張建斌 苑仁國(guó)

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司)

0 引 言

氣測(cè)錄井可以隨鉆連續(xù)檢測(cè)鉆井液中烴類組分的含量，是早期發(fā)現(xiàn)油氣層的重要手段之一，也是目前應(yīng)用最為廣泛的錄井方法之一。氣測(cè)數(shù)據(jù)作為發(fā)現(xiàn)及評(píng)價(jià)油氣層的第一手資料，在儲(chǔ)集層流體解釋、儲(chǔ)集層界面識(shí)別以及生物降解程度分析等方面都發(fā)揮了重要作用[1]。氣測(cè)錄井資料質(zhì)量直接影響鉆探作業(yè)的進(jìn)行以及油氣層評(píng)價(jià)效果。理論上，氣測(cè)曲線形態(tài)特征是地層油氣信息的客觀反映，但實(shí)際上，由于氣測(cè)數(shù)據(jù)的測(cè)量具有滯后性，氣測(cè)曲線易受遲到時(shí)間影響而出現(xiàn)異常形態(tài)，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)很容易造成對(duì)儲(chǔ)集層及儲(chǔ)集層流體性質(zhì)的誤判。為此，通過(guò)對(duì)氣測(cè)錄井的基本原理以及常見(jiàn)氣測(cè)曲線異常類型的分析，深入剖析氣測(cè)曲線異常形態(tài)的形成原因，并提出相應(yīng)的規(guī)避及校正方法，提高了氣測(cè)資料在儲(chǔ)集層流體解釋中的可信度，同時(shí)提高了錄井綜合解釋的符合率。

1 氣測(cè)數(shù)據(jù)的采集流程

在鉆井施工中，氣測(cè)數(shù)據(jù)的采集流程主要分為以下幾個(gè)步驟(圖1)：(1)地層巖石被鉆頭破碎形成的巖屑及其內(nèi)的油氣等物質(zhì)隨鉆井液從井底A上升返到井口B，所需時(shí)間即為遲到時(shí)間T；(2)鉆井液經(jīng)高架槽C流至脫氣器D處，所用時(shí)間為鉆井液管線時(shí)間T1；(3)氣體經(jīng)脫氣器脫出通過(guò)氣管線E到達(dá)錄井房氣測(cè)分析儀F，所用時(shí)間為氣管線時(shí)間T2。

圖1 氣測(cè)數(shù)據(jù)采集流程示意

錄井系統(tǒng)記錄的氣測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)深度位置始終滯后于鉆頭鉆進(jìn)深度位置，總的滯后時(shí)間為T+T1+T2。首先按時(shí)間順序把采集到的氣測(cè)數(shù)據(jù)連續(xù)保存在時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后根據(jù)井深與滯后時(shí)間的關(guān)系從時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)讀取對(duì)應(yīng)氣測(cè)數(shù)據(jù)，從而建立井深與氣測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通常，鉆井液管線時(shí)間T1與氣管線時(shí)間T2是相對(duì)穩(wěn)定的，而遲到時(shí)間T受井眼環(huán)空狀態(tài)影響，具有較大不確定性，容易造成氣測(cè)曲線的異常。

2 遲到時(shí)間對(duì)氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)的影響分析

氣測(cè)分析儀從鉆井液中檢測(cè)到的氣測(cè)值主要由循環(huán)氣、非儲(chǔ)集層氣及儲(chǔ)集層氣組成(圖2)。循環(huán)氣是指殘留在鉆井液中的烴類氣體，又可稱為氣測(cè)背景氣。在鉆進(jìn)過(guò)程中，地層巖石被鉆頭破碎成巖屑，巖石孔隙中的烴類氣體進(jìn)入鉆井液隨之返出井口并被檢測(cè)出來(lái)。儲(chǔ)集層巖石與非儲(chǔ)集層巖石所對(duì)應(yīng)的氣測(cè)值分別為儲(chǔ)集層氣與非儲(chǔ)集層氣，因孔隙中所含烴類氣體量存在差異，在相同鉆井條件下，兩者氣測(cè)特征不同。一般情況下，儲(chǔ)集層氣測(cè)值隨儲(chǔ)集層含油氣性的變化而變化，循環(huán)氣與非儲(chǔ)集層氣則相對(duì)穩(wěn)定。此外還有單根氣、后效氣、烴源巖氣等，在此不予過(guò)多論述。

