劉 輝 張連梁 冷云飛 段宏臻 官洪波 張洪福

(①中國(guó)石油測(cè)井有限公司青海分公司；②中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司第二鉆井工程分公司)

0 引 言

氣測(cè)錄井是通過(guò)對(duì)天然氣組分和含量的測(cè)量分析，判斷地層流體性質(zhì)，間接地對(duì)儲(chǔ)集層進(jìn)行評(píng)價(jià)。氣測(cè)錄井在鉆井過(guò)程中既能及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)鉆時(shí)地層破碎產(chǎn)生的氣測(cè)異常，是鉆探過(guò)程中發(fā)現(xiàn)油氣層、判斷油氣性質(zhì)、估計(jì)油氣產(chǎn)能的有效方法；又能記錄下因停泵鉆井液靜止，促進(jìn)油氣層中的流體進(jìn)入鉆井液，再次開(kāi)泵循環(huán)檢測(cè)到的單根峰或后效氣假氣測(cè)異常，可以及時(shí)對(duì)油氣層進(jìn)行物性、地層壓力和產(chǎn)能評(píng)價(jià)[1-4]。在錄井現(xiàn)場(chǎng)處理整米氣測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，一般會(huì)將假氣測(cè)異常數(shù)據(jù)消除掉，只保留真氣測(cè)異常數(shù)據(jù)，由于未接觸到原始資料的地質(zhì)解釋評(píng)價(jià)人員沒(méi)有假氣測(cè)異常原始數(shù)據(jù)，往往忽視了假氣測(cè)異常中單根峰對(duì)油氣水解釋評(píng)價(jià)的重要性。

將油氣上竄速度分為實(shí)際靜止油氣上竄速度(簡(jiǎn)稱靜止油氣上竄速度)和在鉆具排替作用下的油氣上竄速度(簡(jiǎn)稱排替油氣上竄速度)。靜止油氣上竄速度可用于電測(cè)等井筒內(nèi)未下入鉆具計(jì)算安全周期，排替油氣上竄速度可用于長(zhǎng)距離下鉆等井筒內(nèi)下入鉆具計(jì)算安全周期。

通常造成油氣層歸位失誤的原因有：(1)下鉆時(shí)鉆井液排替作用，推動(dòng)油氣上竄，明顯高于鉆井液純靜止時(shí)的靜止油氣上竄速度，同時(shí)造成上竄高度偏高，造成油氣層歸位錯(cuò)誤；(2)后效顯示油氣層歸位方法單一，未形成較好的油氣層歸位方法；(3)較好氣測(cè)異常偏多，進(jìn)行油氣層歸位時(shí)難度較大。

1 油氣層歸位方法

1.1 單根峰分析法

單根峰是指在停泵接單根時(shí)，由于井筒內(nèi)鉆具的上下活動(dòng)對(duì)已揭開(kāi)油氣層的抽吸作用以及流體自身的滲透與擴(kuò)散作用，造成油、氣、水或CO2等流體進(jìn)入井筒內(nèi)靜止的鉆井液中，當(dāng)接完單根之后開(kāi)泵循環(huán)，通過(guò)已揭開(kāi)油氣層深度對(duì)應(yīng)的一個(gè)鉆井液遲到時(shí)間所檢測(cè)到的一個(gè)假氣測(cè)異常[5-6]。大量錄井原始資料統(tǒng)計(jì)分析顯示，單根峰的出現(xiàn)不是偶然的，而是與已鉆遇的氣測(cè)異常有必然的聯(lián)系。后效氣與單根峰的主要區(qū)別是單根峰對(duì)應(yīng)的鉆井液靜止時(shí)間極短，流體剛進(jìn)入鉆井液還未來(lái)得及上竄就被開(kāi)泵循環(huán)帶出，而后效氣對(duì)應(yīng)的鉆井液靜止時(shí)間較長(zhǎng)，流體進(jìn)入鉆井液并上竄一段距離之后被開(kāi)泵循環(huán)帶出，對(duì)單根峰的分析有助于提高對(duì)后效錄井油氣層深度的準(zhǔn)確歸位。

