碳酸鹽巖儲層鉆井液漏失情況下流體性質(zhì)識別方法研究

侯振學，宋光建，韓東春，王冬冬，張 璋，劉世偉

(1 中海油田服務股份有限公司油田技術事業(yè)部,河北廊坊 065201；2.中國石油新疆油田公司)

碳酸鹽巖儲層鉆井液漏失情況下流體性質(zhì)識別方法研究

侯振學1，宋光建2，韓東春1，王冬冬1，張 璋1，劉世偉1

(1 中海油田服務股份有限公司油田技術事業(yè)部,河北廊坊 065201；2.中國石油新疆油田公司)

碳酸鹽巖儲層裂縫、孔洞發(fā)育，鉆井過程中鉆井液漏失嚴重，導致油氣層電阻率降低，利用測井資料判別儲層流體性質(zhì)的難度大;對鉆井液漏失的成因及鉆井液漏失對電阻率的影響進行了研究，并通過對大量漏失井段的漏失量、測錄井特征進行分析，總結了交會圖法、泥漿電阻率法、錄井氣測分析法三種適用于鉆井液漏失情況下的流體性質(zhì)判別方法。在實際工作中將這三種方法結合，可有效地識別碳酸鹽巖儲層流體性質(zhì)。

碳酸鹽巖儲層；鉆井液漏失；流體性質(zhì)識別

碳酸鹽巖儲層受后期成巖作用及構造作用影響較大[1-3]，孔洞、裂縫非常發(fā)育，在鉆井過程中往往出現(xiàn)鉆井液漏失。在實際工作中，測井解釋評價儲層流體性質(zhì)主要依靠電阻率，在碳酸鹽巖儲層中主要為雙側向測井電阻率[4-5]。然而，雙側向測井探測范圍相對較淺，在鉆井液漏失的情況下，所測電阻率為泥漿與地層流體混合電阻率甚至全部為泥漿電阻率，造成油氣層電阻率明顯降低[6-7]，而且在鉆井液漏失的情況下，為了降低測井過程中的風險，測井項目較少，這就對測井流體性質(zhì)識別造成了很大的影響。這種情況下的流體性質(zhì)識別目前國內(nèi)外尚無相關研究，因此，本文以X地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲層為例，針對鉆井液漏失情況下的流體性質(zhì)如何識別展開研究。

1 漏失成因分析

造成鉆井液漏失的原因，除了泥漿密度較高、鉆速過快等工程原因之外[8-9]，與地層自身的原因也是分不開的。本文根據(jù)鉆井、錄井及測井資料，結合前人研究成果[10-12]，根據(jù)地層因素將鉆井液漏失分為以下三種類型。

(1)滲透型漏失：漏失量較小，一般在幾方至十幾方左右，漏速較慢，一般小于5 m3/h。根據(jù)常規(guī)測井及成像測井資料分析，這種情況下孔隙度相對較小，一般小于5%，孔隙類型主要為孔隙型儲層， 在成像測井資料上主要呈暗色斑狀特征。

(2)裂縫型漏失：通過成像測井資料分析，天然裂縫和泥漿壓裂縫發(fā)育的地層往往造成鉆井液的漏失。受多期次構造運動及溶蝕作用影響，天然裂縫多與地層孔洞溝通，造成泥漿大規(guī)模漏失，一般100～1000 m3，漏失速度較快，一般大于10 m3/h；而泥漿壓裂縫多發(fā)育在致密灰?guī)r層段，漏失規(guī)模較小，一般小于100 m3。天然縫和泥漿壓裂縫在成像測井上很容易識別，天然縫主要呈暗色正弦線，泥漿壓裂縫主要呈對稱分布的暗色直線，延伸較長。因為泥漿壓裂縫多發(fā)育在非儲層段，因此本文指的裂縫型漏失主要是指天然裂縫引起的鉆井液漏失。

