氣測(cè)錄井影響因素和氣測(cè)曲線異常形態(tài)分析

符理想

（大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司，黑龍江大慶163411）

隨著新的鉆井工藝不斷推廣應(yīng)用，如PDC、氣體/泡沫等鉆井技術(shù)，以及油基鉆井液體系的使用，大大地提高了鉆井速度，保護(hù)了油層不受污染，卻給錄井帶來了挑戰(zhàn)：一是巖屑樣品非常細(xì)小，代表性差，巖屑選樣分析較困難。二是巖屑細(xì)小呈粉末狀，巖屑中所攜帶的油氣信息受鉆井液沖洗已經(jīng)損失殆盡，很難發(fā)現(xiàn)油氣顯示，這就給氣測(cè)錄井提出了更高的要求。文章從氣測(cè)錄井的影響因素、曲線異常形態(tài)的角度總結(jié)和分析，使得氣測(cè)錄井資料更好的應(yīng)用于油氣顯示發(fā)現(xiàn)和識(shí)別。

1 氣測(cè)錄井的影響因素

地層巖石被鉆頭破壞后，其中包含的烴類信息由鉆井液攜帶至地面被綜合錄井儀采集、分析，整個(gè)過程中可能影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素有三個(gè)方面：地層因素、鉆井技術(shù)條件及錄井設(shè)備條件影響[1]。識(shí)別不同因素造成的氣測(cè)異常是氣測(cè)資料解釋的重要基礎(chǔ)。

1.1 地層因素

其影響主要體現(xiàn)在儲(chǔ)層性質(zhì)與油氣比兩個(gè)方面。鉆井液中的烴類，一部分來源于被鉆頭機(jī)械破碎的巖石中包含的烴類，另一部分來源于已被鉆開油氣層中滲濾、擴(kuò)散出的烴類。如果含油氣儲(chǔ)層的厚度越大，均質(zhì)性越強(qiáng)，孔、滲物性越好，含油飽和度越高，地層壓力越大，則釋放到鉆井液中的烴類物質(zhì)也就會(huì)越多，對(duì)應(yīng)的油氣信息越豐富，氣測(cè)錄井全烴、組分等異常幅度差就越大。反之，則鉆井液中包含的油氣信息越少，氣測(cè)錄井全烴、組分等異常幅度差就越小。對(duì)于氣油比越高的地層，含氣濃度當(dāng)然也就越高。一般氣油比大于50m3/t的儲(chǔ)集層，氣測(cè)異常明顯；對(duì)于低氣油比的儲(chǔ)集層，提高脫氣效率或進(jìn)行巖屑、巖芯、鉆井液脫氣分析將會(huì)見到好的效果。

1.2 鉆井技術(shù)條件的影響

1.2.1 鉆頭尺寸的影響

由于鉆頭尺寸的不同，單位時(shí)間內(nèi)破碎巖石的體積和速度不同，巖屑破碎量與鉆頭尺寸成正比。因此，當(dāng)其他條件一定時(shí)，鉆頭尺寸越大，單位時(shí)間內(nèi)破碎巖石體量就越多，釋放到鉆井液中的油氣就越多，氣測(cè)錄井異常顯示值越高。

1.2.2 鉆井速度的影響

在相同的地質(zhì)條件下，機(jī)械鉆速越高，單位時(shí)間內(nèi)巖石被破碎量越大，進(jìn)入鉆井液中的油氣含量越多，同時(shí)，當(dāng)鉆速越大時(shí)，則意味著在較短的時(shí)間內(nèi)，鉆井液未能在剛鉆開的井壁表面上全部生成泥餅，導(dǎo)致鉆井液向儲(chǔ)集層內(nèi)部滲濾的速率也在增加，在一定程度上影響了進(jìn)入鉆井液中的油氣的含量，因此一定程度上會(huì)降低氣測(cè)錄井異常顯示值。

1.2.3 鉆井液排量的影響

鉆井液排量越高，鉆井液在井筒內(nèi)上返和滯留時(shí)間就會(huì)越短，已鉆開的含油氣儲(chǔ)集層向鉆井液擴(kuò)散和滲濾的烴類物質(zhì)就會(huì)越少，一定程度上會(huì)降低氣測(cè)錄井異常值。

1.2.4 鉆井液密度的影響

通常為了保證順利施工，井筒內(nèi)鉆井液柱壓力略大于地層壓力。如果繼續(xù)增加鉆井液密度，則會(huì)兩者壓差也對(duì)應(yīng)增加，導(dǎo)致儲(chǔ)集層的油氣向鉆井液擴(kuò)散和滲濾作用就隨著減緩，鉆井液中包含的油氣含量減少，使得氣測(cè)錄井異常值較低。如果鉆井液密度過大，一定程度上會(huì)降低機(jī)械鉆速，同樣也會(huì)降低鉆井液中包含的油氣含量而使得氣測(cè)錄井異常值降低。反之，則使得氣測(cè)錄井異常值升高。

