温海涛
, 罗鹏
Wen Haitao, Luo Peng
中图分类号: TE132.1
文献标识码: A
责任编辑:
收稿日期: 2018-02-28
网络出版日期: 2018-06-25
版权声明: 2018 《录井工程》杂志社 《录井工程》杂志社 所有
作者简介:
作者简介: 温海涛 1989年生,2013年毕业于东北石油大学资源勘查工程专业,现在中海油能源发展工程技术分公司从事钻井地质相关工作。通信地址:300459天津市滨海新区海川路2121号增3号海洋石油大厦C座604室。电话:(022)66502312。E-mail:wenht4@cnooc.com.cn
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摘要
渤海油田地层以新生代砂泥岩剖面为主,成岩性相对较差,地层钻速快,钻时变化不明显,而且在定向井钻井过程中受造斜影响,钻时无法直接反映地层岩性的变化,严重影响地质录井作业质量,因而在前人研究的基础上,提出钻时变化率法。钻时变化率包含相对变化率和绝对变化率,通过两者数值的变化,结合岩屑录井,可用于判断砂泥岩地层岩性界面。该方法在渤海油田垦利X构造10口井的应用表明,剖面符合率提高了近10%,较好地解决了浅部地层及定向井造斜井段钻时录井难的问题。
关键词：
Abstract
The strata of Bohai Oilfield are dominated by the Cenozoic sand-shale profile, and their diagenesis is relatively poor. Formation drilling rate is rapid, the change of drilling time is not obvious. Moreover, during the process of directional well drilling, drilling time can not directly reflect the change of formation lithology because of the influence of deflecting, which seriously affects the quality of geological logging operation. Therefore, on the basis of previous studies, the method of drilling time change rate was proposed. The rate of change in drilling time includes relative rate of change and absolute rate of change. Combined with cuttings logging, the variation of both values can be used to judge the lithologic interface of sandstone and mudstone strata. The application of this method in 10 wells of Kenli X structure in Bohai Oilfield shows that the profile coincidence rate has increased by nearly 10%. The problem of drilling time with mud logging in shallow formation and deflecting section of directional well was well solved.
Keywords：
钻时指钻进单位厚度地层所需要的时间,其单位通常是min/m,是地质录井中最基本、最重要的一项参数,主要反映岩石的可钻性[1,2]。在钻井工程参数相对稳定的情况下,钻时降低,反映储集层可钻性变好,即储集层物性变好,孔隙、裂缝发育;钻时升高,则反映储集层可钻性变差,即储集层物性变差,孔隙、裂缝不发育[3,4,5,6,7,8],因此现场根据钻时变化幅度可以快速区分砂泥岩地层。但随着钻井工艺的不断改进,机械钻速越来越快,特别是渤海油田浅部地层成岩性较差,钻时曲线往往为直线,无法真实反映地层可钻性信息,同时渤海油田生产开发以丛式井为主,钻井时一般采用旋转和滑动复合钻进的方式,因不同钻进模式下钻时基准线也不同,而且目前缺少校正方法,所以利用传统方法进行岩性归位时,剖面符合率较低。本文在传统钻时变化幅度法基础上,通过研究钻时的特征及渤海油田地层和作业的特点,形成了一套利用钻时变化率进行岩性归位的方法,切实提高了地质录井作业质量。
渤海油田受其独特的地质构造特征等因素制约,油气分布主要集中在新生代湖相及河流相砂体储集层[9],且开发模式以丛式井为主。通过收集近期的渤海油田勘探开发井钻时资料,发现利用钻时判断砂泥岩地层界面时,存在以下两个问题:
