二氧化碳气体的检测、识别及评价

李瑞林

（大庆钻探工程公司地质录井一公司，黑龙江大庆163411）

二氧化碳气体的检测、识别及评价

李瑞林*

（大庆钻探工程公司地质录井一公司，黑龙江大庆163411）

随着勘探的不断进行，CO2气体越来越受到人们的重视，但该种气体的录井检测、识别与评价难题已逐渐显现，主要表现为显示分层困难，而且显示与产能不能很好匹配，给气层评价造成了很大难度。从CO2检测影响因素分析入手，建立了一套储层CO2气录井显示识别方法，可以区分显示真假、确定显示厚度、幅度，判断CO2气相对含量，提高了CO2气显示识别能力；确认了评价评价参数，准确求取了钻井液含气量，从而对深层CO2气层进行了有效的评价。

二氧化碳气体；检测；识别；评价

1　概述

松辽盆地具有典型的断陷层富气、坳陷层富油“层楼式”油气聚集特点，在深层勘探过程中证实断陷层烃类气中大量混入CO2，从5%一直到100%都有分布［1］。

一些井试气获得了较高产的CO2气流，可是录井却未发现明显的CO2异常，随着松辽盆地北部深层勘探的深入，录井识别与解释CO2气层的困难逐步显现出来。总体上主要表现为：CO2录井显示反映不灵敏，异常显示分层困难，显示与产能不匹配，造成解释评价难度很大。

2　二氧化碳气录井检测方法

二氧化碳检测分析主要手段是二氧化碳气测分析仪。按检测原理分为2种：一种是热导式气体分析仪；另一种是红外线气体分析仪。

2.1热导分析

热导式气体分析仪在测量气体组分时，热敏元件吸附被测量气体，其电导率和热导率就会发生变化，元件的散热状态也就随之改变，当铂线圈感知元件状态后电阻会相应变化，电桥平衡被破坏而输出电压，通过对电压的测定即可得到气体测量结果。

2.2红外线分析

这种分析仪只用一个光源、一个测量室、一个红外线传感器就能完成气体浓度的测量。利用一定频率的红外线照射不同浓度的CO2气体而产生不同的辐射能量，通过检测辐射能量的变化，从而得到相应CO2气体的浓度值。

3　二氧化碳气录井检测环境影响因素分析

一般来说，CO2气储集状态分为游离状态、溶解状态和吸附状态3种。CO2气进入钻井液后，游离气以气泡形式与钻井液混合，然后逐渐溶于钻井液中，还有被钻碎的岩屑吸附着与钻井液混合。CO2进入钻井液的方式归纳为：破碎气、扩散气、压差气（接单根气和后效气）、再循环气。

3.1钻井液药品

一些特殊钻井液处理剂对气测录井会产生不同程度的影响，在目前的钻井过程中，钻井液中要根据不同的钻井施工需求，加入一定数量的钻井液处理剂。

3.2钻井液体系

松辽盆地北部深层钻井使用的钻井液一般为有机硅钻井液体系和水包油钻井液体系。这2种钻井液中都含有大量的水，CO2一般以微弱结合的水合物形式存在，填隙形式存在为辅，一小部分形成碳酸（H2CO3）。碳酸在碱的作用下，能生成酸式碳酸盐M（HCO3）2和碳酸盐MCO3（M代表二价金属）。钻井时，钻井液酸碱度必须维持在一个偏碱性的状态，pH值保持在9左右。为了维持这样一个偏碱性的状态，钻井时特别是钻遇CO2时就必须不断往钻井液中加入碱性添加剂，由于加入碱的不均匀性，这就有可能造成CO2录井出现低值或无值的现象。

3.3储层性质及地层流体

储集层渗透性的对气体检测影响可分为2种情况：其一是当钻井液柱压力大于地层压力时，钻井液发生超前渗滤。由于钻井液滤液的冲洗作用，向地层深处挤跑了一部分油气，使进入钻井液的油气含量减少气测录井异常显示值降低。其二是当钻井液柱压力小于地层压力时，储集层的渗透滤越高，进入钻井液中的油气含量越多，气测录井异常显示值越高。

地层水由于水型和矿化度不同，也会对储层中CO2产生影响。

3.4工程因素

（1）井眼直径。进入钻井液中的CO2气，其中一部分是来自被钻碎的岩屑中，由于钻头直径的不同，破碎岩石的体积和速度不同，单位时间破碎岩石体积与钻头直径成正比。因此，当其它条件一定时，钻头直径越大，破碎岩石体积越多，进入钻井液中的油气含量越多，气测录井异常显示值越高。

（2）钻速。在相同的地质条件下，钻速越大，单位时间破碎岩石体积越大，进入钻井液中的油气含量越多。

（3）钻井液排量。气测录井异常显示值的高低与钻井液排量有着密切关系，钻井液排量越大，钻井液在井底停留的时间越短，通过扩散和渗滤方式进入钻井液中的油气含量相对减少，气测录井异常显示值降低。

3.5检测条件

目前，在井口至导管口之间是一个半封闭的系统，含气钻井液在这个区间流动时，部分气体逸散，逸散的量与钻井液含气饱和度和钻井液粘度有关，气体的散失导致气测显示值下降。

3.6其它因素

一直以来，没有把CO2作为主体勘探对象，造成对CO2检测仪器的选择及使用上可能还存在一些人为的问题，这也是造成CO2识别与评价困难的因素之一。另外CO2检测仪本身易受现场录井条件和分析样品的洁净度影响较大，容易发生气室污染，从而使测量值出现漂移。