圖1 6#-9#氣測(cè)異常及1#-9#單根峰顯示情況和鉆井液密度變化曲線

表1 1#-9#單根峰統(tǒng)計(jì)

由圖2可見(jiàn)，10#氣測(cè)異常全烴絕對(duì)值最大值為8.76%，深度為666.00～671.00 m，11#氣測(cè)異常全烴絕對(duì)值最大值為9.62%，深度為672.00～676.00 m，這兩個(gè)氣測(cè)異常與12#氣測(cè)異常之間未發(fā)現(xiàn)單根峰；12#氣測(cè)異常全烴絕對(duì)值最大值為71.68%，深度為762.00～769.00 m，該氣測(cè)異常出現(xiàn)之后發(fā)現(xiàn)了多個(gè)單

圖2 10#-12#氣測(cè)異常及10#-18#單根峰顯示情況和鉆井液密度變化曲線

根峰。在后續(xù)鉆進(jìn)井段770.00～850.00 m期間，單根峰全烴絕對(duì)值最大值為13.15%～48.09%(表2)，停泵靜止時(shí)間為6～10 min，深度770.00～902.00 m區(qū)間再未出現(xiàn)氣測(cè)異常，倘若在該區(qū)間某一個(gè)深度起下鉆，停泵靜止時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，到井底循環(huán)測(cè)量后效氣時(shí)，油氣層歸位深度為762.00～769.00 m，油氣層頂界深度為762.00 m，而不是10#-11#氣測(cè)異常對(duì)應(yīng)的深度。

綜上所述，通過(guò)分析6#氣測(cè)異常至12#氣測(cè)異常與1#單根峰至18#單根峰之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，12#氣測(cè)異常出現(xiàn)后效氣的優(yōu)勢(shì)最大。

依此類推，通過(guò)分析單根峰與氣測(cè)異常的關(guān)系，即分析單根峰產(chǎn)生的源頭及緣由，可以有效地進(jìn)行后效錄井油氣層的準(zhǔn)確歸位。同時(shí)，還可以進(jìn)一步深入探討單根峰與油氣層快速解釋評(píng)價(jià)及產(chǎn)能初步預(yù)測(cè)之間的關(guān)系和作用。

表2 10#-18#單根峰統(tǒng)計(jì)

1.2 全烴及組分對(duì)比分析法

通過(guò)對(duì)比分析單根峰、后效氣與氣測(cè)異常的組分構(gòu)成和相對(duì)值大小情況的關(guān)系，以及氣測(cè)異常之間全烴絕對(duì)值最大值的對(duì)比情況，達(dá)到后效錄井油氣層深度合理歸位的目的。一是分析單根峰與哪一個(gè)氣測(cè)異常組分構(gòu)成及相對(duì)值大小最相近；二是總結(jié)出產(chǎn)生后效氣最大優(yōu)勢(shì)的氣測(cè)異常；三是后效氣油氣層深度的合理歸位。

例如，L 114井1#單根峰至9#單根峰組分由甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷和正丁烷構(gòu)成，與8#氣測(cè)異常和9#氣測(cè)異常組分構(gòu)成一致，而與6#氣測(cè)異常和7#氣測(cè)異常組分構(gòu)成不一致，并且彼此之間甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷和正丁烷相對(duì)值大小相近；10#單根峰至18#單根峰組分由甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷和正戊烷構(gòu)成，與11#氣測(cè)異常和12#氣測(cè)異常組分構(gòu)成一致，并且甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷和正戊烷相對(duì)值大小相近(表3)。

