气测数据校正在录井综合解释中的应用

0 引 言

海洋气测录井技术目前主要采用GZG定量脱气器和Reserval检测仪组合的方式,通过在返出口定量抽取钻井液的方法测量破碎岩体中的气体含量。在正常钻进的情况下,该方法能较好地反映地层含气量变化,为海洋录井综合解释提供可靠的依据。然而在特殊工程作业时,如滑动钻进和钻井取心等非正常钻进条件下,不能反映地层的真实含气量,另外,为了增加单井纵向对比和不同井之间的横向对比,在正常钻进条件下,还需考虑不同钻头尺寸、不同钻速、不同钻井液排量和钻井液密度等因素对气测值的影响。为此,亟需寻求一种气测值校正方法,将各个影响因素都考虑在内,对检测到的气测值进行校正,获取地层的真实含气量信息,增强气测数据的对比性,从而提高录井综合解释的精度。本文通过分析不同钻井条件对气测值的影响,拟合出一个适合当前检测方法的气测值校正公式。

1 气测影响因素

1.1 井径

目前海洋钻井工程采用的钻头直径主要有914.40 、660.40 、444.50 、406.40 、311.15 、241.30 、215.90 mm等,在地层含气量和钻速一定的情况下,钻头尺寸越大,单位时间破碎岩石体积越大,进入到井眼中的气体量越大。

1.2 钻时

钻时是反映钻速的物理量,单位为min/m,钻时越小,钻进速度越快,相应的单位时间破碎的岩石体积越大,进入井眼中的含气量也越大。

1.3 钻井液排量

钻井液排量是指单位时间内泵入井眼的钻井液体积,单位为L/min,钻井液排量越大,返出液量越大,破碎岩石中释放出的气体被稀释的程度也越大,脱气器抽取的钻井液中含气量越小。

1.4 钻井液密度

钻井液密度对气测值的影响主要在于井筒液柱压力和地层压力之差的大小。在欠平衡钻井条件下,钻井液密度越小,液柱压力与地层压力之差越大,进入钻井液中的地层扩散气含量越高,相应的检测到的气测值也越高。

2 气测值校正公式

目前常规气测校正公式主要有冲淡系数校正法和单位体积岩石气测校正法。

冲淡系数是指单位时间内钻井液排量与单位时间内破碎岩石体积之比,校正公式^[1,2,3]如下:

E=Q/V=4Qt/(πD²)

T_g校=ET_g

式中:E为冲淡系数;Q为每分钟钻井液排量,m³;V为每分钟破碎的岩石体积,m³;t为钻时,min/m;D为钻头直径,m;T_g校为经过校正的全烃,%;T_g为实测全烃,%。

由上式可以看出,此方法只是简单的将钻进1 m所需时间t内钻井液排量与破碎的岩石体积相除,得出气测值的冲淡系数,没有考虑返出液中破碎岩石的体积和脱气器抽取的钻井液量占返出液的百分比。

单位体积岩石甲烷含量公式^{[4,5,6,7,8,9,10,11,12]}如下:

C_1校=K₁K₂tQC₁/D²

式中:C_1校为单位体积岩石甲烷含量,%;K₁为脱气器单位时间所脱出钻井液量、色谱分析仪单位时间进样量以及单位换算相关的常量,无量纲;K₂为不同钻井液体系中甲烷脱气效率倒数,无量纲;C₁为实测甲烷值,%。

此公式考虑了脱气器抽取的钻井液量占返出液的百分比,但是未考虑返出液中破碎岩石的体积。由于上述两种方法直接将钻时与分子相乘,在一定程度上夸大了钻时对气测值的影响。为此,在这两种方法的基础上,总结出一种新的单位体积岩石气测值计算方法,本文称之为VOL校正公式:

V₀=πD²/4

Q₁=Ft

E=(Q₁+V₀)/Q₀=(Ft +V₀)/Q₀

C_1校VOL=EC₁/V₀=(Ft+V₀)C₁/(Q₀V₀)

