綜合錄井參數的工程與地質應用

王立峰(長慶工程監督處，陜西 西安 710018)

0 引言

錄井作業現場中需要使用到綜合錄井儀，該儀器的組成部件較多，因此使得其結構相對復雜，能實現的功能特性也相對強大，其主要負責作業的有效系統包括傳感器、檢測烴類輕體等，在計算機技術調配下，可完善錄井作業。錄井儀采集到的參數數據是鉆井工程中的一手信息，可準確反映出鉆井勘探期間的各類工程隱患及地質情況，方便勘探錄井作業進行，不僅能第一時間發現地下油氣資源，還可結合現場經驗得出有效工程技術，促進鉆井工程保持安全、高效性。

1 綜合錄井參數概述

在綜合錄井儀使用階段，因其結構復雜，所以能達成更多功能上的技術展現，以傳感器系統為基礎，可在應用期間獲取更多錄井參數，為井下勘探作業提供技術支持。傳感器系統內部劃分為較多類型，不同的傳感器結構能發揮出不同作用，比如常見的有泵沖、力壓、大鉤負荷等類型，傳感器采集數據信號后，可以將其轉化為電信號，最終便可匯聚到計算機系統內，再經由計算得出準確的綜合錄井參數。參數的使用在鉆井工作中能發揮出較大作用，比如井下的工程操作情況有無異常、實時監測油氣數據等，因此為了發揮出不同參數下的準確性，需要在綜合錄井儀應用前確保其內部傳感器系統的工作狀態保持良好，以此保障綜合錄井參數的精準度。

2 綜合錄井參數工程中的應用

2.1 參數類型及分析

在綜合錄井參數應用中，存在較多實際意義，比如出口流量參數是將單位時間內鉆井液體積做以計算分析，由此便可判斷井下是否發生井涌、井漏等危害。參數的種類較多，包括進出口溫度、密度、電導率，還有氣體流量、壓力、濕度等表達形式，不同參數起到的實際意義不同，但皆能完善井下工程信息，提高工程安全性能。參數能起到的實際作用，主要是為了監測井下環境有無異常，比如井噴、堵水眼、卡鉆、鉆頭失效、水浸等危害是否發生，根據參數變化，可總結出危害發生時的具體規律，如下所示。

當井下發生井涌、氣浸等危害時，可知鉆井液在入口流量輸入穩定下，出口流量數值較入口流量有明顯增加趨勢，則可判斷為上述危害。其具體表現中，會發生池體積增大、液體密度減小等現象，另外電導率也將會發生明顯變化趨勢，會顯著降低。

鉆具異常危害下，通常指的是井下鉆具發生異常運行情況，比如減震器或刺鉆具失效，具體分析綜合錄井參數，當泵沖不變，鉆具刺漏，則設備泵壓降低；螺桿發生問題，泵壓也會降低；而當減震器發生故障，則鉆壓數值的波動情況較為明顯。

頓鉆以及溜鉆問題，可以通過鉆時參數的異常進行及時發現，當鉆時數值減少(意為速率加快)、井深突然變深，則可初步推測發生上述問題，如果此時檢測鉆壓數值也發生了瞬時性的增大，則發生溜鉆危害的可能性較大。

鉆頭異常的情況發生場景較多，當出現水眼堵的情況，泵壓會不斷增大；出現掉水眼時，鉆壓會持續減小；鉆頭壽命終結時，對于牙輪鉆頭，機械鉆速明顯下降，扭矩會變大，對于PDC鉆頭，機械鉆速下降明顯，扭矩變大，到達井底后泵壓會增大[1]。

2.2 氣相色譜儀

氣相色譜儀配置了10m和4m長的PoraPLOT Q色譜柱通道，可應用至依賴錄井氣確定最佳鉆探地段的石油和天然氣勘探領域。此儀器在分離和分析烴類化合物以及泥漿樣品中所溶解的其他氣體方面，可為巖性報告提供快速、可靠、一致的結果。氣相色譜儀對樣品進行分析，得到結果的效率較快，通常僅需30秒，可以說是實時監測也不為過，而且該設備外形小巧，能夠適應各類鉆井工序，所以在應用中有較高使用頻率。另外，氣象色譜儀設備具備較高的系統集成特性，能在較低消耗下完成現場操作控制，由此成為錄井參數的重要設備。

2.3 鉆時卡取層位

在鉆時參數應用中，能完成對地層不同層位下的準確卡取。鉆時通常采用的計算間隔設計中可分為0.5米或者1米的單位距離，微鉆時方法則是將單位距離劃分為更小長度的若干份，在確保距離盡可能縮小同時，還要得出該長度下的微分求導數值，以此便能得出該點位置下的實時運動速率。微鉆時選用的計算間隔為0.1～0.2米，因此可準確卡準不同層位，有效劃分巖層。

卡取層位主要是分為三種層位，包括古潛山、取心、完鉆等，進行卡取階段通常使用鉆時和巖性等數據參數作為地層對比的分析方式，甚至有時會采用電測對比方式來具體判斷是否真正的進入到了卡取“三層”階段。微鉆時能比傳統鉆時方法具備更高的精準度，并且其運行期間所受到的干擾相對較小，能產生較大的巖層劃分優勢。

某井使用ALS-2型綜合錄井儀錄井，鉆探過程中成功利用微鉆時參數，卡準了地質設計中預測的主力油層的頂界[2]。在施工過程中，根據錄井顯示情況，于井段1905～1911m進行了鉆井取心，據取心資料分析未到主力層，決定恢復其鉆進流程，當處于1913-1913.5鉆進范圍內，微鉆時數值急速減小，根據停鉆分析可知，該范圍內巖層屬熒光級別，綜合判斷該階段已然進入到主力油層的頂端。隨后進行鉆井取心操作，在1914位置時采集到了含油特性，順利完成取心任務。

