二氧化碳氣體的檢測、識別及評價

李瑞林

（大慶鉆探工程公司地質錄井一公司，黑龍江大慶163411）

二氧化碳氣體的檢測、識別及評價

李瑞林*

（大慶鉆探工程公司地質錄井一公司，黑龍江大慶163411）

隨著勘探的不斷進行，CO2氣體越來越受到人們的重視，但該種氣體的錄井檢測、識別與評價難題已逐漸顯現，主要表現為顯示分層困難，而且顯示與產能不能很好匹配，給氣層評價造成了很大難度。從CO2檢測影響因素分析入手，建立了一套儲層CO2氣錄井顯示識別方法，可以區分顯示真假、確定顯示厚度、幅度，判斷CO2氣相對含量，提高了CO2氣顯示識別能力；確認了評價評價參數，準確求取了鉆井液含氣量，從而對深層CO2氣層進行了有效的評價。

二氧化碳氣體；檢測；識別；評價

1　概述

松遼盆地具有典型的斷陷層富氣、坳陷層富油“層樓式”油氣聚集特點，在深層勘探過程中證實斷陷層烴類氣中大量混入CO2，從5%一直到100%都有分布［1］。

一些井試氣獲得了較高產的CO2氣流，可是錄井卻未發現明顯的CO2異常，隨著松遼盆地北部深層勘探的深入，錄井識別與解釋CO2氣層的困難逐步顯現出來。總體上主要表現為：CO2錄井顯示反映不靈敏，異常顯示分層困難，顯示與產能不匹配，造成解釋評價難度很大。

2　二氧化碳氣錄井檢測方法

二氧化碳檢測分析主要手段是二氧化碳氣測分析儀。按檢測原理分為2種：一種是熱導式氣體分析儀；另一種是紅外線氣體分析儀。

2.1熱導分析

熱導式氣體分析儀在測量氣體組分時，熱敏元件吸附被測量氣體，其電導率和熱導率就會發生變化，元件的散熱狀態也就隨之改變，當鉑線圈感知元件狀態后電阻會相應變化，電橋平衡被破壞而輸出電壓，通過對電壓的測定即可得到氣體測量結果。

2.2紅外線分析

這種分析儀只用一個光源、一個測量室、一個紅外線傳感器就能完成氣體濃度的測量。利用一定頻率的紅外線照射不同濃度的CO2氣體而產生不同的輻射能量，通過檢測輻射能量的變化，從而得到相應CO2氣體的濃度值。

3　二氧化碳氣錄井檢測環境影響因素分析

一般來說，CO2氣儲集狀態分為游離狀態、溶解狀態和吸附狀態3種。CO2氣進入鉆井液后，游離氣以氣泡形式與鉆井液混合，然后逐漸溶于鉆井液中，還有被鉆碎的巖屑吸附著與鉆井液混合。CO2進入鉆井液的方式歸納為：破碎氣、擴散氣、壓差氣（接單根氣和后效氣）、再循環氣。

3.1鉆井液藥品

一些特殊鉆井液處理劑對氣測錄井會產生不同程度的影響，在目前的鉆井過程中，鉆井液中要根據不同的鉆井施工需求，加入一定數量的鉆井液處理劑。

3.2鉆井液體系

松遼盆地北部深層鉆井使用的鉆井液一般為有機硅鉆井液體系和水包油鉆井液體系。這2種鉆井液中都含有大量的水，CO2一般以微弱結合的水合物形式存在，填隙形式存在為輔，一小部分形成碳酸（H2CO3）。碳酸在堿的作用下，能生成酸式碳酸鹽M（HCO3）2和碳酸鹽MCO3（M代表二價金屬）。鉆井時，鉆井液酸堿度必須維持在一個偏堿性的狀態，pH值保持在9左右。為了維持這樣一個偏堿性的狀態，鉆井時特別是鉆遇CO2時就必須不斷往鉆井液中加入堿性添加劑，由于加入堿的不均勻性，這就有可能造成CO2錄井出現低值或無值的現象。