該井鉆進(jìn)至深度902.00 m時(shí)進(jìn)行了二開(kāi)裸眼段第一次短程起下鉆，短程起下鉆井段為902.00～403.00 m，停泵靜止時(shí)間304 min，這是二開(kāi)裸眼段檢測(cè)到的第一個(gè)后效氣，全烴絕對(duì)值最大值為46.31%，組分由甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷和正戊烷構(gòu)成。從6#氣測(cè)異常至12#氣測(cè)異常，發(fā)現(xiàn)只有10#氣測(cè)異常、11#氣測(cè)異常和12#氣測(cè)異常組分均出現(xiàn)了甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、異戊烷和正戊烷。后效氣甲烷至正戊烷相對(duì)值與11#氣測(cè)異常和12#氣測(cè)異常甲烷至正戊烷相對(duì)值大小相近。12#氣測(cè)異常全烴絕對(duì)值最大值明顯大于11#氣測(cè)異常全烴絕對(duì)值最大值，并且在發(fā)現(xiàn)12#氣測(cè)異常時(shí)，鉆井液密度由正常值1.37 g/cm3下降至1.32 g/cm3，預(yù)測(cè)12#氣測(cè)異常油氣產(chǎn)能應(yīng)該大于11#氣測(cè)異常。

我校地處滄州市偏南隅的一座小區(qū)內(nèi)，近幾年老教師退休或調(diào)往中心城區(qū)的比較多，分配來(lái)的新教師經(jīng)驗(yàn)學(xué)識(shí)、職業(yè)素養(yǎng)方面是弱項(xiàng)，而家長(zhǎng)期望值又很高，希望年輕老師能很快進(jìn)入狀態(tài)。學(xué)校在新教師培養(yǎng)方面壓力不小。由于學(xué)校地理環(huán)境和家長(zhǎng)職業(yè)特點(diǎn)等原因，學(xué)生家長(zhǎng)對(duì)孩子監(jiān)管不到位，學(xué)生安全管理壓力很大。在短暫的調(diào)整之后，我?guī)ьI(lǐng)全校老師，迎難而上，一一化解。

由全烴及組分對(duì)比分析法得出結(jié)論，12#氣測(cè)異常出現(xiàn)后效氣的優(yōu)勢(shì)最大，1#后效氣的油氣層歸位深度為12#氣測(cè)異常對(duì)應(yīng)的深度762.00～769.00 m，油氣層頂界深度為762.00 m。

電測(cè)解釋結(jié)論：6#氣測(cè)異常、7#氣測(cè)異常、10#氣測(cè)異常和11#氣測(cè)異常為水層，8#氣測(cè)異常、9#氣測(cè)異常為含氣水層；電測(cè)解釋763.00～765.00 m為差氣層，電測(cè)解釋767.00～772.00 m為含氣水層，12#氣測(cè)異常為差氣層與含氣水層，論證了12#氣測(cè)異常對(duì)應(yīng)深度762.00～769.00 m為1#后效氣的油氣層歸位深度是合理的。

表3 真假氣測(cè)異常數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1.3 遲到時(shí)間法

遲到時(shí)間法計(jì)算油氣層深度只適用于單根峰或停泵峰，由于靜止時(shí)間極短，油氣上竄高度忽略不計(jì)，油氣上竄速度為0。由理論遲到時(shí)間法或?qū)崪y(cè)遲到時(shí)間法公式計(jì)算出油氣層深度，再通過(guò)計(jì)算結(jié)果與氣測(cè)異常數(shù)據(jù)對(duì)比分析，優(yōu)選出一個(gè)與計(jì)算深度比較接近和合理的氣測(cè)異常，再將該氣測(cè)異常對(duì)應(yīng)深度作為油氣層歸位的深度[7-8]。

1.3.1 理論遲到時(shí)間法

理論遲到時(shí)間法計(jì)算油氣層深度公式為：

(1)

式中：H油為油氣層深度，m；H鉆為循環(huán)鉆井液或鉆進(jìn)時(shí)鉆頭所在深度(鉆位)，m；t高為單根峰高峰時(shí)間，min；t開(kāi)為接完單根后開(kāi)泵時(shí)間，min；t遲理論為鉆頭所在深度的理論遲到時(shí)間，min；t延為管路延時(shí)時(shí)間，min。