式中:V₀为钻进1 m时钻头破碎的岩石体积,m³;F为钻井液量,m³/min;Q₁为钻进1 m的时间t内钻井液排量,m³;Q₀为GZG脱气器抽取的钻井液量,为常量,m³;C_1校VOL为单位体积(1 m³)岩石甲烷含量,%。

本方法在考虑脱气器抽取的钻井液量占返出液量百分比的同时,还考虑了被破碎的岩石体积。认为单位时间破碎的岩体所含气体一部分混入到钻井液中,一部分残留在破碎的岩屑中,利用脱气器抽取定量钻井液中的气体量(即检测到的含气量)除以抽取的钻井液量与钻井液排量、岩体体积和的比值,得出破碎岩体内的总含气量,再用总含气量除以岩体体积,得出单位体积岩石含气量即C_1校VOL。

该公式分子项为(Ft+V₀),避免了分子与钻时t的直接相乘,能缩小钻时波动对校正后气测值的影响;该公式考虑了井径、钻时和排量等参数对气测值的影响,在一定程度上能消除工程原因造成的气测值异常;此外,利用校正后的气测值做多井对比和气测解释图板,能增强井间气测值的对比性、提高图板的适用性。

3 气测值校正公式的应用举例

3.1 缩小钻时波动对气测值的影响

从目前所用的冲淡系数校正公式和单位体积岩石甲烷含量公式可以看出,二者都是在分子项上直接乘以钻时值,然而在正常钻进过程中,钻时受钻压、井眼圆度等因素的影响较大,直接与钻时相乘计算地层含气量的方法会扩大地层真实含气量的波动幅度,VOL校正方法在分子项内加上破碎岩石的体积,在一定程度上缩小了钻时的影响。

图1列举了钻时对3种不同算法所获得的地层含气量的对比。由图上C₁、C_1校和C_1校VOL气体含量曲线的波动幅度可以看出,在高钻时的地方(2 312~2 318 m),由于钻进速度慢,破碎岩石中的气体被泵入的钻井液稀释倍数增加,检测到的C₁含量较上覆岩层明显偏低,然而其中有一部分原因是由于钻压减小引起的,利用C_1校公式简单的乘以较大的钻时,容易形成气测值高异常,可能导致解释人员的误判。在利用C_1校VOL计算时,默认破碎岩石中的气体是均匀混合在破碎岩石与相同时间内泵入钻井液量的体积和之中的,通过求算该岩体中总的含气量,然后将总含气量与岩石体积相除,得出单位体积岩石中的含气量。因此,利用这种方法不仅可以屏蔽掉钻压对钻时的影响,还可以更精确地获取地层的真实含气量。由图1可以看出这样计算的地层含气量C_1校VOL随钻时波动的幅度明显小于C_1校,在钻时稳定层段与检测到的C₁的波动幅度也更接近。

3.2 消除工程因素影响

随着地质分析需求的多样化以及钻井工艺的复杂化,现在钻井取心、定向井造斜等非正常钻进时段越来越多,这些非正常钻井方法对气测录井的影响非常大,严重干扰了录井解释人员的正确判断。

渤海油田PL-1井在钻遇主要目的层明下段底部(2 108~2 117 m)时,由于造斜的需要,采用滑动钻进的方式,导致钻速突然大幅度减小,钻时由1.0 min/m增加到10 min/m,检测到的气测值范围(T_g:5%~8%,C₁:0.9%~2.0%)低于邻井气测值,达不到油层的解释标准,但是该段岩屑荧光面积达10%,电阻率20~40 Ω·m,符合油层的特征。鉴于这种录井、测井特征差异太大的层段,考虑钻进方式的影响,利用VOL校正公式对C₁进行了校正(如图2中C_1校VOL)。从图2上可以看出,校正后的C_1校VOL介于10%~20%,相比检测值(0.9%~2.0%)增大了约10倍,符合该区域油层的气测特征,综合C_1校VOL、荧光面积和电阻率,将该显示段解释为油层。最后讨论决定2 090~2 133 m射孔试油,产油量为87.39 m³/d,与录井解释结论相符。

