繩索取芯鉆進工藝對氣測錄井的影響

張裕虎 曲鵬程

（黑龍江省煤田地質測試研究中心，黑龍江 哈爾濱 150046）

1 引言

繩索取芯鉆進工藝具有地質效果良好、生產效率高、鉆進成本低等優點，在煤層氣參數井施工中得到了廣泛的應用。作為鉆進過程中實時監測煤層氣最佳方法的氣測錄井，以直觀、連續、快速、靈敏等特點測量鉆井液中烴類氣體含量的變化反應地層中烴類的聚集與組成情況，往往與取芯鉆進工藝相結合，但氣測數據從采集到分析都會受諸多因素的影響，其中地質因素是無法改變的；儀器設備經過定期標定、校準可最大限度消除影響；繩索取芯鉆進工藝，與常規鉆進相比，增加了取芯作業環節[1-4]。本文將結合實例，從取芯作業和泥漿泵排量兩個方面探討繩索取芯鉆進工藝對氣測錄井的影響。

2 取芯作業對氣測錄井影響

2.1 取芯作業基本流程

繩索取芯鉆進工藝是在回次終了，巖芯裝滿取芯內管時，不提升全套鉆具而是用帶鋼絲繩的打撈器從鉆桿中把取芯內管提出，待把巖芯取出后又從鉆桿中把取芯內管投入孔底的鉆進方法[5]。

取芯作業一般可分為：投放打撈器、上提取芯內管、投放取芯內管到位三個步驟；整個作業過程停泵，鉆井液處于相對靜止狀況。

2.2 取芯作業影響的主要表現

取芯作業過程對氣測錄井的影響主要表現在以下兩個方面：

（1）后效氣造成的假異常

井筒內靜止的鉆井液經過取芯作業后開泵循環，聚集在井筒中的氣體隨鉆井液一起返至井口，形成后效氣，這樣可能會造成假的異常顯示[6]，為現場劃分異常層段以及后續資料處理帶來不便。

（2）氣測數據斷點

色譜分析的全烴與組分數據均來源于鉆井液所攜帶的井中氣體。停鉆取芯時，鉆井液不再循環，氣測數據不再實時反應井中狀況，形成時間上的斷點。

2.3 取芯作業影響的原因分析

黑龍江地區煤層氣參數井SY-5采用XY-8B型巖芯鉆機，立軸有效方入4.00m、鉆桿單長3.00m，一般情況下每鉆進3.00m就會停鉆取芯，取芯作業次數隨井深的增加而增加。該過程所需時間也與井深成正比，隨著井深增加，整個取芯作業過程所耗時間會不斷增加。在某些特殊情況下，取芯內管不能順利提出或放下，會使作業時間相應延長，同時鉆井液靜止時間也會相應增長，而且每次停鉆都會造成氣測數據斷點。

取芯作業影響氣測錄井的直接原因在于作業過程中鉆井液的相對靜止，具體分析其產生原因主要有以下幾點：

（1）鉆井液長時間與目的層接觸，地層中所含氣體會在欠平衡狀態下不斷向井內鉆井液中擴散；

（2）提升取芯內管時的抽汲作用會加快地層氣體的擴散；

（3）取芯作業過程，需要停鉆停泵，鉆井液不再循環處于靜止狀態，泥漿槽中液面下降，電脫不再脫漿，色譜分析所得為空氣基值；即便還會脫漿，也是鉆井液中殘留氣體，不再具有實際意義，從而造成數據在時間上的斷點。

3 泥漿泵排量對氣測錄井影響

繩索取芯鉆進工藝所采用XY-8B型巖芯鉆機施工的井徑一般較小，多在Φ96mm左右。為提高取芯率還會要求達到高轉速低泵量，與其配套的泥漿泵排量、泵壓均較小。煤層氣參數井SY-5泥漿泵具體參數見表1。

表1 NBB型泥漿泵部分技術參數

3.1 泥漿泵排量影響的主要表現

泥漿泵排量對氣測錄井的影響主要表現在鉆井液遲到時間上。

遲到時間計算公式如下：

式中：

t-遲到時間，min；

V-環空體積，m3；

Q-排量，m3/min；

D-鉆頭直徑，m；

d-鉆桿外徑，m；

h-井深，m；

由上式可知，遲到時間與井深成正比，與排量成反比。隨井深的增加，泥漿泵壓力會不斷增加，排量相應降低，遲到時間也會逐漸加長。

3.2 泥漿泵排量影響的原因分析

SY-5井目的層段氣測遲到時間為24～28min，平均鉆時為38min，平均每回次3.00m鉆進時間為114min。

鉆進結束，停泵，每回次下部井段會有半米以上的氣測數據未能及時采集，經過一個取芯作業周期后，由于后效氣影響，再經色譜分析的數據會與實鉆過程中的氣測數據存在一些偏差。若本回次結束后循環不充分，未將遲到井深循環至當前井深，再考慮到泥漿泵排量過小，后效氣影響持續時間較長，將會對下回次上部井段氣測值也有一定的影響：上部氣測值將會是地層實際氣體含量與后效氣累計之和，較實際偏大。

與此同時，全烴實時監測的功能也受到一些影響，不能有效實時監測井下狀況，預防井涌、井噴等事故效果也將會減弱。

4 結論

（1）提升巖芯內管前，應盡量繼續循環鉆井液，直到該回次氣測數據取全。

（2）根據設計井深，配備適當的泥漿泵，以縮短遲到時間，減少循環時間。

（3）在回放整理氣測數據時，要剔除假值，只留取地層真實氣測值。