(1)浅部地层钻速快,砂泥岩界面区分不明显。渤海油田岩屑录井起始深度一般为垂深500 m,层位在明化镇组上段,岩性为砂泥岩互层沉积,压实程度低,成岩性差;浅部地层一般采用PDC钻头配合海水膨润土钻井液体系钻进,钻速快,砂岩与泥岩钻时区别不明显。
(2)定向井造斜井段钻时失真,不能反映地层岩性特征。定向井钻井过程中,为满足造斜、增斜、降斜等定向施工的需要,时常要进行钻压、转盘转数和排量等工程参数的调整,钻时已难以真实地反映地层特征[10,11,12,13]。以渤海油田垦利X构造的10口井为例,旋转钻进井段钻速是滑动造斜井段钻速的2~10倍不等。
钻时变化率法通过数学运算将钻时数据转化成变化率,包括相对变化率和绝对变化率,进而根据该值的大小来划分地层剖面。相对变化率是同一井段中,相邻2 m的参数之差与平均参数值之比;绝对变化率是同一井段中,某1 m的参数值和本井段的平均参数值之差与平均参数值之比。其具体计算公式如下:
PR=(t2-t1)/
QR=(ti-
式中:PR为钻时相对变化率;QR为钻时绝对变化率;t2、t1为相邻2 m钻时值,min/m;
钻时是反映地层可钻性的参数,某一井段平均钻时能够反映该段地层的整体可钻性[14,15]。钻时相对变化率值的录井意义在于反映地层岩性界面,相对变化率突然变大或者变小,表明相邻2 m的地层可钻性突变,可能为地层界面;钻时绝对变化率的录井意义在于反映某一井段地层的可钻性,某一井段的钻时绝对变化率值越大,说明该米地层可钻性越差。因此对于砂泥岩地层,可以通过钻时变化率值大小判断地层界面。
2.2.1 计算井段的选取
钻时变化率法首先需要确定计算井段,即计算的步长值,计算井段可以根据实际情况进行选择。由于井场岩屑录井取样间距为5 m/包,计算井段同岩屑取样间距取5 m较为合适,定向井的滑动造斜井段与旋转钻进井段钻井工艺不同,应该分开选择计算变化率。当造斜井段或者非造斜井段厚度大于等于5 m时,以5 m为计算井段进行计算;当厚度不足5 m时,以实际厚度为计算井段。对同一井段可以认为钻头磨损、钻井液性能及排量等参数稳定,这样钻时能够更加真实地反映地层的可钻性,有助于进行地层对比及落实岩性剖面。
2.2.2 数值计算及解释原则
利用上述公式对井段内钻时数据进行计算,分别求取钻时的相对变化率数值及绝对变化率数值。根据数值变化情况并结合岩屑录井特征,判断砂泥岩地层界面。一般规律是:当相对变化率值突然降低变为负值,且变化值较大,可能进入砂岩储集层;当相对变化率值突然升高变为正值,可能钻出砂岩储集层。若井段内钻时绝对变化率值较低,则结合岩屑录井特征,可判断是否为砂岩储集层。对分析结果可以依据测井曲线进行验证。
为了验证钻时变化率法的可行性及可靠性, 选择渤海油田2016年重点评价的垦利X构造10 口井(5口定向井),主要目的层为明化镇组及馆陶组地层,埋深500~1 400 m,成岩性较差,利用传统钻时参数判断地层界面难度较大。选择该批井的浅部地层井段及定向井造斜井段共计283层钻时数据进行分析整理,应用钻时变化率的方法,解释符合层数227层,符合率达80.21%,录井剖面符合率提高了近10%。
KL-X-1井为一口预探井,位于莱州湾凹陷,设计完钻地质层位孔店组,主要目的层明下段、馆陶组,岩性组合为砂泥岩互层,馆陶组底深1 043 m,埋深较浅。为在井段860~910 m应用钻时变化率法进行砂岩储集层判断,首先确定计算井段取5 m,同岩屑录井井段,再利用公式(1)及公式(2)求取钻时的相对变化率值及绝对变化率值,其中井段871~880 m的计算结果如表1。
表1 KL-X-1井钻时变化率计算数据
| 深度 m | t min·m-1 | PR | QR | min·m-1 |
|---|---|---|---|---|
| 871 | 0.78 | -0.105 4 | 0.174 7 | 0.664 |
| 872 | 0.71 | -0.165 7 | 0.069 3 | 0.664 |
| 873 | 0.60 | -0.015 1 | -0.096 4 | 0.664 |
| 874 | 0.59 | 0.000 0 | -0.111 4 | 0.664 |
| 875 | 0.59 | 0.015 1 | -0.111 4 | 0.664 |
| 876 | 0.60 | 0.090 4 | -0.096 4 | 0.664 |
| 877 | 0.66 | 0.015 1 | -0.006 0 | 0.664 |
| 878 | 0.67 | 0.210 8 | 0.009 0 | 0.664 |
| 879 | 0.81 | -0.031 2 | 0.219 9 | 0.664 |
| 880 | 0.61 | -0.021 1 | -0.081 3 | 0.592 |
