引用本文
王刚, 王长在, 苏沛强, 万康, 张玉峰, 赵天东, 付甜, 夏永利. 水基钻井液密度变化对随钻气测组分配比关系的影响研究[J]. 录井工程, 2020,31(S1): 54-59.
WANG Gang, WANG Changzai, SU Peiqiang, WAN Kang, ZHANG Yufeng, ZHAO Tiandong, FU Tian, XIA Yongli. Influence of the change of water-based drilling fluid density on the component ratio of gas logging while drilling[J]. Mud Logging Engineering, 2020,31(S1): 54-59.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2020.S1.010  
Permissions
Copyright©2020, 《录井工程》杂志社
《录井工程》杂志社 所有
水基钻井液密度变化对随钻气测组分配比关系的影响研究
王刚①, 王长在②, 苏沛强②, 万康①, 张玉峰①, 赵天东①, 付甜①, 夏永利①
① 中国石油渤海钻探第一录井公司
② 中国石油大港油田分公司勘探事业部

作者简介：王刚 工程师,1984年生,2008年毕业于中国石油大学(华东)地质学专业,现在中国石油渤海钻探第一录井公司综合解释评价中心从事录井解释评价工作。通信地址:300280 天津市大港油田第一录井公司。电话:(022)25919811。E-mail:wanggang028@cnpc.com.cn

摘要

随钻气测录井与其他录井资料相比,因其具有连续监测、受人为影响因素小、组分配比关系相对比较稳定并可反映地层流体性质等优势,被广泛地应用于发现、识别和评价油气藏,但目前尚未看到有关钻井液密度变化对随钻气测组分配比关系影响程度的研究成果。为厘清在密度变化时对各派生参数产生的影响程度,以钻井液密度为自变量,以随钻气测组分配比关系(气测派生参数)为因变量,研究了水基钻井液密度变化对于随钻气测组分配比关系(气测派生参数)的影响规律,发现就影响程度而言,同分异构比<烃斜率<湿度比<三角大小<特征比<平衡比<峰基比<轻重比。根据研究成果对气测解释评价有关注意事项进行了提示,并根据各派生参数受影响程度的大小确定了优先使用的气测解释派生参数。

关键词: 水基钻井液; 密度; 随钻气测; 组分配比; 派生参数; 气测解释
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Influence of the change of water-based drilling fluid density on the component ratio of gas logging while drilling
WANG Gang①, WANG Changzai②, SU Peiqiang②, WAN Kang①, ZHANG Yufeng①, ZHAO Tiandong①, FU Tian①, XIA Yongli①
① No.1 Mud Logging Company,BHDC,CNPC,Tianjin 300280,China
② Exploration Department of petroChina Dagang Oilfield Company,Tianjin 300280,China
Abstract

Compared with other mud logging data,gas logging while drilling has the advantages of continuous monitoring,little impact from human factors,relatively stable component ratio and reflecting the formation fluid properties,and has been widely applied to discover,identify and evaluate hydrocarbon reservoirs. However,there is no research result at present about the influence of the change of drilling fluid density on the component ratio of gas logging while drilling. To clarify the influence degree on the derived parameters when the density changes,the drilling fluid density is taken as the independent variable,and the component ratio of gas logging while drilling(derived parameters from gas logging)is taken as the dependent variable to study the influence of water based drilling fluid density changes on the component ratio of gas logging while drilling(derived parameters from gas logging). It is found that in terms of impact degree,the isomer ratio<hydrocarbon slope<humidity ratio<triangle size<characteristic ratio<equilibrium ratio<peak-base ratio<weight ratio.According to the research results,the relevant precautions for gas logging interpretation and evaluation are proposed,and the derived parameters of gas logging interpretation are given priority according to the influence degree of each derived parameter.

Keyword: water based drilling fluid; density; gas logging while drilling; component ratio; derived parameter; gas logging interpretation
0 引言

随钻气测录井具有连续监测[1]、受人为影响因素小、数据可靠程度较高、可反映地层流体性质等优势, 数十年来持久而广泛地被应用于发现、识别和评价油气藏。常用随钻气测解释评价方法包括三角图板法、皮克斯勒图板法、3H法[2]以及烃斜率、同分异构比、峰基比、轻重比、三角大小等气测派生参数交会法[3]。这些方法能够得以推广应用均基于一个共同的客观现象, 即它们所使用的气测派生参数宏观上受钻井液密度变化影响均较小。例如, 同层位随钻气测检测值会受到钻井液密度变化的显著影响, 但气测组分配比关系却能保持相对稳定, 这也是随钻气测解释相对受到更多录井解释人员“ 器重” 的原因所在。虽然同层位气测组分配比关系宏观上受钻井液密度变化影响较小, 但这里所谓“ 较小” 究竟是小到何种程度却很少被关注和研究。基于此, 本文以钻井液密度为自变量, 以随钻气测组分配比关系(派生参数)为因变量, 研究水基钻井液密度变化对于常用随钻气测组分配比关系(派生参数)的影响规律, 并根据影响规律对气测解释评价有关注意事项进行了提示。