(3)溶洞型漏失：主要由成巖作用形成的溶洞引起，漏失量多大于1000 m3，漏失速度很快，一般在20 m3/h以上。在漏失的同時，往往伴隨著鉆頭放空、鉆時降低等情況。常規(guī)測井表現(xiàn)為明顯擴徑，聲波時差、中子測量值大幅增加，密度值大幅降低，孔隙度多大于10%；成像測井上主要呈暗色塊狀特征。

2 鉆井液漏失對電阻率的影響

在沒有鉆井液漏失的情況下，碳酸鹽儲層中的流體性質(zhì)通過電阻率可以較好識別[13-14]。以X地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲層為例，油氣層電阻率較高，一般大于100 Ω·m，而含水層電阻率一般小于100 Ω·m，純水層電阻率基本在10 Ω·m以下。但是在鉆井液漏失的情況下，如果依靠這種解釋經(jīng)驗，往往會造成解釋結論的錯誤。以XA井為例(圖1)，該井在鉆至6410.00 m時，漏失鉆井液1 240 m3，電阻率為30～60 Ω·m，如果不考慮鉆井液漏失的影響，很容易將該層解釋為含水層，但是該井后期試油證實流體為純油氣層，不含水。

圖1 XA井漏失井段電性特征

通過對該地區(qū)漏失層段電阻率進行統(tǒng)計，滲透型漏失對電阻率影響較小，電阻率多在100 Ω·m以上，一般不影響流體性質(zhì)識別。但是對于溶洞型和裂縫型漏失，油氣層電阻率明顯較低，多小于100 Ω·m，含水層電阻率也在近似的電阻率范圍，這樣就對流體性質(zhì)識別造成了一定的困難。

3 流體性質(zhì)識別方法

通過以上的研究可知，在發(fā)生溶洞型和裂縫型漏失時，根據(jù)電阻率很難探測到原狀地層信息。如果不考慮漏失的影響，很容易將油氣層錯誤地解釋為含水層；如果考慮漏失的影響，如此低的電阻率也無法判斷儲層是否含水，給流體性質(zhì)評價帶來很大困難。

3.1 交會圖法

交會圖法是測井識別中常用的一種方法[15]，通過對不同參數(shù)進行交會，可以發(fā)現(xiàn)不同流體性質(zhì)的分布規(guī)律。通過對測井前鉆井液漏失量與深側向電阻率進行交會(圖2)，可以發(fā)現(xiàn)油氣層與水層具有不同的分布規(guī)律。

對于水層，因其礦化度較高，不論漏失量多少，電阻率一般小于10 Ω·m，含水層電阻率一般10～20 Ω·m；而油氣層，在發(fā)生漏失時，電阻率普遍要降低，一般電阻率隨漏失量增加而降低，漏失量小于100 m3時，電阻率大于100 Ω·m，受影響較小；在漏失量100～1000 m3時，電阻率20～100 Ω·m；在漏失量大于1000 m3時，電阻率低于20 Ω·m，與含含水層在相似范圍內(nèi)。因此，依靠電阻率很難識別流體性質(zhì)，需要結合其他方法。

圖2 X地區(qū)漏失井段漏失量與電阻率交會圖

總結發(fā)現(xiàn)，漏失量與地層流體的可壓縮性有關，氣層的可壓縮性較強，油層次之，水層最差，因此純水層漏失量低，一般小于200 m3，而油氣層漏失量較大(圖2)。通過對漏失量與產(chǎn)氣量進行交會(圖3)可看出漏失量與產(chǎn)氣量具有明顯的正相關性。漏失量較小時說明儲層流體可壓縮性較差，當漏失量較大時，說明儲層以可壓縮性流體為主，這在一定程度上可以輔助流體性質(zhì)判斷。