微鉆時應用技術尚處在發展階段，因此其適用范圍在巖性單一的區塊內，在巖性、巖層結構復雜區域并不能取得相對良好的應用效果。鉆時參數是判斷巖層層位的重要技術，不斷發展該項技術，有利于地層對比工序的落實。

2.4 電導率參數應用

電導率是錄井作業中的一項重要參數組成，其在檢測地層孔隙階段能對孔隙水其鹽度指標進行變化趨勢上的分析，還可有效檢測地層結構的壓力趨勢變化，由此判斷井下作業的實際工程狀況。

首先對孔隙水分析。井下勘探工程若勘探的巖層是沉積巖，則可由現實檢測數據可知，在壓實帶中的頁巖結構，其孔隙水鹽度將遠低于砂巖結構的鹽度，因此由電導率參數便可準確判斷地層演示構造的種類，更好發展井下工作。究其原因，其一是因為在砂巖成型期間，周邊的頁巖結構被壓實，由此排出了大量的含鹽水分，導致砂巖接受的水中鹽分較多。其二是因為頁巖會對鹽分因子進行滲濾作用，因此水分子在通過頁巖后能把含鹽離子充分過濾，此時砂巖中的孔隙水則是排給頁巖，因此砂巖鹽分組成越來越多。以此為錄井參數的分析規律，當電導率的傳感器結構較靈敏運行中，便能準確分析出砂巖和頁巖的兩者區別，并且其參數得出并不會受到PDC鉆頭影響。

其次對壓力參數分析。在未壓實階段中，其地層孔隙內的水分鹽度指數有較大幅度下降趨勢，因此便造成了鹽度劃分中有較大突變。當未壓實地帶中的孔隙水不能順利排出密閉孔隙外，則該階段較易發生水熱作用及脫水作用，由此檢測得出的釋放水中幾乎不存在鹽分，以此便可有效稀釋地層內部的鹽度。當使用較高靈敏度下的電導率參數設備時，可按照鉆井液其電導率變化，將未壓實地層做出分析，準確判斷該類地層的實時位置，還可充分減輕PDC鉆頭在井下勘探期間的應用影響，取得較高效應用模式。

另外，出口電導率的變化，在一定程度上反映地層中流體的侵入或鹽巖層、膏巖層的存在，在近似環境下表明井底壓差的變化。若排除施工因素的影響，則可證明地層壓力系數發生了變化[3]。

3 綜合錄井參數地質中的應用

地質勘探下的應用實際就是氣測錄井過程，綜合錄井參數為地質勘探工作提供基礎數據支持，其中烴類氣體的檢測工作便是儀器核心功能的展現，該檢測系統內包括脫氣器、色譜儀等部分，各項結構共同組成了檢測烴類氣體的較好流程。綜合錄井儀其操作原理是將鉆井液中的各類烴類氣體進行妥善分離，并把分離出的氣體經由氣測管線運輸至色譜儀中做以氣測分析，由此便可得出井下氣體的含量、成分信息。以現階段技術，快速色譜儀可完成較快的檢測周期，通常30秒便可完成烴類氣體分析，經過不斷分析，以達成實時、高效的檢測效果。

色譜儀檢測出的烴類氣體包括全烴范圍，其中C1-C5的烴類組成含量也可被有效得出，當處于正常情況下，鉆井液的狀態相對穩定，此時若地層成分不含油氣，則全烴檢測的數值將保持穩定，該階段操作人員可以把全烴數值視作基礎值，當發現該數值上升，則可推測出該檢測地層中含有油氣。若氣體檢測數值達到基礎值的3倍甚至更多時，則需要謹慎進行地下作業，該類異常現象需要被引起重視，并標記出準確位置下的油氣信息[4]。

結合時間橫軸，能將全烴曲線進行繪制，如圖1所示。通過分析全烴參數下的曲線形態，能準確發現地層何處區域內的油氣信息含量異常，對比分析還能準確發現非油氣異常的顯示區域，幫助地層勘探人員繪制出完善的油氣儲藏位置圖。該圖圖像顯示，當油氣顯示異常，則氣測數值中的全烴含量將在較快反應時間內發生變化，從圖中可知上升速度較快，已然達到了基礎數值3倍以上。當全烴數值處于高峰期后，將持續一段時間，該持續時間可結合地下構造中的含油情況進行判斷，經過計算機系統計算，準確得出油氣豐度/油氣儲層厚度。

圖1 油氣顯示異常中的全烴曲線

高峰期隨時間軸逐漸消退，此時全烴數值的下降過程趨勢與高峰前期基本呈對稱結構，該種情況下的完整曲線圖便可證明該地層勘探階段中存在油氣顯示異常情況，并可針對不同的數值來判斷異常程度。操作人員對油氣顯示的變化趨勢現象進行分析，能準確得知地層油氣位置及含量，不斷培養操作人員的辨別能力，使其具備區分顯示異常和后效異常的區別，并對單根峰和鉆井液等造成異常情況加以辨別，以此完善地層勘探的流程。

4 結語

綜上，傳感器技術幫助地質錄井作業獲取到更多地下工程數據及氣測參數，因此使用綜合錄井儀能妥善落實鉆井工程的監測階段，提供有效信息。在未來技術發展下，綜合錄井技術將延續強大功能，并逐漸轉向信息化發展模式，井下檢測的安全性和參數質量都會有所提高。參數的類型、應用辦法是影響錄井精度的重要組成，擴寬綜合錄井技術在工程、地質中的應用范圍，能深度挖掘錄井工作的參數意義，為高效鉆井提供安全保障，更好識別地下油氣資源。