1 随钻气测解释评价技术简介
1.1 基本原理

随钻气测可用来进行地层流体性质的识别和评价, 主要基于两点原理:一是在含油气盆地, 地层流体(油、气、水)中通常都存在含量不同的轻烃组分(对于气测录井来说就是C1-C5); 二是这些轻烃组分在不同的地层流体中具有不同的组分配比关系(图1), 派生参数表现特征不尽相同。

图1 不同类型的天然气具有不同的气测组分配比关系

1.2 随钻气测解释评价技术常用派生参数

随钻气测解释评价技术常用的派生参数包括:反映组分配比关系的湿度比、烃斜率、同分异构比、特征比、平衡比、轻重比、组分三角大小以及不反映组分配比关系但反映气测异常程度的峰基比等, 其中:湿度比是甲烷以后的烃类占气测总烃类的含量百分比, 同一油藏的油层湿度比往往在一个相对稳定的数值区间, 水层和干层基于这一区间变化; 烃斜率是乙烷与丙烷之比, 反映烃类内部组分的变化; 同分异构比是正丁烷与异丁烷之比, 数值过大通常是干层的反映特征; 特征比是丁烷、戊烷之和与丙烷的比值, 反映烃类内部组分的变化; 平衡比是甲烷、乙烷之和与丙烷、丁烷、戊烷之和的比值, 在一定程度上可反映油质的轻重; 轻重比是甲烷与重组分之比, 可反映天然气的干湿程度; 组分三角大小源于三角图板法, 计算结果有正负、大小之分, 正值通常表示地层含气、油质较轻, 负值通常表示地层含油、油质中到重质; 峰基比是气测峰值与基值之比, 反映全烃异常程度。

这些参数相互交会即形成气测解释图板(图2), 可用来指导流体性质识别与评价。本文的研究内容即为水基钻井液密度变化对于这些气测派生参数的影响。

图2 气测解释评价图板

2 层组选取及研究思路
2.1 研究层组的选取

流体类型、流体所在层位、流体分布构造位置、储集层物性、钻井工程、钻井液体系、录井设备等均可能对气测组分配比关系(派生参数)产生影响[4], 为确保研究结论的相对可靠, 研究层组的选取必须基于其他影响因素相对一致这一前提。基于此, 除水基钻井液体系这一大前提外, 本文所选取的研究对比层组还遵循以下7点原则。

(1)对比层必须是同一流体系统, 以消除不同流体系统可能存在的气测组分配比差异。

(2)对比层应几乎处在同一构造高程, 以消除重力分异对气测组分配比关系的影响。

(3)对比层应物性较好, 以尽可能消除非均质性给气测组分配比关系带来的影响。

(4)对比层气测应基本不受混原油的影响, 以排除外来烃类气体对气测组分配比关系的影响。

(5)对比层应处于直井段或者井斜度较小的井段, 以尽可能消除井斜对气测组分配比关系带来的影响。

(6)对比层必须有较为明显的气测异常, 尽可能保证气测组分相对较全。

(7)对比层必须是同一台录井仪承录, 且所用脱气器型号相同。

根据上述7点原则, 对大港油田近十年来的100组原眼以及侧钻井眼进行了筛选, 最终从中筛选出6组井组的9套对比层(表1), 作为水基钻井液密度变化对于随钻气测组分配比关系(派生参数)影响的研究对象、基础数据。

表1 研究层组基础数据
2.2 研究思路

通过大量统计发现, 伴随钻井液密度的升高或降低, 几乎总是引起钻井液粘度的升高或降低, 同时相较于钻井液粘度, 钻井液密度变化对于随钻气测组分配比关系(派生参数)的影响要远远大于粘度变化带来的影响。基于上述两点, 作者研究钻井液密度变化对于随钻气测组分配比关系(派生参数)影响的思路即为:忽略钻井液粘度的变化对于随钻气测组分配比关系(派生参数)的影响, 基于上文2.1节所明确的7点原则, 通过对同层位地层随钻气测组分配比关系(派生参数)在不同钻井液密度下的变化情况进行研究, 统计计算各派生参数的变化标准差来分析受影响程度, 从而归纳密度变化对于随钻气测组分配比关系(派生参数)的影响规律。

3 研究成果

上文1.2节概括介绍了根据气测原始数据对各派生参数(峰基比、湿度比、烃斜率、同分异构比、特征比、平衡比、轻重比)进行计算的方法。对表1数据进行整理计算得到表2, 三角大小计算公式为:

