气测综合评价技术在地质导向中的应用

2013-10-24魏兵

中国石油大学胜利学院学报 2013年3期

魏兵

（中国石化胜利石油工程有限公司地质录井公司，山东东营257064）

近年来，随着勘探开发的深化，国内油田加大了对水平井的部署力度，且应用先进的地质导向技术，有效提高了单井原油产量。在水平井钻探过程中，目前主要使用远钻头随钻测井设备，但资料数据的延迟性，大大地削弱了其及时性，而气测录井资料恰恰可作为其有效补充，通过现场气测综合评价快速识别油气和避开低渗层，二者结合可更好地完成优质水平井。

1 地质导向技术

地质导向技术是20世纪90年代发展起来的前沿钻井技术，是使用随钻测量数据和随钻地层评价测井数据，以人机对话的方式控制井眼轨迹的新兴石油技术。近年来，地质导向钻井技术已成为解决低产、低压、低渗透薄油层和难采储层等勘探开发难题的技术突破。

地质导向随钻测量是在钻井的同时利用传感器探测井下信息并实时传到地面的技术。根据需求可分为随钻测量（MWD）、随钻测井（LWD）等，其中MWD一般仅测量井斜、方位和工具面角等工程参数；LWD主要提供地层参数，基本的需要配备伽马和电阻率仪器。

根据随钻测量仪器距钻头的距离可将测量设备分为近钻头和远钻头地质导向测量设备。近钻头随钻测量仪器距离钻头小于1m，基本达到了测量数据的实时性；而远钻头随钻测量仪器位于动力钻具之后，距离钻头有10m左右的距离（表1），因此导致测量信息滞后，直接影响了井眼轨迹控制的实时性和地质导向的准确性。

表1 远钻头地质导向测量系统

发展至今，地质导向技术在国外已相当成熟，但由于近钻头井下随钻测量技术难度大、成本高，国内与国外的技术差距较大，目前国内仅研发了两套具有自主知识产权的近钻头地质导向系统——CGDS-I［1］和SL-NBGST［2］，并且这近钻头地质导向钻井系统，尚处于试验阶段；国内普遍使用的随钻测井设备基本上是20世纪90年代引进的远钻头随钻测井设备（LWD）［3］。

地质导向测量仪器距离钻头的位置直接决定了所测数据的时效性，近钻头地质导向测量系统基本上满足了数据实时性的要求，因此仅对目前广泛使用的远钻头地质导向测量系统和综合录井的时效性进行对比（表2）。

表2 常规地质录井和远钻头地质导向测量系统时效性对比

在水平井的实际钻探过程中，复合钻进和定向钻进交叉进行，导致平均钻时较大，从而造成10m的钻进时间通常要比一个岩屑迟到时间大，从表2可以看出，地质录井资料相比远钻头地质导向测量数据更具时效性。而地质录井资料的滞后性可通过循环的方式完整获得，而远钻头地质导向测量数据无法通过循环获得井底数据。

2 气测评价技术在地质导向中的应用

2.1 原理方法

在水平井的钻探过程中，通常会混入一定量的原油或成品油，以此保证井眼的润滑性及钻井的安全性。这样就会对常规地质录井项目造成影响，但分析气测资料，结合岩屑和荧光录井就能准确的识别油气层。通过分析混油前后甲烷和全烃的变化，可以得出：混油后全烃会骤然增加，而甲烷则增加不明显，则甲烷相对含量就会相对混油前发生突变。

现场录井过程中可综合运用气测解释方法，经实践证实3H轻质烷烃比值法［4］（包括烃特征值（CH）、烃平衡值（BH）和烃湿度值（WH））可有效识别是否进入油气层及是否钻出油气层或钻遇低渗层。将WH、BH和CH值对数曲线和随钻录井剖面放置于同一张图表中，根据3条曲线的对应关系和趋势可判断是否钻入或钻出油气层。

