浅谈目前气测录井的不足及技术改进设想

蔡永健

摘 要：气测录井是钻井中发现和评价油气显示层的重要技术手段。现行气测录井是从架空槽、架空管末端或缓冲罐对钻井液进行脱气，由于钻井液在井口与空气接触时发生级次脱气，不同成分的气体不同程度地逸散到大气中，气测测量值与地下岩层含气之间的关系具有较大的不确定性，依据气测资料评价油气显示层的可信程度不足。在防喷器和架空管之间引流，膜分离脱气，红外或微型色谱检测气体成分，结合定时取样全脱分析测定脱气效率，可以准确计算地面含气量，合理估算地层含气量，为科学评价油气显示层奠定基础。

关键词：气测 级次脱气 井口液面下 地面含气量 地层含气量

中图分类号：TE155 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0022-02

几十年来，气测录井技术的发展主要集中在提高仪器分析方式和精度、改进脱气方式和效率、建立地区性解释图版等方面，检测灵敏度、准确度都有大幅度提高，而评价油气层的能力几无进展。近年来国外开展的随钻井下气体检测技术研究将会掀开气测录井新的一页，但是由于诸多技术难题没有攻克，距离商业性应用尚有相当一段路程[1]。笔者从目前现实可行的角度，提出从井口液面之下引流脱气检测的设想，以从根本上改进气测采集质量，提高气测评价油气显示层的能力。

1 目前气测录井的不足

有关专业技术文章在介绍气测解释基本方法时，通常会列举国外提出的Pixler法、三角图版法、3H法等[2]，国内有关气测解释评价油气层方法的论文，大都认为那些基本方法因为“地区性差异”的原因不适合自己工区，他们选择不同类型的烃类比值进行计算，结合试油结果统计工区规律制作解释图版，从而建立自己工区的经验性方法。其实，这些经验性方法与那些“基本方法”并无本质不同：都不能准确计算或合理估算地层含气量，缺少单井纵向和井间气测测量值的有效比较，没有建立工区的以气测测量值或校正值为主要参数的评价标准[3-11]。究其原因，是“气测测量值与地下油气层缺乏良好相关性”在作怪。气测录井的影响因素很多，有被脱气钻井液含气情况与地层含气的差异、仪器标定准确性、钻井液密度和粘度差异、脱气效率差异（脱气器类型、钻井液面稳定性），等等[12-15]。其中，被脱气钻井液含气情况与地层含气的差异是最关键的因素，其它影响因素都可以从技术和管理层面解决或改善。从地层被钻头破碎直至被脱气器脱出，钻井液含气情况基本是这样变化的：①地下油气层被钻头破碎后，少部分气被岩屑吸附，大部分气进入钻井液中以溶解态、吸附态、游离态存在，此外还有一定量的井壁附近地层的气扩散进入井筒。②在钻井液上返过程中，随着温度、压力的降低，游离气量相对上升，溶解气和吸附气含量相对减少。钻井液路过相对高压层段时，可能会有微量地层扩散气加入钻井液中，提高游离气的含量；路过相对低压层段时，可能会向地层扩散出微量游离气体。每段钻井液在横向上的含气量接近于均质，垂向上的含气量会发生很小幅度的变化。③钻井液返到导管口与空气接触的时候，发生级次脱气，即不断降压、不断排出气体、气体迅速逸散到大气中。而且不同烃类的逸散速度不同，烃分子越小，逸散速度越快[16]。④钻井液以紊流状态从架空管（槽）流至脱气器，级次脱气持续进行。部分地区要求将架空槽改为架空管，表面上看是把开放系统改为密闭系统，实际上由于钻井液不能充满架空管，架空管上部空气的存在使次级脱气的进行基本没有受到影响。⑤脱气器脱出的仅是钻井液中的部分游离气和少量溶解气，气体比例与地下岩层中的也存在一定差异（图1）。