三角大小=[ 20-(C2+C3+nC4)组分之和× 100]× 5

表2 气测原始数据整理与派生参数计算成果

为评价衡量钻井液密度变化对各派生参数数据稳定性的影响, 引入均方差计算。均方差即标准差, 反映一组样品个体间的离散程度。标准差较大, 代表大部分数值和其平均值之间差异较大, 反映数据离散程度较高, 数据稳定性较差; 标准差较小, 代表这些数值较接近平均值, 反映数据离散程度低, 数据稳定性好。根据均方差计算公式, 对表2各对比层组派生参数进行计算得到表3, 以其中各对比层组同一派生参数的均方差为数据基础, 形成密度变化条件下各对比层组的派生参数变化对比柱状图(图3-图10)。

表3 钻井液密度变化对气测派生参数的均方差分析

图3 钻井液密度变化对于峰基比的影响

图4 钻井液密度变化对于湿度比的影响

图5 钻井液密度变化对于烃斜率的影响

图6 钻井液密度变化对于同分异构比的影响

图7 钻井液密度变化对于平衡比的影响

图8 钻井液密度变化对于特征比的影响

图9 钻井液密度变化对于轻重比的影响

图10 钻井液密度变化对于三角大小的影响

由图3-图10的对比分析可以得出, 水基钻井液密度变化对于同层位随钻气测组分配比关系(派生参数)的影响有如下规律:钻井液密度降低, 随钻气测峰基比和特征比升高、烃斜率和平衡比降低; 钻井液密度升高, 随钻气测峰基比和特征比降低、烃斜率和平衡比升高(图3、图5、图7、图8)。这种一致性变化反映钻井液密度的变化对气测各组分的影响是不均一的。伴随钻井液密度的升高, 相较于C4与C5组分之和, C3组分相对含量升高; 相较于C3-C5组分之和, C1-C2组分之和的相对含量升高。这种规律可能是由于高密度钻井液在更大程度上抑制了C2-C3气态组分的散逸导致的。

根据表3各对比层组的派生参数均方差进一步计算各派生参数的总均方差, 结果见表4。

表4 钻井液密度变化对气测派生参数的总均方差分析

绘制变密度条件下各派生参数变化总均方差对比柱状图(图11), 进行对比分析可以得出:虽然随钻气测各派生参数均受钻井液密度变化的影响, 但就数据离散程度而言, 同分异构比< 烃斜率< 湿度比< 三角大小< 特征比< 平衡比< 峰基比< 轻重比。

图11 水基钻井液密度变化对气测派生参数影响的总均方差

4 结论

从宏观上讲, 虽然气测组分配比关系(派生参数)受钻井液密度变化影响较小, 可用来进行不同钻井液密度条件下的流体性质解释评价, 但深入进行分析可知, 在其他影响因素基本一致的前提下, 水基钻井液密度变化对于同层位随钻气测组分配比关系(派生参数)的影响是有差别的, 这种差别就数据离散程度而言, 同分异构比< 烃斜率< 湿度比< 三角大小< 特征比< 平衡比< 峰基比< 轻重比。这种规律对于随钻气测解释评价具有指导意义。

(1)在所有气测派生参数均可用的情况下, 应优先选用离散程度较小的同分异构比、烃斜率、湿度比等参数交会图板进行气测解释评价。

(2)对于落在气测派生参数交会图板上不同流体性质分界线附近的解释点(图2中②点), 在进行解释时应综合审慎分析, 不能仅凭落点所在区域即轻易做出解释, 因为该落点所代表参数可能受钻井液密度变化的影响而产生一定的波动(均方差不为零证实了这种波动的存在), 这种波动在峰基比、平衡比、轻重比等离散程度较大的参数上是明显的。

(编辑 李特)

参考文献
[1] 张海涛. 录井气测组分评价油气层探析[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2012(31): 1-3.
ZHANG Haitao. Discussion on hydrocarbon reservoir evaluation with gas logging component for mud logging[J]. Theoretical Research in Urban Construction(Electronic Version), 2012(31): 1-3. [本文引用:1]
[2] 耿涛, 陈卫, 张平伟. 利用综合录井气测资料解释评价油气水层[J]. 中国化工贸易, 2016, 8(9): 38.
GENG Tao, CHEN Wei, ZHANG Pingwei. Interpretation and evaluation of oil-gas-water layers using gas logging data for comprehensive mud logging[J]. China Chemical Trade, 2016, 8(9): 38. [本文引用:1]
[3] 马青春, 何月慧, 张学军, 等. 南堡凹陷中深层储集层气测参数特征及解释评价[J]. 录井工程, 2019, 30(3): 86-91.
MA Qingchun, HE Yuehui, ZHANG Xuejun, et al. Characteristics of gas logging parameters in mid-deep reservoirs in Nanpu Sag and interpretation and evaluation[J]. Mud Logging Engineering, 2019, 30(3): 86-91. [本文引用:1]
[4] 曹凤俊. 气测录井资料的影响分析及校正方法[J]. 录井工程, 2008, 19(1): 22-24.
CAO Fengjun. Gas logging data influence analysis and correction method[J]. Mud Logging Engineering, 2008, 19(1): 22-24. [本文引用:1]