3.3儲層性質及地層流體

儲集層滲透性的對氣體檢測影響可分為2種情況：其一是當鉆井液柱壓力大于地層壓力時，鉆井液發生超前滲濾。由于鉆井液濾液的沖洗作用，向地層深處擠跑了一部分油氣，使進入鉆井液的油氣含量減少氣測錄井異常顯示值降低。其二是當鉆井液柱壓力小于地層壓力時，儲集層的滲透濾越高，進入鉆井液中的油氣含量越多，氣測錄井異常顯示值越高。

地層水由于水型和礦化度不同，也會對儲層中CO2產生影響。

3.4工程因素

（1）井眼直徑。進入鉆井液中的CO2氣，其中一部分是來自被鉆碎的巖屑中，由于鉆頭直徑的不同，破碎巖石的體積和速度不同，單位時間破碎巖石體積與鉆頭直徑成正比。因此，當其它條件一定時，鉆頭直徑越大，破碎巖石體積越多，進入鉆井液中的油氣含量越多，氣測錄井異常顯示值越高。

（2）鉆速。在相同的地質條件下，鉆速越大，單位時間破碎巖石體積越大，進入鉆井液中的油氣含量越多。

（3）鉆井液排量。氣測錄井異常顯示值的高低與鉆井液排量有著密切關系，鉆井液排量越大，鉆井液在井底停留的時間越短，通過擴散和滲濾方式進入鉆井液中的油氣含量相對減少，氣測錄井異常顯示值降低。

3.5檢測條件

目前，在井口至導管口之間是一個半封閉的系統，含氣鉆井液在這個區間流動時，部分氣體逸散，逸散的量與鉆井液含氣飽和度和鉆井液粘度有關，氣體的散失導致氣測顯示值下降。

3.6其它因素

一直以來，沒有把CO2作為主體勘探對象，造成對CO2檢測儀器的選擇及使用上可能還存在一些人為的問題，這也是造成CO2識別與評價困難的因素之一。另外CO2檢測儀本身易受現場錄井條件和分析樣品的潔凈度影響較大，容易發生氣室污染，從而使測量值出現漂移。

4　二氧化碳氣層識別與評價

隨著近年來大慶勘探的逐步深入，勘探的對象更加多樣，勘探區塊的氣水關系越來越復雜，徐深圍子地區深層火山巖儲層巖性復雜多變、儲層流體多樣、氣水關系也較為復雜，在火山巖儲層流體性質識別方面存在較大困難［2］，對CO2氣層識別評價技術提出了更高的要求。

4.1儲層二氧化碳氣顯示識別

（1）CO2氣真假顯示判斷。當錄井現場發現CO2氣檢測值異常后，及時收集氣測資料和鉆井液資料，經過初步分析，去偽存真后，排除檢測儀器和鉆井液添加劑對檢測值的影響，確定是否為氣測顯示。

（2）CO2氣顯示層劃分：

①基值的確定。根據實測二氧化碳值，通過數理統計回歸的方法，對連續超過4m深度范圍，氣測對數值波動在0.15范圍內數據進行回歸計算，得出此深度段基值數據，將所有查找的基值段連接即為二氧化碳氣測數據基值。

②顯示層厚度的劃分。以二氧化碳數據曲線來識別劃分解釋層，利用烴類氣體的敏感性，作為CO2輔助分層的標志，采用半幅點法來劃分氣測顯示層的頂界底界深度，分層判斷標準如表1所示。

表1　CO2分層判斷標準

（3）顯示層氣測值求取及顯示程度劃分。對劃定的異常顯示層井段求取其氣測基值、最大值、最小值、平均值。通過對CO2氣檢測值的校正處理，可以劃分CO2氣顯示程度。利用灌滿系數可以輔助判斷CO2氣顯示程度。灌滿系數（Wd）是指氣測顯示厚度比儲層有效厚度，在相同鉆井條件下，氣測顯示厚度大，Wd值高，反映儲層含氣性好，氣測顯示厚度薄，Wd值小，反映儲層含氣性差。

