井徑影響明顯偏低，導(dǎo)致利用對(duì)應(yīng)的電阻率曲線很難分析此段地層情況，然后本文利用擬合公式算出的密度曲線。如圖4（b）所示，在修正后和對(duì)應(yīng)的電阻率曲線形態(tài)比較吻合，根據(jù)地區(qū)地層結(jié)構(gòu)分析此處應(yīng)解釋為鈣質(zhì)砂巖。

圖4 鉆孔ZK-55

鉆孔ZK-16如圖5所示。圖5（a）為物探參數(shù)孔修正之前的曲線，因?yàn)槲锾絽?shù)孔成井步驟是先成井，之后擴(kuò)孔到設(shè)計(jì)層位，然后測(cè)井，最后下套管。所以擴(kuò)孔之后測(cè)井整孔大部分井徑偏大，大小適合擬合曲線的適用范圍。圖5（d）為適合修正范圍（井徑（9～20）×2.54 cm）的曲線修正后的效果，修正后為統(tǒng)計(jì)物性參數(shù)、解釋巖性和分析地層起到相應(yīng)的作用。

圖5 鉆孔ZK-16

鉆孔ZK-17如圖6所示。圖6（a）和圖6（b）分別為井徑小于修正范圍（井徑（9～20）×2.54 cm）的曲線修正的前后，修正后密度曲線過于平滑，不夠準(zhǔn)確，不能使用，所以本文求得的修正范圍還是比較科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

圖6 鉆孔ZK-17

4 結(jié)論

采用井徑補(bǔ)償密度模板在本地區(qū)小井徑鉆孔上應(yīng)用是科學(xué)、可行、實(shí)用的，本文利用本模板修正后的密度曲線在參數(shù)孔擴(kuò)孔后、一些井內(nèi)出現(xiàn)垮孔和某段井徑過大地方都有較好的效果，對(duì)于物探測(cè)井解釋巖性，統(tǒng)計(jì)物性參數(shù)和對(duì)比、分析沉積環(huán)境等方面都有良好的應(yīng)用。

5 今后展望

對(duì)于測(cè)井井徑影響密度的情況，每個(gè)鉆孔都有發(fā)生，根據(jù)實(shí)際情況決定是否有必要進(jìn)行修正處理，以得到更符合地層實(shí)際情況的曲線，更好地分析地層和井下情況。