熒光類鉆井液添加劑的錄井識別研究

陳真,胡云,耿立軍,羅鵬,王志超,和鵬飛,袁則名

1.中海油能源發展股份有限公司 工程技術分公司（天津300452）

2.中海石油（中國）有限公司 天津分公司（天津300450）

0 引言

眾所周知，在紫外光的照射下，石油中芳烴和非烴能發出熒光，這是現場油氣識別的重要手段之一。近年來，隨時石油鉆井技術不斷發展，鉆井液技術也不斷進步，為了提高鉆井液性能，出現了很多新型鉆井液材料，在提升鉆井工藝的同時，其中部分熒光類鉆井液添加劑給現場鉆井過程中的油氣識別帶來了新的挑戰[1-4]。

渤海油田鉆遇的地層包括第三系地層以及潛山地層，針對不同的地層實鉆過程中所用的鉆井液體系也有所不同。本文主要研究了渤海油田幾種常見的鉆井液體系的熒光添加劑，包括：聚合物體系、PEC 體系、PEM 體系、高溫高壓體系等，各體系及適用地層見表1。

表1 渤海油田常見鉆井液體系統計表

不同的鉆井液體系中的熒光添加劑略有不同，同一套地層不同井型的鉆井液添加劑也不同。例如在明下段鉆進，定向井如果需要滑動造斜，可能會添加LUBE 潤滑劑或者小球，但是在直井可能不會添加該類材料[5]。

基于近年來鉆井資料，利用熒光錄井[6-7]與地化錄井技術[8]相結合，篩選出不同鉆井液體系中的熒光類添加劑，研究其熒光特征與地化特征，建立添加劑特征譜圖，從而指導真假熒光物質識別，更好地服務于現場油氣識別工作。

1 鉆井液熒光添加劑的篩選

為了研究不同鉆井液添加劑的熒光特征屬性，首先，對渤海油田幾種常見鉆井液體系進行綜合分析，總結出近70 種鉆井液添加劑，包括：燒堿、氯化鉀、固體石墨、乳化石蠟等。然后，通過對巖屑、壁心、鉆井液材料的對比分析，歸納出對錄井影響最大的4種熒光類材料，其地化特征均組分單一，主碳峰單一，整體豐度低（表2）。

研究發現，鉆井液添加劑對油氣識別的影響主要為2個方面：①添加劑本身具有熒光屬性，它直接對巖屑、壁心等產生污染，誤導熒光錄井對于油氣的現場識別；②添加劑是原油制品，它不僅具備熒光屬性，同時具有烴類物質屬性，在地化檢測中，也能表現出原油的部分地化特征，從而誤導現場對于原油性質的判斷。

表2 鉆井液熒光添加劑統計表

2 鉆井液添加劑錄井影響分析

熒光添加劑對錄井的影響是多方面的，下面通過分析巖屑、壁心與鉆井液添加劑，多角度反映出熒光添加劑對錄井的影響。

2.1 巖屑-壁心對比

L1-2井在2 700 m之后錄井顯示和測井解釋結果偏差較大，后續通過壁心證實是被泥漿污染，如圖1（a）所示。由于地層本身熒光顯示較弱，如圖1（b）所示，泥漿添加劑干擾導致現場難以區分真假顯示，使得最終的油氣發現率較低。

圖1 L1-2井巖屑與壁心熒光掃描對比

2.2 巖屑-鉆井液添加劑對比

P6-5井全井受到鉆井液熒光添加劑影響，特別是PF-GRA（固體石墨），對于現場油氣水識別造成了較大干擾。從圖2 可以看出，固體石墨對于巖屑熒光識別造成了較大干擾。

2.3 壁心-鉆井液添加劑對比

B2-1 井設計目的層段，錄井過程熒光顯示較好，但最終測井結果證實本段并無油氣顯示。井壁取心地化分析結果表明，該段受到鉆井液添加劑PF-EPF（乳化石蠟）影響較大。

圖2 P6-5井鉆井液與巖屑三維熒光圖譜對比

研究表明，熒光類鉆井液添加劑既可以直接污染巖屑、壁心、巖心等，對熒光錄井產生較大干擾，也可以隨鉆井液滲入地層，對儲層流體的識別產生干擾。為更好地認識熒光類添加劑的熒光特征與地化特征，在井場與實驗室開展進一步研究。

3 創建鉆井液添加劑特征譜圖

3.1 熒光特征譜圖

針對多口井出現的鉆井液添加劑對地化錄井、三維定量熒光錄井以及壁心污染造成的干擾問題，井場及實驗室對常用的泥漿材料進行取樣、分析，建立了鉆井液熒光添加劑錄井特征數據庫及譜圖。

首先，進行了鉆井液添加劑的熒光錄井研究，分為常規的熒光直照、熒光滴照以及三維定向熒光分析。篩選出了18種熒光添加劑，它們普遍存在于各種體系的鉆井液中。下面以4種典型的熒光添加劑為例，分析熒光特征。在自然光下，4種添加劑具有不同的形態特征，熒光特征也有不同差異，如圖3所示。

分析表明，4 種添加劑在紫外光照射下都表現出一定的熒光屬性。三維定量熒光分析結果顯示：PF-GRA（固體石墨）與PF-EPF（乳化石蠟）有一定的響應，這兩種鉆井液添加劑對三維熒光錄井影響較大；PF-LUBE（潤滑劑）與PF-TEMP（褐煤樹脂）兩種鉆井液添加劑對三維熒光錄井影響相對較小。

3.2 地化特征譜圖

圖3 鉆井液添加劑熒光特征譜圖

實驗室根據前面篩選出的18 種熒光添加劑進行逐一地化特征研究。結果顯示：PF-LPF、PFLUBE、磺化瀝青等多種鉆井液添加劑都對地化錄井產生了影響，但是其譜圖與原油地化譜圖有一定差異，通過現場對比分析，能夠對其加以區分。鉆井液添加劑地化錄井特征譜圖（節選）如圖4所示。

3.3 應用效果分析

將熒光類鉆井液添加劑的研究成果在B3 區塊兩口探井進行了現場應用，能減小熒光添加劑對現場油氣識別的影響，甄別真假油氣顯示。

應用表明，具備相似熒光特征或地化響應特征的添加劑對油氣識別影響相對較大，如乳化石蠟、固體石墨等。但是，將現場巖屑分析譜圖與添加劑特征譜圖進行對比分析，能有效識別巖屑樣品是否含有熒光添加劑，從而提高油氣識別準確率。

圖4 鉆井液添加劑地化特征譜圖(節選)

4 結論

通過對已鉆井資料的分析研究，發現熒光類鉆井液添加劑對現場油氣識別不可避免地存在不同程度的影響。但是，通過熒光錄井手段與地化技術相結合，可以將干擾程度降至最低，從而更好地指導現場作業。

1）在中深井及定向井中，鉆井液添加劑對錄井油氣識別的影響普遍存在，其中具備與油氣顯示相似熒光特征或地化特征的添加劑對錄井影響較大，如乳化石蠟、固體石墨等。

2）鉆井液添加劑特征譜圖的應用要與現場實際相結合，抓住分析樣品的特征信息甄別假的油氣顯示。同時隨著鉆井液技術的發展，后續工作應結合實際，對添加劑特征譜圖庫進行更新研究。