在某井场同时于表层套管阀门和导管口处取样进行全脱分析试验表明（据赵洪权，2005），

式中 JZC、CZC——表层套管阀门、导管口全脱烃类气体总量，%；SZC——随钻检测的烃类气体总量，%；Qt——随钻检测的全烃，%[15]。可见，气测录井脱出的气体含量，与导管口、表层套管阀门处都有着相当的差距，推测气体烃类比例也会有明显差别。而且，具体施工时，随着地表温度，脱气器距离导管口的长度，钻井液类型、密度、粘度、流速，脱气器类型、效率等方面的不同，均会对此公式造成影响。

因此，现行气测录井的脱气位置在井口发生级次脱气之后，大量气体已经逸散，是造成气测测量值与地下含油气情况关系不确定的关键原因，是气测录井的核心缺陷。

2 井口液面下的气测录井技术设想

在发生井口级次脱气之前进行气测录井，将可准确测量计算地面含气量，进而合理估算地层含气量。防喷器和架空管入口之间有0.5～4 m长的导管，在此区间适当位置开口引流，采用膜分离脱气[1]，随即用红外或微型色谱检测气体[2]，数据无线发射。“脱气+气体检测+数据无线发射”设备模块化。两套设备并联，一套工作，一套备用，便于维护时切换（图2）。

实钻中，定时采集钻井液进行全脱分析，对比全脱数据和气测测量值计算脱气效率，根据脱气效率计算地面含气量，继而估算地层含气量。

采用以下公式计算脱气效率、地面含气量，估算地层含气量：

3 结语

现行气测录井的脱气位置在井口发生级次脱气之后，大量气体已经逸散，是造成气测测量值与地下含油气情况关系不确定的关键原因，是目前气测录井的不足之处。井口液面下的钻井液含气情况与地层较为接近，在防喷器和架空管入口之间引流、脱气、检测，结合定时取样全脱分析，可以准确计算地面含气量，合理估算地层含气量，从根本上改进气测录井评价油气显示层的能力。虽然现在国内外已经在开展井下气体分析技术的研究，但从工艺上实现井口液面下的气测录井可能更容易，成本更低，希望录井工艺研究人员在此方面开展工作，将之产品化、实用化，推进录井技术的发展。

参考文献

[1] 张卫.随钻井下气体检测技术进展[J].录井工程，2010，21（2）：51-54.

[2] 张卫，慈兴华，张光华，等.钻井液气体分析检测技术研究[J].天然气工业，2006（26）.

[3] 邢志哲，陈宏民，冯蓓华，等.气测解释新方法分析[J].青海石油，2010（1）：92-98.

[4] 张书远，赵建伟，耿安然，等.气测录井判别地层流体性质的两种方法[J].石油天然气学报，2010（1）：278-280.

[5] 张妍，罗丙昌.吉林油田红岗地区扶余油层解释评价方法及应用[J].录井工程，2009，20（4）：31-34.

[6] 张丛秀，龙利平，邵东波，，等.气测录井油水层解释评价的渐进排除法[J].录井工程，2009，20（2）：19-24.

[7] 胡延忠，吴文明，孟建华.气测录井烃类比值和烃气指数图板的建立与应用[J].录井工程，2009，20（2）：11-13.

[8] 韩小俊.南阳凹陷东庄油田气测低显示油气层评价方法[J].录井工程，2009，20（2）：25-28.

[9] 蔡明华，陆军，周显松，等.油气层解释评价技术建模方法研究与实践[J].录井工程，2009，20（2）：34-36.

[10] 刘岩松.气测录井参数物理意义及差异分析解释方法[J].录井工程，2009，20（1）：15-17.

[11] 侯平，史卜庆，郑俊章，等.利用气测录井简易参数法判别油、气、水层[J].录井工程，2009，20（1）：21-24.

[12] 芦城，杨亚娟.气测录井影响因素分析[J].青海石油，2010（1）：99-103.

[13] 商锁贵.气测录井影响因素分析及甲烷校正值的应用[J].录井工程，2008，19（4）：42-45.

[14] 张策，石景艳.影响气测录井发现和准确评价油气层的因素分析[J].录井技术，2001，12（3）：20-22.

[15] 赵洪权.气测录井资料环境影响因素分析及校正方法[J].大庆石油地质与开发，2005（S1）：32-34.