4.2二氧化碳氣層評價

（1）CO2儲層物性識別評價。dcs指數除與鉆井參數有關外，還與地層本身特性有直接關系：是否欠壓實，巖石堅硬致密程度，另一方面它還反映地層孔隙裂縫發育程度。生產實踐也表明：通常情況下，鉆遇不同巖性及物性的儲層，其dcs指數是不同的。dcs指數越小，反映巖石的可鉆性越好，地下巖層越疏松，巖石裂縫、孔隙越發育，即巖石物性越好；相反dcs指數越大，反映巖石的可鉆性越差，地下巖層越致密堅硬，巖石裂縫、孔隙越不發育，即巖石物性越差。

（2）二氧化碳氣層評價參數求取。通過對徐深氣田儲層巖芯分析資料的研究，巖芯孔隙度分析資料與錄測井解釋孔隙度進行比較，以及測井、錄井參數與巖芯孔隙度關系曲線，優選有效孔隙度模型。經單層錄測井計算有效孔隙度與巖芯分析有效孔隙度對比，選用密度曲線參數與巖芯分析有效孔隙度建立的解釋孔隙度模型相關性最好。

CO2氣鉆井液含氣量是鉆井液中鉆井氣在地面條件下的濃度。由于CO2氣的特殊性和CO2分析儀的局限性，不能采取烴類氣體Gt求取方法。實驗是在常壓下往反應釜注入不同體積的CO2氣與鉆井液充分混合，反應釜鉆井液含氣量與現場井筒鉆井液含氣量一致，因此可以用實驗數據求取鉆井液含氣量Gt。

鉆井液含氣量為：

式中：Gt——氣液循環裝置內鉆井液含氣量，%；

vg——注入氣樣的體積，L；

v0——整個循環系統的容積，L；

cg——注入氣樣濃度，%。

通過前面實驗數據和現場錄井資料分析，影響鉆井液含氣量Gt分析的主要因素包括：鉆井液溫度、鉆井液粘度、鉆井液含氣飽和度。

排除它影響因素，經過鉆井液基值校正，利用鉆井液溫度、鉆井液粘度、鉆井液含氣飽和度和實驗測定的CO2檢測值，可以建立一系列三參數圖版，通過某口井鉆井液資料可以查得鉆井液粘度和溫度，對CO2氣測資料進行校正處理，求得校正后的CO2檢測值，通過三參數圖版，利用插值法可以求取鉆井液含氣量Gt。

5　結束語

針對二氧化碳氣測錄井環境復雜性，結合二氧化碳井錄井資料、物理化學性質資料分析，確定了二氧化碳氣測錄井環境影響因素，并對CO2檢測值進行了系統連續的校正處理，較大地提高了二氧化碳氣測資料應用性。建立了一套儲層二氧化碳氣錄井顯示識別方法，可以區分顯示真假、確定顯示厚度、幅度，判斷二氧化碳氣相對含量，提高了二氧化碳氣顯示識別能力。利用氣測資料、測井資料、巖芯分析資料等求取其它評價參數，從而對深層二氧化碳氣層進行了有效的評價。

［1］王盛鵬，羅霞，孫粉錦，等.松遼盆地CO2氣藏的形成與分布特征［J］.西安石油大學學報：自然科學版，2011，26（1）：22-28.

［2］張可操，曹鳳俊.深層天然氣井氣水層錄井解釋評價方法探討［J］.石油天然氣學報：江漢石油學院學報，2005，27（5）：728-731.

TP212

A

1004-5716（2016）04-0061-03

2015-04-17

李瑞林（1967-），男（漢族），山東壽光人，助理工程師，現從事生產運行管理工作。