根據(jù)大量實(shí)際鉆井案例，遲到時(shí)間對(duì)氣測(cè)錄井曲線形態(tài)的影響主要分為兩種情況：第一種是勻速鉆進(jìn)條件下遲到時(shí)間的校正不準(zhǔn)確導(dǎo)致氣體與深度的錯(cuò)位；第二種是非勻速鉆進(jìn)條件下，如儲(chǔ)集層的鉆時(shí)相對(duì)更小的條件下，遲到時(shí)間的校正不準(zhǔn)確導(dǎo)致氣體與深度的錯(cuò)位，同時(shí)氣測(cè)曲線的形態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)集層及儲(chǔ)集層流體性質(zhì)。在實(shí)際鉆井過(guò)程中，第二種情況更為常見(jiàn)。

圖2 鉆進(jìn)過(guò)程中鉆井液內(nèi)主要烴類氣體組成

2.1 勻速鉆進(jìn)條件下

錄井系統(tǒng)根據(jù)井深與滯后時(shí)間的關(guān)系從時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)讀取每米地層對(duì)應(yīng)氣測(cè)數(shù)據(jù)，從而建立井深與氣測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(圖3)。當(dāng)實(shí)際的遲到時(shí)間(T實(shí)際)與理論計(jì)算的遲到時(shí)間(T理論)一致時(shí)，錄井儀錄取的氣測(cè)值與儲(chǔ)集層相對(duì)應(yīng)；當(dāng)T實(shí)際>T理論時(shí)，儲(chǔ)集層氣還沒(méi)有返出到井口，錄井系統(tǒng)按照理論計(jì)算的遲到時(shí)間提前錄取了氣測(cè)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致氣測(cè)曲線相對(duì)于儲(chǔ)集層井段向下錯(cuò)位；同理，當(dāng)T實(shí)際

在勻速鉆進(jìn)的情況下，遲到時(shí)間的誤差只會(huì)造成氣測(cè)曲線在深度剖面上的上下平移，而不會(huì)使氣測(cè)曲線的整體形態(tài)及厚度發(fā)生變化。

圖3 勻速鉆進(jìn)條件下氣測(cè)曲線理論模型

2.2 非勻速鉆進(jìn)條件下

在通常情況下，相對(duì)于非儲(chǔ)集層而言，儲(chǔ)集層的可鉆性更好，其鉆速要大于非儲(chǔ)集層段的鉆速。此時(shí)，遲到時(shí)間的誤差在造成氣測(cè)曲線與儲(chǔ)集層段錯(cuò)位的同時(shí)，還會(huì)造成氣測(cè)曲線整體形態(tài)及厚度發(fā)生變化(圖4)。

假設(shè)在儲(chǔ)集層段的鉆時(shí)為1 min/m，在非儲(chǔ)集層段的鉆時(shí)為3 min/m，儲(chǔ)集層段厚度為12 m。當(dāng)T實(shí)際=T理論時(shí)，氣測(cè)曲線形態(tài)正常，錄井解釋油氣層12 m。當(dāng)T實(shí)際>T理論時(shí)，為便于計(jì)算，假設(shè)T實(shí)際-T理論=6 min，此時(shí)錄井系統(tǒng)將會(huì)提前6 min在時(shí)間剖面上對(duì)儲(chǔ)集層段氣測(cè)值進(jìn)行歸位，也就是將上部非儲(chǔ)集層段用時(shí)6 min鉆進(jìn)的2 m氣測(cè)曲線歸位到儲(chǔ)集層段的6 m中，相應(yīng)地也就將儲(chǔ)集層段下部6 m的儲(chǔ)集層氣測(cè)曲線歸位到下部非儲(chǔ)集層段的2 m地層中，造成氣測(cè)曲線“緩升急降”的異常特征?；跉鉁y(cè)曲線與鉆時(shí)綜合分析，上部解釋干層6 m、下部解釋油層8 m，錄井解釋儲(chǔ)集層變厚了，但是油層的厚度相比實(shí)際變薄了。相反，當(dāng)T實(shí)際