[16] 何更生.油层物理[M].石油工业出版社，1997，80-87.endprint

摘 要：气测录井是钻井中发现和评价油气显示层的重要技术手段。现行气测录井是从架空槽、架空管末端或缓冲罐对钻井液进行脱气，由于钻井液在井口与空气接触时发生级次脱气，不同成分的气体不同程度地逸散到大气中，气测测量值与地下岩层含气之间的关系具有较大的不确定性，依据气测资料评价油气显示层的可信程度不足。在防喷器和架空管之间引流，膜分离脱气，红外或微型色谱检测气体成分，结合定时取样全脱分析测定脱气效率，可以准确计算地面含气量，合理估算地层含气量，为科学评价油气显示层奠定基础。

关键词：气测 级次脱气 井口液面下 地面含气量 地层含气量

中图分类号：TE155 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0022-02

几十年来，气测录井技术的发展主要集中在提高仪器分析方式和精度、改进脱气方式和效率、建立地区性解释图版等方面，检测灵敏度、准确度都有大幅度提高，而评价油气层的能力几无进展。近年来国外开展的随钻井下气体检测技术研究将会掀开气测录井新的一页，但是由于诸多技术难题没有攻克，距离商业性应用尚有相当一段路程[1]。笔者从目前现实可行的角度，提出从井口液面之下引流脱气检测的设想，以从根本上改进气测采集质量，提高气测评价油气显示层的能力。

1 目前气测录井的不足

有关专业技术文章在介绍气测解释基本方法时，通常会列举国外提出的Pixler法、三角图版法、3H法等[2]，国内有关气测解释评价油气层方法的论文，大都认为那些基本方法因为“地区性差异”的原因不适合自己工区，他们选择不同类型的烃类比值进行计算，结合试油结果统计工区规律制作解释图版，从而建立自己工区的经验性方法。其实，这些经验性方法与那些“基本方法”并无本质不同：都不能准确计算或合理估算地层含气量，缺少单井纵向和井间气测测量值的有效比较，没有建立工区的以气测测量值或校正值为主要参数的评价标准[3-11]。究其原因，是“气测测量值与地下油气层缺乏良好相关性”在作怪。气测录井的影响因素很多，有被脱气钻井液含气情况与地层含气的差异、仪器标定准确性、钻井液密度和粘度差异、脱气效率差异（脱气器类型、钻井液面稳定性），等等[12-15]。其中，被脱气钻井液含气情况与地层含气的差异是最关键的因素，其它影响因素都可以从技术和管理层面解决或改善。从地层被钻头破碎直至被脱气器脱出，钻井液含气情况基本是这样变化的：①地下油气层被钻头破碎后，少部分气被岩屑吸附，大部分气进入钻井液中以溶解态、吸附态、游离态存在，此外还有一定量的井壁附近地层的气扩散进入井筒。②在钻井液上返过程中，随着温度、压力的降低，游离气量相对上升，溶解气和吸附气含量相对减少。钻井液路过相对高压层段时，可能会有微量地层扩散气加入钻井液中，提高游离气的含量；路过相对低压层段时，可能会向地层扩散出微量游离气体。每段钻井液在横向上的含气量接近于均质，垂向上的含气量会发生很小幅度的变化。③钻井液返到导管口与空气接触的时候，发生级次脱气，即不断降压、不断排出气体、气体迅速逸散到大气中。而且不同烃类的逸散速度不同，烃分子越小，逸散速度越快[16]。④钻井液以紊流状态从架空管（槽）流至脱气器，级次脱气持续进行。部分地区要求将架空槽改为架空管，表面上看是把开放系统改为密闭系统，实际上由于钻井液不能充满架空管，架空管上部空气的存在使次级脱气的进行基本没有受到影响。⑤脱气器脱出的仅是钻井液中的部分游离气和少量溶解气，气体比例与地下岩层中的也存在一定差异（图1）。