根据相对变化率及绝对变化率计算数据,形成钻时变化率曲线(图1),选择870~880 m作为评价井段。从表1可以看出,钻时相对变化率PR在井深872 m处为负的最小值,在878 m处为正的最大值,故判断深度872 m及878 m可能为分层界限。井深873 m处钻时绝对变化率QR开始降为负值,直到井深878 m开始变为正值,反映评价井段在872~877 m可钻性较好,结合岩屑录井特征,870~875 m及875~880 m均含大量细砂岩,综合判断分析872~877 m为砂岩储集层段。电测曲线在872.00~877.50 m解释结果同样为砂岩储集层。这表明钻时变化率的解释结果与自然电位、自然伽马及密度曲线解释结果符合(图1)。
KL-X-3d井是一口定向井,最大井斜34.10°,主要目的层明下段、馆陶组,岩性组合为砂泥岩互层。为达到评价目的,在井段1 000~1 100 m及1 200~1 350 m等处进行定向造斜。选择井段1 050~1 100 m应用钻时变化率法进行地层判断。首先根据计算井段的选取原则确定计算井段,定向造斜段和非造斜段分开计算求取钻时平均值,以降低定向造斜井段与非造斜井段钻时差别大的影响,再利用公式(1)及公式(2)计算钻时变化率绝对值及相对值,其中1 061~1 080 m井段的计算值如表2。
表2 KL-X-3d井钻时变化率计算数据
| 深度 m | t min·m-1 | PR | QR | min·m-1 |
|---|---|---|---|---|
| 1 061 | 3.04 | -0.265 1 | 0.098 8 | 2.766 7 |
| 1 062 | 0.82 | 0.000 0 | 0.326 5 | 0.618 2 |
| 1 063 | 0.65 | -0.275 0 | 0.051 5 | 0.618 2 |
| 1 064 | 0.54 | -0.177 9 | -0.126 5 | 0.618 2 |
| 1 065 | 0.71 | 0.275 0 | 0.148 5 | 0.618 2 |
| 1 066 | 0.91 | 0.323 5 | 0.472 1 | 0.618 2 |
| 1 067 | 0.71 | -0.323 5 | 0.148 5 | 0.618 2 |
| 1 068 | 0.49 | -0.355 9 | -0.207 4 | 0.618 2 |
| 1 069 | 0.38 | -0.177 9 | -0.385 3 | 0.618 2 |
| 1 070 | 0.49 | 0.177 9 | -0.207 4 | 0.618 2 |
| 1 071 | 0.59 | 0.161 8 | -0.045 6 | 0.618 2 |
| 1 072 | 0.51 | -0.129 4 | -0.175 0 | 0.618 2 |
| 1 073 | 2.13 | 0.000 0 | -0.275 8 | 2.941 1 |
| 1 074 | 2.62 | 0.166 6 | -0.109 2 | 2.941 1 |
| 1 075 | 2.54 | -0.027 2 | -0.136 4 | 2.941 1 |
| 1 076 | 2.45 | -0.030 6 | -0.167 0 | 2.941 1 |
| 1 077 | 2.08 | -0.125 8 | -0.292 8 | 2.941 1 |
| 1 078 | 3.45 | 0.465 8 | 0.173 0 | 2.941 1 |
| 1 079 | 3.01 | -0.149 6 | 0.023 4 | 2.941 1 |
| 1 080 | 2.58 | -0.146 2 | -0.122 8 | 2.941 1 |
根据钻时变化率计算的数值(表2),形成钻时变化率曲线(图2)。从图2可以看出,原始钻时在滑动造斜段是非造斜段的4~6倍,差别较大,钻时变化率法很好地消除了定向造斜对钻时的影响。
从表2可以看出,钻时相对变化率值在井深1 068 m为负的最小值,说明可能在井深1 068 m已由泥岩进入砂岩储集层;在1 078 m钻时相对变化率值为正的最大值,且1 068~1 077 m井段钻时绝对变化率值较低(为负值),说明该层段地层可钻性较好。根据岩屑录井可知,该井段岩屑富含砂岩,因此判断1 068~1 077 m为砂岩储集层。测井解释1 067~1 077 m井段亦为砂岩,钻时变化率解释结论与测井解释结果较为一致,说明该方法适用于定向井钻时录井,可以有效地提高钻时录井剖面符合率。
钻时变化率法是判断砂泥岩地层剖面方法的补充,应用钻时变化率法判断地层岩性界面时,需要参考岩屑录井,综合判断分析。
钻时变化率法在渤海油田垦利X构造的应用实践表明,其在判断浅部地层及定向井造斜井段有实际应用价值,能够提高现场砂泥岩剖面录井符合率。目前,钻时变化率法只是适用于砂泥岩地层剖面,对于特殊岩性段,其应用价值还需进一步探索。
The authors have declared that no competing interests exist.
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