圖4 非勻速鉆進(jìn)條件下氣測(cè)曲線理論模型

3 校正方法

獲取準(zhǔn)確的氣測(cè)數(shù)據(jù)是后期解釋工作的基礎(chǔ)，氣測(cè)錄井曲線異常形態(tài)容易導(dǎo)致對(duì)儲(chǔ)集層及儲(chǔ)集層流體性質(zhì)的誤判，所以必須保證遲到時(shí)間的準(zhǔn)確性[2]。傳統(tǒng)的遲到時(shí)間校正方法是通過(guò)投電石測(cè)返出電石氣的時(shí)間來(lái)校正遲到時(shí)間，但是該方法存在諸多弊端，如電石氣容易干擾油氣顯示判斷，氣測(cè)基值較高時(shí)電石氣不明顯等[3-6]。實(shí)際上，在鉆進(jìn)過(guò)程中，不同井段井眼擴(kuò)大率是不斷變化的，所以需要實(shí)時(shí)跟蹤遲到時(shí)間的變化。

通過(guò)氣測(cè)曲線的特征校正遲到時(shí)間能做到實(shí)時(shí)校正，因?yàn)闅鉁y(cè)數(shù)據(jù)在時(shí)間剖面上具有連續(xù)性，即在正常的鉆井液循環(huán)過(guò)程中，氣測(cè)分析儀能夠持續(xù)檢測(cè)到來(lái)自鉆井液的油氣信息。通常情況下，儲(chǔ)集層段氣測(cè)值>非儲(chǔ)集層段氣測(cè)值>循環(huán)段氣測(cè)值。通過(guò)時(shí)間剖面與深度剖面參數(shù)特征對(duì)比的方法，在氣測(cè)錄井時(shí)間剖面上，利用不同條件下氣測(cè)值相對(duì)高低可以快速判斷各深度對(duì)應(yīng)的氣測(cè)值及其對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)(圖2)，對(duì)氣測(cè)錄井時(shí)間剖面細(xì)分出儲(chǔ)集層段、非儲(chǔ)集層段以及循環(huán)段，并與系統(tǒng)計(jì)算的遲到深度進(jìn)行對(duì)比，即可快速判斷遲到時(shí)間的誤差量。

對(duì)于氣測(cè)曲線已經(jīng)產(chǎn)生異常的井段，若無(wú)油氣顯示可以適當(dāng)忽略，而存在油氣顯示的井段必須進(jìn)行遲到深度氣測(cè)值校正，以減小遲到時(shí)間誤差的影響。

4 應(yīng)用實(shí)例

本文利用上述方法，分別對(duì)非勻速鉆進(jìn)條件下實(shí)際遲到時(shí)間小于理論遲到時(shí)間和實(shí)際遲到時(shí)間大于理論遲到時(shí)間的兩種情況進(jìn)行遲到時(shí)間校正。

4.1 實(shí)際遲到時(shí)間小于理論遲到時(shí)間

從BZ-X井氣測(cè)錄井時(shí)間剖面可以看出(圖5)，在1 830～1 890 m井段鉆遇3層較好油氣層。從鉆時(shí)數(shù)據(jù)可以看出，Ⅰ號(hào)層(1 835～1 839 m井段)為儲(chǔ)集層特征，但Ⅰ號(hào)層的遲到深度并沒(méi)有對(duì)應(yīng)儲(chǔ)集層氣測(cè)峰值，而是相對(duì)滯后了3.5 min，說(shuō)明實(shí)際遲到時(shí)間比理論遲到時(shí)間小3.5 min。通過(guò)對(duì)氣測(cè)形態(tài)分析可知，Ⅱ號(hào)層(1 855～1 859 m井段)、Ⅲ號(hào)層(1 871～1 874 m井段)同樣滯后了3.5 min。由于砂巖儲(chǔ)集層與泥巖夾層的鉆時(shí)差距較大，遲到時(shí)間的誤差導(dǎo)致儲(chǔ)集層段氣測(cè)曲線整體向上錯(cuò)位同時(shí)變薄，對(duì)儲(chǔ)集層及儲(chǔ)集層流體的解釋產(chǎn)生了干擾。通過(guò)在時(shí)間剖面上校正遲到深度并重新讀取氣測(cè)值，得到了校正后的氣全量。校正后錄井解釋與測(cè)井解釋符合度較高(圖6)。