在某井场同时于表层套管阀门和导管口处取样进行全脱分析试验表明（据赵洪权，2005），

式中 JZC、CZC——表层套管阀门、导管口全脱烃类气体总量，%；SZC——随钻检测的烃类气体总量，%；Qt——随钻检测的全烃，%[15]。可见，气测录井脱出的气体含量，与导管口、表层套管阀门处都有着相当的差距，推测气体烃类比例也会有明显差别。而且，具体施工时，随着地表温度，脱气器距离导管口的长度，钻井液类型、密度、粘度、流速，脱气器类型、效率等方面的不同，均会对此公式造成影响。

因此，现行气测录井的脱气位置在井口发生级次脱气之后，大量气体已经逸散，是造成气测测量值与地下含油气情况关系不确定的关键原因，是气测录井的核心缺陷。

2 井口液面下的气测录井技术设想

在发生井口级次脱气之前进行气测录井，将可准确测量计算地面含气量，进而合理估算地层含气量。防喷器和架空管入口之间有0.5～4 m长的导管，在此区间适当位置开口引流，采用膜分离脱气[1]，随即用红外或微型色谱检测气体[2]，数据无线发射。“脱气+气体检测+数据无线发射”设备模块化。两套设备并联，一套工作，一套备用，便于维护时切换（图2）。

实钻中，定时采集钻井液进行全脱分析，对比全脱数据和气测测量值计算脱气效率，根据脱气效率计算地面含气量，继而估算地层含气量。

采用以下公式计算脱气效率、地面含气量，估算地层含气量：

3 结语

现行气测录井的脱气位置在井口发生级次脱气之后，大量气体已经逸散，是造成气测测量值与地下含油气情况关系不确定的关键原因，是目前气测录井的不足之处。井口液面下的钻井液含气情况与地层较为接近，在防喷器和架空管入口之间引流、脱气、检测，结合定时取样全脱分析，可以准确计算地面含气量，合理估算地层含气量，从根本上改进气测录井评价油气显示层的能力。虽然现在国内外已经在开展井下气体分析技术的研究，但从工艺上实现井口液面下的气测录井可能更容易，成本更低，希望录井工艺研究人员在此方面开展工作，将之产品化、实用化，推进录井技术的发展。

参考文献

[1] 张卫.随钻井下气体检测技术进展[J].录井工程，2010，21（2）：51-54.

[2] 张卫，慈兴华，张光华，等.钻井液气体分析检测技术研究[J].天然气工业，2006（26）.

[3] 邢志哲，陈宏民，冯蓓华，等.气测解释新方法分析[J].青海石油，2010（1）：92-98.

[4] 张书远，赵建伟，耿安然，等.气测录井判别地层流体性质的两种方法[J].石油天然气学报，2010（1）：278-280.

[5] 张妍，罗丙昌.吉林油田红岗地区扶余油层解释评价方法及应用[J].录井工程，2009，20（4）：31-34.

[6] 张丛秀，龙利平，邵东波，，等.气测录井油水层解释评价的渐进排除法[J].录井工程，2009，20（2）：19-24.

[7] 胡延忠，吴文明，孟建华.气测录井烃类比值和烃气指数图板的建立与应用[J].录井工程，2009，20（2）：11-13.

[8] 韩小俊.南阳凹陷东庄油田气测低显示油气层评价方法[J].录井工程，2009，20（2）：25-28.

[9] 蔡明华，陆军，周显松，等.油气层解释评价技术建模方法研究与实践[J].录井工程，2009，20（2）：34-36.

[10] 刘岩松.气测录井参数物理意义及差异分析解释方法[J].录井工程，2009，20（1）：15-17.

[11] 侯平，史卜庆，郑俊章，等.利用气测录井简易参数法判别油、气、水层[J].录井工程，2009，20（1）：21-24.

[12] 芦城，杨亚娟.气测录井影响因素分析[J].青海石油，2010（1）：99-103.

[13] 商锁贵.气测录井影响因素分析及甲烷校正值的应用[J].录井工程，2008，19（4）：42-45.

[14] 张策，石景艳.影响气测录井发现和准确评价油气层的因素分析[J].录井技术，2001，12（3）：20-22.

[15] 赵洪权.气测录井资料环境影响因素分析及校正方法[J].大庆石油地质与开发，2005（S1）：32-34.