1.2.5 鉆井液粘度的影響

鉆井液粘度過低，不利于油氣在鉆井液中保存，大部分油氣逸散從而導(dǎo)致氣測(cè)錄井異常值降低。鉆井液粘度過高導(dǎo)致脫氣器脫氣效率降低，同樣使得氣測(cè)錄井異常值較低。鉆井液的粘度區(qū)間一般應(yīng)在50～70Pa·s內(nèi)，60Pa·s為最佳。

1.2.6 后效的影響

油氣層被鉆開后，在起下鉆作業(yè)時(shí)，鉆井液在井筒內(nèi)靜止時(shí)間較長(zhǎng)，在地層壓力和起鉆抽汲的雙重作用的影響下，儲(chǔ)集層中的油氣會(huì)侵入鉆井液中使得開泵循環(huán)后測(cè)得假異常。

1.2.7 接單根的影響

接單根的影響一般出現(xiàn)在較淺的井段。新接單根時(shí)，部分空氣會(huì)進(jìn)入鉆桿內(nèi)，伴隨鉆井液在井筒內(nèi)上返途徑含油氣井段時(shí)，會(huì)攜帶部分儲(chǔ)集層中的油氣。一旦到達(dá)井口隨著壓差的改變，氣體會(huì)急劇地從鉆井液中分離出來，形成較大的氣測(cè)錄井假異常值。而在較深的井段，鉆井液循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，接單根時(shí)鉆具內(nèi)的空氣被分散在大段的鉆井液中，鉆井液中烴類氣體的濃度相對(duì)降低，形成的假異常值較小。在接單根的過程中，由于鉆具的上提和下放，也存在抽汲作用的影響。以上兩種情況共同形成了對(duì)接單根的影響。

1.2.8 鉆井液處理劑的影響

要根據(jù)施工的需求，鉆井液中會(huì)加入一定量的處理劑。鉆井液處理劑一般對(duì)氣測(cè)錄井會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。氣測(cè)錄井異常值應(yīng)按照處理劑的類型、混入量等區(qū)分對(duì)待。

1.3 錄井設(shè)備條件的影響

對(duì)氣測(cè)錄井資料采集影響較大的設(shè)備是脫氣器，主要體現(xiàn)在其所脫鉆井液的體積和脫氣效率兩個(gè)方面。目前，中外石油公司大多數(shù)采用“定量”的設(shè)計(jì)理念，以“恒溫、恒壓、恒流”的設(shè)計(jì)思路，研發(fā)出的定量脫氣器有效地消除了設(shè)備對(duì)烴類氣體的測(cè)量值，盡最大可能地反映鉆井液中油氣的信息。

2 氣測(cè)曲線異常形態(tài)

氣測(cè)曲線與地層的對(duì)應(yīng)性好，層與層之間的干擾小[2]，其形態(tài)和大小不僅蘊(yùn)含著豐富的儲(chǔ)集層信息[3]，而且能直接準(zhǔn)確地反映儲(chǔ)層的產(chǎn)氣能力[4]，因此對(duì)曲線形態(tài)歸納極其重要。根據(jù)油、氣、水重力差異及自然分異原理，將全烴曲線形態(tài)總結(jié)為以下九種：

“箱”狀：儲(chǔ)集層被鉆開后，全烴值從基值迅速抬升拉高，隨后烴值基本上穩(wěn)定在某一值或者圍繞著在某一數(shù)值上下小范圍波動(dòng)。一旦儲(chǔ)集層被鉆穿后，全烴值立刻回落至基值狀態(tài)。全烴異常井段與儲(chǔ)集層厚度相差甚小，曲線響應(yīng)特征表現(xiàn)為“箱”狀（圖1）。鉆時(shí)和氣測(cè)曲線綜合特征表明儲(chǔ)集層縱向非均質(zhì)性弱，物性較均勻，含油氣性較均勻。

圖1 “箱”狀

“半箱”狀：儲(chǔ)集層被鉆開后，全烴值從基值迅速抬升拉高，在儲(chǔ)集層的上半部則呈現(xiàn)“箱”狀曲線所具備的特征。在儲(chǔ)集層的下半部，曲線上無異常顯示，全烴回落至基值。全烴異常井段小于儲(chǔ)集層厚度，曲線響應(yīng)特征表現(xiàn)為“半箱”狀。鉆時(shí)和氣測(cè)曲線綜合特征表明儲(chǔ)集層縱向非均質(zhì)性弱，物性較好，含油性不均勻，上含油氣下含水。見圖2。