4.2 實(shí)際遲到時(shí)間大于理論遲到時(shí)間

從SZ-Y井氣測(cè)錄井時(shí)間剖面可以看出(圖7)，在1 512～1 560 m井段鉆遇較好的油氣層。當(dāng)開(kāi)始讀取1 513 m氣測(cè)值時(shí)，氣測(cè)曲線為下降趨勢(shì)，說(shuō)明還處于循環(huán)氣階段，證明實(shí)際遲到時(shí)間大于理論遲到時(shí)間，通過(guò)氣測(cè)曲線的分類以及與遲到深度對(duì)比發(fā)現(xiàn)實(shí)際的遲到時(shí)間相比理論值大5 min。導(dǎo)致儲(chǔ)集層段氣測(cè)曲線整體向下錯(cuò)位同時(shí)變薄，對(duì)儲(chǔ)集層及儲(chǔ)集層流體的解釋產(chǎn)生了干擾。通過(guò)在時(shí)間剖面上校正遲到深度并重新讀取氣測(cè)值，得到了校正后的氣全量。校正后錄井解釋與測(cè)井解釋符合度較高(圖8)。同時(shí)可以看出，井段1 539～1 540 m、1 560～1563 m兩個(gè)薄層鉆進(jìn)過(guò)程中，前后均為循環(huán)氣或高鉆時(shí)地層氣，在時(shí)間剖面上形成了孤立的點(diǎn)，可作為遲到時(shí)間對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)層。

圖5 BZ-X井氣測(cè)錄井時(shí)間剖面

圖6 BZ-X井氣測(cè)錄井深度剖面

圖7 SZ-Y井氣測(cè)錄井時(shí)間剖面

圖8 SZ-Y井氣測(cè)錄井深度剖面

5 結(jié) 論

遲到時(shí)間是影響氣測(cè)錄井資料應(yīng)用的重要因素，遲到時(shí)間校正不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)集層及儲(chǔ)集層流體性質(zhì)的誤判。通過(guò)遲到時(shí)間對(duì)氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)影響機(jī)理及其對(duì)儲(chǔ)集層流體解釋影響的分析，確定了氣測(cè)錄井曲線異常的原因，提出了基于時(shí)間剖面與深度剖面參數(shù)特征對(duì)比的方法來(lái)校正遲到時(shí)間與氣測(cè)數(shù)據(jù)，大幅提高了氣測(cè)資料在儲(chǔ)集層流體解釋中的可信度，同時(shí)提高了錄井綜合解釋的符合率。

在鉆進(jìn)過(guò)程中，井眼擴(kuò)大率是處于動(dòng)態(tài)變化的，通過(guò)時(shí)間剖面與深度剖面參數(shù)特征對(duì)比，把氣測(cè)曲線分成儲(chǔ)集層氣、非儲(chǔ)集層氣及循環(huán)氣等不同部分，與系統(tǒng)計(jì)算的遲到深度進(jìn)行對(duì)比可快速判斷遲到時(shí)間的誤差量，可通過(guò)不斷微調(diào)遲到時(shí)間來(lái)提高氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)的質(zhì)量。同時(shí)，鑒于鉆井液管線時(shí)間T1、氣管線時(shí)間T2設(shè)置不合理對(duì)氣測(cè)錄井曲線所產(chǎn)生影響與遲到時(shí)間問(wèn)題相似，同樣需要引起注意。