[16] 何更生.油层物理[M].石油工业出版社，1997，80-87.endprint

摘 要：气测录井是钻井中发现和评价油气显示层的重要技术手段。现行气测录井是从架空槽、架空管末端或缓冲罐对钻井液进行脱气，由于钻井液在井口与空气接触时发生级次脱气，不同成分的气体不同程度地逸散到大气中，气测测量值与地下岩层含气之间的关系具有较大的不确定性，依据气测资料评价油气显示层的可信程度不足。在防喷器和架空管之间引流，膜分离脱气，红外或微型色谱检测气体成分，结合定时取样全脱分析测定脱气效率，可以准确计算地面含气量，合理估算地层含气量，为科学评价油气显示层奠定基础。

关键词：气测 级次脱气 井口液面下 地面含气量 地层含气量

中图分类号：TE155 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0022-02

几十年来，气测录井技术的发展主要集中在提高仪器分析方式和精度、改进脱气方式和效率、建立地区性解释图版等方面，检测灵敏度、准确度都有大幅度提高，而评价油气层的能力几无进展。近年来国外开展的随钻井下气体检测技术研究将会掀开气测录井新的一页，但是由于诸多技术难题没有攻克，距离商业性应用尚有相当一段路程[1]。笔者从目前现实可行的角度，提出从井口液面之下引流脱气检测的设想，以从根本上改进气测采集质量，提高气测评价油气显示层的能力。

1 目前气测录井的不足

有关专业技术文章在介绍气测解释基本方法时，通常会列举国外提出的Pixler法、三角图版法、3H法等[2]，国内有关气测解释评价油气层方法的论文，大都认为那些基本方法因为“地区性差异”的原因不适合自己工区，他们选择不同类型的烃类比值进行计算，结合试油结果统计工区规律制作解释图版，从而建立自己工区的经验性方法。其实，这些经验性方法与那些“基本方法”并无本质不同：都不能准确计算或合理估算地层含气量，缺少单井纵向和井间气测测量值的有效比较，没有建立工区的以气测测量值或校正值为主要参数的评价标准[3-11]。究其原因，是“气测测量值与地下油气层缺乏良好相关性”在作怪。气测录井的影响因素很多，有被脱气钻井液含气情况与地层含气的差异、仪器标定准确性、钻井液密度和粘度差异、脱气效率差异（脱气器类型、钻井液面稳定性），等等[12-15]。其中，被脱气钻井液含气情况与地层含气的差异是最关键的因素，其它影响因素都可以从技术和管理层面解决或改善。从地层被钻头破碎直至被脱气器脱出，钻井液含气情况基本是这样变化的：①地下油气层被钻头破碎后，少部分气被岩屑吸附，大部分气进入钻井液中以溶解态、吸附态、游离态存在，此外还有一定量的井壁附近地层的气扩散进入井筒。②在钻井液上返过程中，随着温度、压力的降低，游离气量相对上升，溶解气和吸附气含量相对减少。钻井液路过相对高压层段时，可能会有微量地层扩散气加入钻井液中，提高游离气的含量；路过相对低压层段时，可能会向地层扩散出微量游离气体。每段钻井液在横向上的含气量接近于均质，垂向上的含气量会发生很小幅度的变化。③钻井液返到导管口与空气接触的时候，发生级次脱气，即不断降压、不断排出气体、气体迅速逸散到大气中。而且不同烃类的逸散速度不同，烃分子越小，逸散速度越快[16]。④钻井液以紊流状态从架空管（槽）流至脱气器，级次脱气持续进行。部分地区要求将架空槽改为架空管，表面上看是把开放系统改为密闭系统，实际上由于钻井液不能充满架空管，架空管上部空气的存在使次级脱气的进行基本没有受到影响。⑤脱气器脱出的仅是钻井液中的部分游离气和少量溶解气，气体比例与地下岩层中的也存在一定差异（图1）。