4　二氧化碳气层识别与评价

随着近年来大庆勘探的逐步深入，勘探的对象更加多样，勘探区块的气水关系越来越复杂，徐深围子地区深层火山岩储层岩性复杂多变、储层流体多样、气水关系也较为复杂，在火山岩储层流体性质识别方面存在较大困难［2］，对CO2气层识别评价技术提出了更高的要求。

4.1储层二氧化碳气显示识别

（1）CO2气真假显示判断。当录井现场发现CO2气检测值异常后，及时收集气测资料和钻井液资料，经过初步分析，去伪存真后，排除检测仪器和钻井液添加剂对检测值的影响，确定是否为气测显示。

（2）CO2气显示层划分：

①基值的确定。根据实测二氧化碳值，通过数理统计回归的方法，对连续超过4m深度范围，气测对数值波动在0.15范围内数据进行回归计算，得出此深度段基值数据，将所有查找的基值段连接即为二氧化碳气测数据基值。

②显示层厚度的划分。以二氧化碳数据曲线来识别划分解释层，利用烃类气体的敏感性，作为CO2辅助分层的标志，采用半幅点法来划分气测显示层的顶界底界深度，分层判断标准如表1所示。

表1　CO2分层判断标准

（3）显示层气测值求取及显示程度划分。对划定的异常显示层井段求取其气测基值、最大值、最小值、平均值。通过对CO2气检测值的校正处理，可以划分CO2气显示程度。利用灌满系数可以辅助判断CO2气显示程度。灌满系数（Wd）是指气测显示厚度比储层有效厚度，在相同钻井条件下，气测显示厚度大，Wd值高，反映储层含气性好，气测显示厚度薄，Wd值小，反映储层含气性差。

4.2二氧化碳气层评价

（1）CO2储层物性识别评价。dcs指数除与钻井参数有关外，还与地层本身特性有直接关系：是否欠压实，岩石坚硬致密程度，另一方面它还反映地层孔隙裂缝发育程度。生产实践也表明：通常情况下，钻遇不同岩性及物性的储层，其dcs指数是不同的。dcs指数越小，反映岩石的可钻性越好，地下岩层越疏松，岩石裂缝、孔隙越发育，即岩石物性越好；相反dcs指数越大，反映岩石的可钻性越差，地下岩层越致密坚硬，岩石裂缝、孔隙越不发育，即岩石物性越差。

（2）二氧化碳气层评价参数求取。通过对徐深气田储层岩芯分析资料的研究，岩芯孔隙度分析资料与录测井解释孔隙度进行比较，以及测井、录井参数与岩芯孔隙度关系曲线，优选有效孔隙度模型。经单层录测井计算有效孔隙度与岩芯分析有效孔隙度对比，选用密度曲线参数与岩芯分析有效孔隙度建立的解释孔隙度模型相关性最好。

CO2气钻井液含气量是钻井液中钻井气在地面条件下的浓度。由于CO2气的特殊性和CO2分析仪的局限性，不能采取烃类气体Gt求取方法。实验是在常压下往反应釜注入不同体积的CO2气与钻井液充分混合，反应釜钻井液含气量与现场井筒钻井液含气量一致，因此可以用实验数据求取钻井液含气量Gt。

钻井液含气量为：

式中：Gt——气液循环装置内钻井液含气量，%；

vg——注入气样的体积，L；

v0——整个循环系统的容积，L；

cg——注入气样浓度，%。

通过前面实验数据和现场录井资料分析，影响钻井液含气量Gt分析的主要因素包括：钻井液温度、钻井液粘度、钻井液含气饱和度。

排除它影响因素，经过钻井液基值校正，利用钻井液温度、钻井液粘度、钻井液含气饱和度和实验测定的CO2检测值，可以建立一系列三参数图版，通过某口井钻井液资料可以查得钻井液粘度和温度，对CO2气测资料进行校正处理，求得校正后的CO2检测值，通过三参数图版，利用插值法可以求取钻井液含气量Gt。

5　结束语

针对二氧化碳气测录井环境复杂性，结合二氧化碳井录井资料、物理化学性质资料分析，确定了二氧化碳气测录井环境影响因素，并对CO2检测值进行了系统连续的校正处理，较大地提高了二氧化碳气测资料应用性。建立了一套储层二氧化碳气录井显示识别方法，可以区分显示真假、确定显示厚度、幅度，判断二氧化碳气相对含量，提高了二氧化碳气显示识别能力。利用气测资料、测井资料、岩芯分析资料等求取其它评价参数，从而对深层二氧化碳气层进行了有效的评价。

［1］王盛鹏，罗霞，孙粉锦，等.松辽盆地CO2气藏的形成与分布特征［J］.西安石油大学学报：自然科学版，2011，26（1）：22-28.

［2］张可操，曹凤俊.深层天然气井气水层录井解释评价方法探讨［J］.石油天然气学报：江汉石油学院学报，2005，27（5）：728-731.

TP212

A

1004-5716（2016）04-0061-03

2015-04-17

李瑞林（1967-），男（汉族），山东寿光人，助理工程师，现从事生产运行管理工作。