例如，在L 114井10#單根峰至18#單根峰依據(jù)理論遲到時(shí)間法算得油氣層深度755.21～778.28 m(表4)，該深度附近較好氣測(cè)異常為12#氣測(cè)異常，單根峰油氣層歸位深度為12#氣測(cè)異常對(duì)應(yīng)的深度762.00～769.00 m，油氣層頂界深度為762.00 m，1#后效油氣層歸位深度同10#單根峰至18#單根峰油氣層歸位深度是一致的。

表4 理論遲到時(shí)間法計(jì)算油氣層深度統(tǒng)計(jì)

1.3.2 實(shí)測(cè)遲到時(shí)間法

實(shí)測(cè)遲到時(shí)間法計(jì)算油氣層深度公式為：

(2)

式中：t遲實(shí)測(cè)為鉆頭所在深度的實(shí)測(cè)遲到時(shí)間，min。

例如，現(xiàn)場(chǎng)錄井要求每50.00 m實(shí)測(cè)遲到時(shí)間一次，在12#單根峰鉆位806.00 m、17#單根峰鉆位853.00 m對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)遲到時(shí)間分別為26 min、26 min。按照實(shí)測(cè)遲到時(shí)間法計(jì)算油氣層深度公式，計(jì)算得出油氣層深度分別為767.57 m、761.61 m，12#單根峰和17#單根峰油氣層歸位深度為12#氣測(cè)異常對(duì)應(yīng)的深度762.00～769.00 m，油氣層頂界深度為762.00 m，1#后效油氣層歸位深度與12#單根峰和17#單根峰油氣層歸位深度是一致的。

1.4 容積法

容積法計(jì)算油氣層深度只適用于單根峰或停泵峰，靜止時(shí)間極短，油氣上竄高度忽略不計(jì)。由容積法公式計(jì)算出油氣層深度，與遲到時(shí)間法相似，將計(jì)算結(jié)果與氣測(cè)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)選出一個(gè)與計(jì)算深度比較接近且合理的氣測(cè)異常，再把該氣測(cè)異常對(duì)應(yīng)深度作為油氣層歸位的深度[9]。

容積法計(jì)算油氣層深度公式為：

(3)

式中：Q為循環(huán)排量，L/min；Vc為裸眼環(huán)空理論每米容積，L/m。

以L 114井10#單根峰至18#單根峰為例，在計(jì)算裸眼環(huán)空理論每米容積的時(shí)候需要考慮擴(kuò)徑率，經(jīng)過(guò)查閱該井多口鄰井的電測(cè)井徑資料及分析，在相應(yīng)井段的平均擴(kuò)徑率為3.22%，裸眼鉆頭直徑為311.15 mm，經(jīng)考慮擴(kuò)徑率計(jì)算得井眼平均直徑為321.17 mm，裸眼環(huán)空理論每米容積為0.068 L/m。10#單根峰至18#單根峰依據(jù)容積法計(jì)算得出油氣層深度為765.88～779.41 m，10#單根峰和18#單根峰油氣層歸位深度為12#氣測(cè)異常對(duì)應(yīng)的深度762.00～769.00 m，油氣層頂界深度為762.00 m，1#后效油氣層歸位深度與10#單根峰和18#單根峰油氣層歸位深度是一致的。

2 油氣層歸位驗(yàn)證

2.1 第一次驗(yàn)證

在YP 5井606 m至井底鉆進(jìn)期間，全裸眼段見(jiàn)兩個(gè)較好油氣顯示：氣測(cè)異常井段2 937.00～2 943.00 m，全烴顯示由7.54%↑22.50%↓14.66%；氣測(cè)異常井段3 160.00～3 163.00 m，全烴顯示由4.51%↑52.56%↓6.31%(圖3)。后效顯示時(shí)采用以上四種油氣層深度歸位方法進(jìn)行歸位。