在某井场同时于表层套管阀门和导管口处取样进行全脱分析试验表明（据赵洪权，2005），

式中 JZC、CZC——表层套管阀门、导管口全脱烃类气体总量，%；SZC——随钻检测的烃类气体总量，%；Qt——随钻检测的全烃，%[15]。可见，气测录井脱出的气体含量，与导管口、表层套管阀门处都有着相当的差距，推测气体烃类比例也会有明显差别。而且，具体施工时，随着地表温度，脱气器距离导管口的长度，钻井液类型、密度、粘度、流速，脱气器类型、效率等方面的不同，均会对此公式造成影响。

因此，现行气测录井的脱气位置在井口发生级次脱气之后，大量气体已经逸散，是造成气测测量值与地下含油气情况关系不确定的关键原因，是气测录井的核心缺陷。

2 井口液面下的气测录井技术设想

在发生井口级次脱气之前进行气测录井，将可准确测量计算地面含气量，进而合理估算地层含气量。防喷器和架空管入口之间有0.5～4 m长的导管，在此区间适当位置开口引流，采用膜分离脱气[1]，随即用红外或微型色谱检测气体[2]，数据无线发射。“脱气+气体检测+数据无线发射”设备模块化。两套设备并联，一套工作，一套备用，便于维护时切换（图2）。

实钻中，定时采集钻井液进行全脱分析，对比全脱数据和气测测量值计算脱气效率，根据脱气效率计算地面含气量，继而估算地层含气量。

采用以下公式计算脱气效率、地面含气量，估算地层含气量：

3 结语

现行气测录井的脱气位置在井口发生级次脱气之后，大量气体已经逸散，是造成气测测量值与地下含油气情况关系不确定的关键原因，是目前气测录井的不足之处。井口液面下的钻井液含气情况与地层较为接近，在防喷器和架空管入口之间引流、脱气、检测，结合定时取样全脱分析，可以准确计算地面含气量，合理估算地层含气量，从根本上改进气测录井评价油气显示层的能力。虽然现在国内外已经在开展井下气体分析技术的研究，但从工艺上实现井口液面下的气测录井可能更容易，成本更低，希望录井工艺研究人员在此方面开展工作，将之产品化、实用化，推进录井技术的发展。

参考文献

[1] 张卫.随钻井下气体检测技术进展[J].录井工程，2010，21（2）：51-54.

[2] 张卫，慈兴华，张光华，等.钻井液气体分析检测技术研究[J].天然气工业，2006（26）.

[3] 邢志哲，陈宏民，冯蓓华，等.气测解释新方法分析[J].青海石油，2010（1）：92-98.

[4] 张书远，赵建伟，耿安然，等.气测录井判别地层流体性质的两种方法[J].石油天然气学报，2010（1）：278-280.

[5] 张妍，罗丙昌.吉林油田红岗地区扶余油层解释评价方法及应用[J].录井工程，2009，20（4）：31-34.

[6] 张丛秀，龙利平，邵东波，，等.气测录井油水层解释评价的渐进排除法[J].录井工程，2009，20（2）：19-24.

[7] 胡延忠，吴文明，孟建华.气测录井烃类比值和烃气指数图板的建立与应用[J].录井工程，2009，20（2）：11-13.

[8] 韩小俊.南阳凹陷东庄油田气测低显示油气层评价方法[J].录井工程，2009，20（2）：25-28.

[9] 蔡明华，陆军，周显松，等.油气层解释评价技术建模方法研究与实践[J].录井工程，2009，20（2）：34-36.

[10] 刘岩松.气测录井参数物理意义及差异分析解释方法[J].录井工程，2009，20（1）：15-17.

[11] 侯平，史卜庆，郑俊章，等.利用气测录井简易参数法判别油、气、水层[J].录井工程，2009，20（1）：21-24.

[12] 芦城，杨亚娟.气测录井影响因素分析[J].青海石油，2010（1）：99-103.

[13] 商锁贵.气测录井影响因素分析及甲烷校正值的应用[J].录井工程，2008，19（4）：42-45.

[14] 张策，石景艳.影响气测录井发现和准确评价油气层的因素分析[J].录井技术，2001，12（3）：20-22.

[15] 赵洪权.气测录井资料环境影响因素分析及校正方法[J].大庆石油地质与开发，2005（S1）：32-34.

[16] 何更生.油层物理[M].石油工业出版社，1997，80-87.endprint