圖3 X地區(qū)漏失量與產(chǎn)氣量關系

3.2 泥漿電阻率法

泥漿電阻率測井(WRM)是碳酸鹽巖儲層測井項目中的必測項目，多與雙側向測井一起測量，以往在識別流體性質(zhì)方面并未引起重視。通過研究發(fā)現(xiàn)，當儲層發(fā)生漏失，鉆井液進入儲層，必然有一部分地層流體被替換進入井筒，地層液體與井筒流體交換使得泥漿電阻率出現(xiàn)變化。可直接測量出不同深度點的井眼泥漿電阻率值，流體性質(zhì)不同，造成泥漿電阻率反應不同。通過對X地區(qū)漏失井段泥漿電阻率統(tǒng)計并結合測試情況分析，發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律，可對流體性質(zhì)識別提供幫助。

(1)當儲層為油氣層，油氣進入井筒，使得井筒內(nèi)泥漿電阻率局部范圍內(nèi)迅速升高。以XL井為例(圖4)，該井在鉆至6 079 m時，發(fā)生鉆井液漏失，至測井前累計漏失485 m3。該井泥漿電阻率在漏失點附近迅速升高，說明地層油氣進入井筒。后期該井段試油證實為油氣層。

(2)當儲層為水層，地層水進入井筒，使得井筒局部范圍內(nèi)的泥漿電阻率快速降低。以XM井為例(圖5)，該井在鉆至6 184 m時，發(fā)生鉆井液漏失，至測井前累計漏失185 m3。該井泥漿電阻率在漏失點附近快速降低，說明地層水進入井筒。后期該井段試油證實為水層。

圖4 鉆井液漏失情況下油氣層泥漿電阻率特征

圖5 鉆井液漏失情況下水層泥漿電阻率特征

(3)當儲層為含水油氣層或者油水同層，油水混合流體進入井筒，由于油氣水的分異作用，儲層頂部泥漿電阻率升高，儲層底部的泥漿電阻率局部降低。以XN井為例，該井在鉆至6 801 m時，發(fā)生鉆井液漏失，至測井前累計漏失45 m3。該井泥漿電阻率在儲層頂部有一定升高，底部降低，說明上部主要為地層油氣進入井筒，下部為地層水進入井筒。后期該井段試油證實為油水同層。

3.3 氣測錄井分析法

錄井氣測是一種直接測量地層中天然氣含量及組成的地球化學測井方法[16]。通過對大量漏失井氣測總結發(fā)現(xiàn)，在鉆遇儲層發(fā)育段發(fā)生井漏時，無論是油氣層還是水層均有一定氣測顯示，但兩者氣測顯示從氣測形態(tài)、烴比值等方面具有明顯差異。油氣層氣測全烴值高，組分全，氣測形態(tài)為箱狀，重烴相對含量較穩(wěn)定，烴比值幅度差異穩(wěn)定變化；水層或含水層氣測全烴值有高有低，氣測形態(tài)一般為尖峰狀或指狀，烴比值不穩(wěn)定。

利用對氣測顯示形態(tài)、重烴含量、烴比值等錄井氣測信息進行分析，可以作為一種非常有效的輔助手段，來判斷漏失井段儲層流體性質(zhì)。另外，錄井過程中的泥漿氯離子含量突然上升、地層返出鹽水、泥漿電導率上升等情況都可以輔助判別儲層含水。

4 結論

碳酸鹽巖儲層受后期成巖作用及構造作用影響大，孔洞縫發(fā)育，鉆井過程中易出現(xiàn)鉆井液漏失現(xiàn)象；鉆井液漏失造成油氣層低阻，對測井解釋過程中的流體性質(zhì)識別造成很大影響。通過對X地區(qū)奧陶系近百口井漏失層段測井、錄井資料的詳細研究，總結了交會圖法、泥漿電阻率法以及錄井氣測法對流體性質(zhì)進行識別，可以有效的識別油氣層及水層。在實際工作中將這三種方法結合，獲得了很好的效果，對當前碳酸鹽巖儲層的測井解釋具有指導意義。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)02-0126-04

2014-09-29

侯振學，碩士，1986年生，2011年畢業(yè)于西南石油大學礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事測井解釋及儲層評價等方面的研究工作。

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