在YP 5井鉆至深度3 190.40 m時(shí)，發(fā)生井漏，下鉆至2 964.00 m打入堵漏鉆井液時(shí)見(jiàn)后效顯示，開(kāi)泵前鉆井液已靜止21 h，后期繼續(xù)下鉆到井底3 190.40 m進(jìn)行循環(huán)時(shí)再未見(jiàn)新的后效顯示，也未見(jiàn)全烴上漲，說(shuō)明在2 964.00～3 190.40 m井段沒(méi)有油氣流動(dòng)的跡象，此次后效貢獻(xiàn)的氣測(cè)異常在鉆位2 964.00 m之上，根據(jù)本井油氣顯示情況，后效油氣層歸位到氣測(cè)異常2 937.00～2 943.00 m。第一次驗(yàn)證了在鉆進(jìn)深度2 943.00～3 190.40 m之間的起下鉆后效顯示油氣層歸位為2 937.00～2 943.00 m，而不是3 160.00～3 163.00 m。

2.2 第二次驗(yàn)證

在YP 5井，鉆井方為解決螺紋井眼采取長(zhǎng)距離劃眼技術(shù)措施，劃眼井段為2 620.00～3 035.00 m，借助于此次長(zhǎng)距離劃眼，可以對(duì)前期后效顯示油氣層歸位是否正確進(jìn)行第二次驗(yàn)證。當(dāng)劃眼至深度2 860.00 m，發(fā)現(xiàn)后效開(kāi)始見(jiàn)顯示時(shí)，反推鉆位對(duì)應(yīng)的一個(gè)鉆井液遲到時(shí)間判斷油氣已經(jīng)上竄至井深2 800.00 m，從2 800.00 m至井底3 200.00 m之間還有兩個(gè)較好油氣顯示，分別為2 937.00～2 943.00 m、3 160.00～3 163.00 m(圖4)。在劃眼之前，鉆至深度3 026.00 m起鉆后效顯示1次，全烴最大值為100%，油氣層歸位為2 937.00～2 943.00 m；鉆至深度3 200.00 m起鉆后效顯示5次，全烴最大值為43.50%～100%，油氣層一致歸位為2 937.00～2 943.00 m。此次劃眼后效顯示在鉆位2 800.00～3 035.00 m之間，并且后期3 035.00～3 200.00 m循環(huán)鉆井液未見(jiàn)后效顯示，未見(jiàn)油氣流動(dòng)的跡象，顯然可判斷該后效顯示是由較好氣測(cè)異常井段2 937.00～2 943.00 m的油氣水在鉆井液靜止期間滲透、擴(kuò)散入鉆井液形成的，在3 026.00 m起鉆后效顯示1次，油氣層歸位2 937.00～2 943.00 m是正確的；在3 200.00 m起鉆后效顯示5次，油氣層歸位2 937.00～2 943.00 m也是正確的。通過(guò)以上數(shù)據(jù)確定油氣上竄高度為137.00 m，靜止時(shí)間為41 h，所以靜止油氣上竄速度為3.34 m/h。