圖2 “半箱”狀

“三角形”狀：儲(chǔ)集層被鉆開后，全烴從基值逐漸抬升，等儲(chǔ)集層被鉆穿時(shí)刻烴值達(dá)到最大值。全烴異常井段與儲(chǔ)集層厚度相差甚小，曲線響應(yīng)特征表現(xiàn)為“正三角形”狀（圖3）。鉆時(shí)和氣測(cè)曲線綜合特征表明儲(chǔ)集層縱向非均質(zhì)性弱，物性及含油性縱向逐漸增強(qiáng)。儲(chǔ)集層被鉆開后，全烴從基值迅速抬升至最大值，逐漸降低，等儲(chǔ)集層被鉆穿時(shí)回落至基值狀態(tài)。全烴異常井段與儲(chǔ)集層厚度相差甚小，曲線響應(yīng)特征表現(xiàn)為“倒三角形”狀（圖4）。鉆時(shí)和氣測(cè)曲線綜合特征表明儲(chǔ)集層縱向非均質(zhì)性弱，物性及含油性縱向逐漸降低，上部含油氣下部含水。

圖3 “正三角形”狀

圖4 “倒三角形”狀

“鐘”狀：儲(chǔ)集層被鉆開后，全烴從基值逐漸抬升至最大值，儲(chǔ)集層被鉆穿前某一刻逐漸回落至基值，在儲(chǔ)集層中部全烴為高值并相對(duì)穩(wěn)定。全烴異常井段與儲(chǔ)集層厚度相差不大，曲線響應(yīng)特征表現(xiàn)為“鐘”狀（圖5）。鉆時(shí)和氣測(cè)曲線綜合特征表明儲(chǔ)集層縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，中部物性及含油性較均勻，上、下部物性和含油性較差。

圖5 “鐘”狀

“指”狀：儲(chǔ)集層被鉆開后，全烴從基值逐漸抬升至最大值，中途某一時(shí)刻回落至高于基值的某一異常后再次迅速抬升，周而復(fù)始，最終儲(chǔ)集層被鉆穿前某一刻逐漸回落至基值，在儲(chǔ)層內(nèi)全烴異常區(qū)間內(nèi)呈現(xiàn)“峰”、“谷”相間。全烴異常井段與儲(chǔ)集層厚度相差不大，曲線響應(yīng)特征表現(xiàn)為“指”狀（圖6）。鉆時(shí)和氣測(cè)曲線綜合特征表明儲(chǔ)集層縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，物性、含油性好、差相間，物性好的層段含油豐度高，物性差的層段含油豐度低。

圖6 “指”狀

“尖峰”狀：全烴從基值迅速抬升至最大值后又迅速回落至基值。全烴異常井段小于儲(chǔ)集層厚度，曲線響應(yīng)特征表現(xiàn)為“尖峰”狀（圖7）。鉆時(shí)和氣測(cè)曲線綜合特征表明儲(chǔ)集層縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，一般以裂縫為主要儲(chǔ)集空間的致密地層中表現(xiàn)最明顯。

圖7 “尖峰”狀

“梳”狀：全烴曲線呈連續(xù)“尖峰”的形態(tài)，全烴異常井段小于儲(chǔ)集層厚度，曲線響應(yīng)特征表現(xiàn)為“梳”齒狀（圖8）。鉆時(shí)和氣測(cè)曲線綜合特征表明儲(chǔ)集層縱向非均質(zhì)性強(qiáng)，一般以裂縫為主要儲(chǔ)集空間的致密地層中表現(xiàn)最明顯。

圖8 “梳”狀

“低幅箱”狀：儲(chǔ)集層被鉆開后，全烴值從基值迅速抬升拉高，但峰、基比較小，烴值基本上穩(wěn)定在某一值或者圍繞著在某一數(shù)值上下小范圍波動(dòng)。一旦儲(chǔ)集層被鉆穿后，全烴值立刻回落至基值狀態(tài)。全烴異常井段與儲(chǔ)集層厚度相差甚小，曲線響應(yīng)特征表現(xiàn)為“低幅箱”狀（圖9）。鉆時(shí)和氣測(cè)曲線綜合特征表明儲(chǔ)集層縱向非均質(zhì)性較強(qiáng)，物性不均勻，含油氣性不均勻。

圖9 “低幅箱”狀

3 總結(jié)

文章從地層因素、鉆井技術(shù)條件及設(shè)備條件三個(gè)影響因素以及氣測(cè)曲線異常形態(tài)綜合研究分析，為的是氣測(cè)錄井資料能夠更好地被服務(wù)于油氣顯示的發(fā)現(xiàn)和識(shí)別。通常情況下，孔隙型儲(chǔ)層常具備的形態(tài)為“箱”狀、“半箱”狀、“正三角形”狀、“倒三角形”狀、“鐘”狀、“指”狀，裂縫型儲(chǔ)層常具備的形態(tài)為“尖峰”狀、“梳”狀，“低幅箱”狀在低孔、低滲儲(chǔ)層、微細(xì)裂縫型儲(chǔ)層以及含水儲(chǔ)層均有出現(xiàn)。