式中，C1～C5为气测资料中各烷烃所测含量，C4与C5包括所有的同分异构体。

2.2 混油情况下油气层的识别

根据混入油品在气测上的响应特征，可进一步区分真假油气显示。现以国内某油田一水平井为例，分析如何识别混油情况下的油气层特征。

图1中，从B区开始混入柴油。柴油属成品油，其甲烷含量相对较低，在气测曲线的响应特征是全烃大幅度增大，而甲烷变化不大，换言之，甲烷相对含量从混入柴油后开始骤然下降。

图1 某油田某水平井综合解释成果

现将混油前后油气层的变化分析如下：

（1）A区中全烃和甲烷处于较稳定的状态，且甲烷相对含量接近100%；

（2）进入B区后，随着混入柴油的数量增加，甲烷相对含量随之降低；

（3）进入C区后，甲烷相对含量继续走低，其相对含量突变点即是油气层活跃区；

（4）进入D区前，甲烷相对含量趋于最低值，随着新钻开油气层中释放出来的甲烷进入钻井液，甲烷相对含量随即增加，且表现为较稳定的高值，说明此时已进入油气层段；从随钻测井响应特征来看，甲烷相对含量曲线和电阻率曲线相似性较高；

（5）在E区，气测值有了转折，甲烷相对含量降低；电阻率曲线也有相应的响应特征；

（6）在F区，气测值基值降低，但甲烷相对含量比E区陡然升高且保持比D区稍低的高值；电阻率曲线也较E区电阻率高，但低于D区电阻率。

水平井施工过程中，结合混入油品的性质，根据其在气测曲线上的响应特征，并结合现场钻时、岩屑和荧光录井，来综合判断分析是否进入油气层。通过分析甲烷相对含量的变化趋势，即使是气测值相对较低的情况下也能快速准确的判断真假油气层。

2.3 识别储层提高油层钻遇率

水平井钻井施工过程中，进入水平段后有效快速识别储层至关重要。由于钻具和井壁间的摩擦作用最终形成岩屑床，使岩屑颗粒较小，油气携带能力也随之降低，清洗后的岩屑颗粒较小不易观察，荧光滴照后含油颗粒小而分散，从肉眼感觉荧光含量较多。但可通过对气测资料的分析把握地层的变化规律，通过分析甲烷相对含量和3H曲线的变化趋势，识别储层和非储层。

在水平段的钻进过程中，气测值的低值区有时会被误认为钻遇了非储层，但通过随后的随钻测井数据得知钻遇的依然是储层（图1）；进入E区后气测值虽稍有降幅，但其甲烷相对含量骤然下降，可初步判断钻遇非储层或钻出油气层，再结合岩性上的变化综合判断。

综合分析有无油气显示的3H曲线特征，根据3H曲线的布局对是否进入油气层进一步综合评价分析。

（1）识别是否进入油气层。图1中进入D区前3H曲线状态为WH为高值且较稳定，CH和BH值较接近，偶尔交叉重合；进入D区后3H曲线变化较大，CH曲线和BH曲线突然交叉，CH值减小，BH值增大，WH值也缓慢增大，最终形成WH＞BH＞CH的格局，且在D区内趋势较稳定。进入D区后，甲烷相对含量骤然增大，虽然D区下部气测值有较大降幅，但其甲烷相对含量依然保持较稳定的状态。从图1还可看出，CH曲线和BH曲线的交叉点及甲烷相对含量突变点正好与电阻率高值半幅点基本吻合，再结合现场岩屑和荧光录井资料，可判断D区进入了油气层。

（2）识别是否钻出油气层。进入E区后，气测值较D区略有降幅，甲烷相对含量及3H曲线均发生了较大变化，3H曲线变化尤为明显。进入E区后，CH曲线和BH曲线突然交叉，CH值增大，BH值减小，WH增大，形成WH＞CH＞BH的格局；甲烷相对含量曲线也突然发生变化，其值突然减小。此时CH和BH的交叉点及甲烷相对含量突变点恰好和电阻率变化的半幅点相吻合。