圖3 YP 5井井身結(jié)構(gòu)及油氣顯示示意圖

圖4 YP 5井長(zhǎng)距離劃眼監(jiān)測(cè)曲線圖

3 流體性質(zhì)分析

3.1 油氣水分析

油氣水在儲(chǔ)集層中以單相、兩相或三相存在，當(dāng)以單相存在時(shí)在氣測(cè)數(shù)據(jù)上易于判斷流體性質(zhì)，當(dāng)以兩相或三相存在時(shí)從氣測(cè)數(shù)據(jù)上判斷流體性質(zhì)的難度加大?？赏ㄟ^(guò)對(duì)后效顯示組分相對(duì)值進(jìn)行分析，來(lái)判斷油氣在上竄過(guò)程中的分離情況及運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)樵诓煌瑫r(shí)間、不同深度鉆井液的全烴組分背景值不一致，在不同后效顯示時(shí)同樣的流體甲烷相對(duì)值多數(shù)情況下也不一樣。為了減少鉆井液背景值的影響，采用后效顯示期間異常值甲烷相對(duì)值與基值甲烷相對(duì)值的比值進(jìn)行流體性質(zhì)的分析，再結(jié)合槽面顯示、燃?xì)庠囼?yàn)、鉆井液性能變化情況等進(jìn)行流體性質(zhì)的判斷。一般情況下，CO2在地層中會(huì)與烴類氣伴生在氣藏中，更多情況下，CO2與烴類氣以水溶相存在于地層水中，并伴隨地層水在地層中運(yùn)移。隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)的不斷擴(kuò)展，鉆遇含CO2地層的頻率不斷增大，鉆井液受CO2污染時(shí)有發(fā)生[10]。在YP 5井起鉆過(guò)程中，鉆井液長(zhǎng)時(shí)間靜止，CO2與烴類氣以水溶相隨同地層水一起從地層中滲透、擴(kuò)散到井筒內(nèi)靜止的鉆井液中，下鉆循環(huán)鉆井液期間與烴類氣一同形成后效氣，故后效顯示時(shí)全烴上升，CO2含量上升，CO2由基值0～0.20%上升至異常值0.74%～19.17%，并伴隨出鹽水的現(xiàn)象。

3.2 地層出鹽水特征分析

在YP 5井后效顯示過(guò)程中發(fā)現(xiàn)地層在釋放鹽水(圖5)。一般情況下，在后效顯示期間全烴較高時(shí)，電導(dǎo)率下降而比正常值低，儀器監(jiān)測(cè)和人工測(cè)量鉆井液密度下降，人工監(jiān)測(cè)鉆井液粘度上升；從地層釋放出的鹽水及受鹽水污染的鉆井液循環(huán)到井口時(shí)，全烴下降，電導(dǎo)率明顯上漲而比正常值高，儀器監(jiān)測(cè)和人工測(cè)量鉆井液密度明顯下降。這是因?yàn)楫?dāng)前鉆井液密度為1.55 g/cm3，比地層鹽水密度高，所以密度明顯下降，人工監(jiān)測(cè)鉆井液粘度下降[11]。

為了防止過(guò)多地層鹽水進(jìn)入鉆井液循環(huán)罐對(duì)鉆井液進(jìn)行二次污染，影響鉆井液性能，鉆井方及時(shí)采取措施排放鹽水到鉆井液坑中顯得尤為重要，錄井可以通過(guò)全烴下降、電導(dǎo)率上漲、密度下降三個(gè)參數(shù)明顯的變化特征及時(shí)進(jìn)行提示，協(xié)助鉆井方盡快排放鹽水及受鹽水污染的鉆井液。

圖5 YP 5井后效顯示出鹽水監(jiān)測(cè)曲線

4 結(jié) 論

(1)通過(guò)單根峰分析法、全烴及組分對(duì)比分析法、遲到時(shí)間法、容積法四種方法，對(duì)后效錄井油氣層深度準(zhǔn)確歸位，并進(jìn)行相互驗(yàn)證，應(yīng)用效果較好，解決了后效錄井油氣層深度歸位難題。

(2)后效錄井油氣層深度的準(zhǔn)確歸位，有利于提高油氣上竄速度計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，有助于及時(shí)對(duì)油氣層進(jìn)行解釋評(píng)價(jià)。

(3)通過(guò)氣測(cè)異常對(duì)后效貢獻(xiàn)大小的特征，以及分析后效顯示時(shí)油、氣、水或CO2等流體的性質(zhì)，可以為氣測(cè)異常解釋和試油井段的選取提供有利的參考依據(jù)，所以在現(xiàn)場(chǎng)錄井過(guò)程中進(jìn)行后效顯示油氣層的準(zhǔn)確歸位顯得尤為重要。

(4)做好CO2含量和地層鹽水的及時(shí)監(jiān)測(cè)與分析，為鉆井方采取有效措施克服CO2和地層鹽水對(duì)鉆井液的污染具有積極意義。