3.3 多井气测对比

同一区域不同井采用的井眼组合方式不同,相应的钻头类型、钻头磨损程度、循环排量等也不同,这些因素都会影响单井气测值大小。为了增强区域多井气测值的对比性,根据邻井录井、测井解释结论指导正钻井随钻录井解释,可以采用VOL气测校正的方法将邻井和正钻井气测值校正后再进行连井对比,以利于达到准确解释的目的。

图3是BZ某区块的BZ-1-BZ-2-BZ-3井的多井对比图,3口井所处构造位置差异较小,都为断层地层油气藏。BZ-1井和BZ-2井的井眼组合方式为444.5 mm/311.15 mm/215.9 mm,BZ-3井的井眼组合方式为444.5 mm /311.15 mm /241.3 mm,3口井均从垂深800 m开始三开录井。由图3可以看出,3口井砂体的电阻率值相差不大,都在3~10 Ω·m之间;BZ-1井和BZ-2井明下段和馆陶组显示层C₁气测值大小相当,均在1%~2%之间,BZ-3井显示层气测值则明显偏高,介于4%~10%; 从钻时曲线上看,BZ-1井和BZ-2井钻时明显高于BZ-3井,而且波动幅度较大。3口井油源相同,地层无明显隆起且构造深度相当,但气测值差异较大,需确定是地层本来含烃饱和度的差异导致,还是因为井径和钻时的原因引起的表象差异。

为此,利用VOL气测校正公式对3口井的气测值进行了校正。由图上可以看出3口井明下段地层的含油性均较好,校正后的地层C_1校VOL值几乎处于同一个数量级,由此可见3口井明下段气测值差异是由井径和钻时的不同所致,但BZ-1井和BZ-3井馆陶组的C_1校VOL值却比BZ-2井馆陶组的C_1校VOL值要高。结合地化录井和荧光录井资料对比分析,认为这是由于地层本身含烃饱和度差异所致,BZ-1井和BZ-3井地层含油性比BZ-2井好。由图上电测解释结论对比也可以看出,BZ-1井和BZ-3井馆陶组顶部解释了多套油层,而BZ-2井馆陶组多为含油水层,说明与录井资料的结论一致。

3.4 建立区域解释图板

利用单位体积岩石气体含量校正的方法能消除井眼尺寸、钻时和排量的影响,利用校正后的数据可以建立适用性强、精度高的区域气测解释图板,再将正钻井的气测值校正后在图板上投点,可以大幅度提高录井解释符合率。

图4、图5是KL-XX区块的C₁和C₁异常倍数交会图板。两图板均采用6口探井合计94个显示层的气测数据和电测解释结论建立,其中C_1校VOL是指采用VOL公式校正后的甲烷值,C₁异常倍数(C₁YC)是采用峰基比计算的气测异常幅度值,图4为检测到的显示层C₁值和计算的异常倍数散点图,图5是用经过校正的显示层C₁值和计算的异常倍数散点图。

对比两图可以看出,图4能较好地区分油层,但是水干层和含油水层的区分不明显,图5用VOL公式校正后的C₁值和C₁异常倍数投点,油层、含油水层和水干层三者都能明显区分,可见用校正后的数据建立的气测解释图板规律性更好。因此,在以后的解释工作中,可以利用该公式,将更多的气测组分(如C₂、C₃、C₄、C₅)进行校正,利用校正后的数据建立更多、规律性更好的组合图板,提高录井解释的符合率,为区域油藏研究提供依据。

4 结 论

气测数据校正是气测录井研究的基础,只有将影响气测数据的因素消除掉,才可以获取真实、可对比的地层含气量信息,才能利用这些信息更好地解释地层含油气水情况。

本文在前人提出的校正公式基础上,总结出一种新的、考虑更全面的气测校正公式,通过应用表明,该公式校正后的气测值能消除井径、钻时、排量等参数对气测值的影响,能更真实反映地层含气量信息。校正后气测值的井间可对比性更强,利用校正后气测值建立的解释图板规律性更明显,能为更深层次的区域含烃饱和度解释、储集层对比研究等提供帮助。

The authors have declared that no competing interests exist.

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参考文献

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