GW接触式烃类检测技术的推广与应用

摘 要：GW接触式烃类气体检测技术具有异常显示响应迅速、划分显示层明显等优势，而且不受安装条件影响，可以适应液体欠平衡、气体和常规等各种钻井条件，因此该项技术为对疑难气层识别方面提供了有效的手段。为了使该项技术更好地发挥作用，提高欠平衡等特殊钻井条件下气测录井的适应性，开展该项技术的推广应用工作，使GW接触式烃类检测技术在大庆探区推广用。使GW系统适用于各种钻井环境，确保该项技术与现有手段配套，为油气水层识别提供有效的技术手段。而且，在推广过程中，建立相应的技术标准和规范，确保该项技术的生产应用。

关键词：录井；GW烃类气体异常显示标准；应用

1 国内外研究现状

接触式检测仪以渗透膜（探头）为气液分离组件，通过置于现场的探头分离出的烃类气体进行测量。目前该技术国内外仅见加拿大Datalog公司的GASWIZARD系统。其渗透膜探头为金属网与有机物的复合膜，可透过各类气体，但不透过液体、固体；分析部分采用催化燃烧检测器。

1.1 渗透膜分离技术

在GW接触式检测仪中，所用渗透膜在国际上也未检索到有相关的商品信息，仅有相关的专利应用，和产品应用论文，却无相关的渗透膜制备专利，因此分析国外公司为了技术垄断，其渗透膜产品并不公开销售，技术处于保密状态。目前仅见原加拿大Datalog采用平板渗透膜的市场产品，并且有两种产品，GW和GC-Tracer（图1）。其中GW为渗透膜探头与催化燃烧型烃检测器相连，用于全烃含量的检测。而GC-Tracer则是渗透膜探头与微热导便携式气相色谱相连，用于对样品气进行组分含量检测。

1.2 催化燃烧检测技术

催化燃烧检测器由一对元器件组成（即黑白元件），分别为检测元件和参比元件，其中检测元件的微珠含有催化剂，而参比元件的微珠上则没有催化剂。该两个元件分别做为惠斯通电桥的一臂，但产生500℃-550℃的恒定直流电压通过电桥对元件加热，只有在探测器元件上可燃气体才被氧化，增加的热量会加大电阻，产生的信号与可燃气体的浓度成比例。

根据催化燃烧检测器原理，其最大检测浓度为可燃气的100%LEL，对于甲烷，则为4.5%VOL。为检测更大的甲烷浓度，只能通过对样品气进行稀释加以解决（GW即采用该方式），否则将导致检测器的不可逆损坏（由于超过100%LEL的可燃气浓度导致检测器的持续燃烧而烧毁）。此外由于是采用催化方法进行可燃气体检测，因此不可避免存在催化剂中毒问题。

2 推广应用技术的主要内容

针对GW在国内外研究和推广现状，对其技术的应用和推广主要有以下几个方面：（1）对现有GW系统配套技术进行完善。（2）研究形成一套GW操作、维护、资料上交规范，建立相应的技术标准；对现场使用人员进行技术培训。（3）调研国内渗透膜技术，探索接触式烃类检测技术的渗透膜技术国产化途径。（4）对接触式烃类检测技术的发展趋势进行调研。通过现场应用证明，GW接触式烃类气体检测技术具有以下优势：一是可以适应液体欠平衡、气体和常规等各种钻井条件；二是由于GW接触式烃类检测技术直接测量钻井液中的烃类气体含量，在异常显示发现和识别等方面上具有优势，因此该项技术为对疑难气层识别以及钻井安全等方面提供了有效的手段。在起下钻和接单根过程中，由于钻井液停止循环，气测录井无法检测钻井液出口处溢流溢流的气体含量变化。GW系统探头是安装在密封出口导管内部，此时探头可以实时检测出口导管处溢流的烃类气体含量的变化，这对工程安全有着重要的意义。在起下钻和接单根过程中，由于钻井液停止循环，气测录井无法检测钻井液出口处溢流溢流的气体含量变化。GW系统探头是安装在密封出口导管内部，此时探头可以实时检测出口导管处溢流的烃类气体含量的变化，这对工程安全有着重要的意义。

2.1 GW参数与常规气测检测值之间的对应关系研究

GW接触式烃类检测技术是利用膜渗透分离技术将钻井液中的烃类气体（甲烷）分离出来，并进行检测分析的。而常规气测通过脱气器将钻井液中天然气分离出来，其全烃检测值是脱出的烃类气体占脱气筒中气体（天然气与空气）的百分含量。因此，GW检测值与常规气测全烃检测值的关系需要进行研究，以便更好地应用GW资料，开展了相应的实验研究工作。

2.2 油基-水基钻井液中GW检测值与气测全烃关系

根据检测数据，得出了油基钻井液中GW检测值、气测全烃、钻井液含气量关系。可以看出随着钻井液含气量增大，GW检测值与全烃增大，且相关性很好，说明GW检测值反映钻井液中的真实含气量；根据检测数据，得出了水基钻井液中GW检测值、气测全烃、钻井液含气量关系。同油基钻井液一样，可以看出随着钻井液含气量增大，GW检测值与全烃增大，且相关性很好，说明GW检测值反映钻井液中的真实含气量。

3 接触式烃类检测技术发展趋势

3.1 接触式烃类检测技术已经发展为可以进行组分分析，对储层进行评价

该技术的进一步发展趋势是气相色谱技术与渗透膜分离技术结合而成的色譜跟踪分析系统（GC-TRACER），它将对所钻地层烃类气体进行组份分析，这样就可根据所检测的烃组份含量，定性判断解释油层还是气层、还可为地质导向等方面提供更丰富的信息。

3.2 接触式烃类气体检测技术将向随钻井下方向上发展

目前MWD、LWD、SWD发展迅速，井下随钻检测是录井行业的一个主要发展趋势，世界各大公司正在进行井下随钻气体检测的研究。在井下随钻气体检测技术中，需要在井筒内完成气体分离，因此要求分离部分体积小，分离程度高，根据调研检索，目前井下随钻钻井液中气体分离方法主要是通过渗透膜分离手段进行的。自从2005年Datalog公司研制出渗透膜探头后，Schlumberger等公司陆续以此为基础开展了随钻气体分离检测研究，并取得了很大进展。因此，渗透膜分离技术必将是井下钻井液中气体分离的基础，将会有着广阔的应用前景。

4 结束语

通过现场应用证明，GW接触式烃类气体检测技术具有以下优势：一是可以适应液体欠平衡、气体和常规等各种钻井条件；二是由于GW接触式烃类检测技术直接测量钻井液中的烃类气体含量，在异常显示发现和识别等方面上具有优势，因此该项技术为对疑难气层识别以及钻井安全等方面提供了有效的手段。在今后有着广阔的应用前景，将在丰富录井资料信息含量和弥补特殊钻井条件下气测录井的不足等方面收到较好的经济效益和社会效益。由于该项技术在现场适应性、油气层识别等方面具有优势，在今后有广阔的应用前景，将在丰富录井资料信息含量和弥补特殊钻井条件下气测录井的不足等方面收到较好的经济效益和社会效益。根据调研，目前印尼区块已经开始应用该项技术进行服务，随着技术的逐步发展，该项技术将会发挥着越来越重要的作用。

参考文献

[1]陈代伟.接触烃类气体检测技术应用研究，200912.

[2]陈代伟.接触式烃类气体检测技术调研，200504.

作者简介：田志强（1977-），助理工程师，2011年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现在大庆钻探工程公司地质录井一公司从事录井采集工作。