综合录井参数的工程与地质应用

王立峰(长庆工程监督处，陕西 西安 710018)

0 引言

录井作业现场中需要使用到综合录井仪，该仪器的组成部件较多，因此使得其结构相对复杂，能实现的功能特性也相对强大，其主要负责作业的有效系统包括传感器、检测烃类轻体等，在计算机技术调配下，可完善录井作业。录井仪采集到的参数数据是钻井工程中的一手信息，可准确反映出钻井勘探期间的各类工程隐患及地质情况，方便勘探录井作业进行，不仅能第一时间发现地下油气资源，还可结合现场经验得出有效工程技术，促进钻井工程保持安全、高效性。

1 综合录井参数概述

在综合录井仪使用阶段，因其结构复杂，所以能达成更多功能上的技术展现，以传感器系统为基础，可在应用期间获取更多录井参数，为井下勘探作业提供技术支持。传感器系统内部划分为较多类型，不同的传感器结构能发挥出不同作用，比如常见的有泵冲、力压、大钩负荷等类型，传感器采集数据信号后，可以将其转化为电信号，最终便可汇聚到计算机系统内，再经由计算得出准确的综合录井参数。参数的使用在钻井工作中能发挥出较大作用，比如井下的工程操作情况有无异常、实时监测油气数据等，因此为了发挥出不同参数下的准确性，需要在综合录井仪应用前确保其内部传感器系统的工作状态保持良好，以此保障综合录井参数的精准度。

2 综合录井参数工程中的应用

2.1 参数类型及分析

在综合录井参数应用中，存在较多实际意义，比如出口流量参数是将单位时间内钻井液体积做以计算分析，由此便可判断井下是否发生井涌、井漏等危害。参数的种类较多，包括进出口温度、密度、电导率，还有气体流量、压力、湿度等表达形式，不同参数起到的实际意义不同，但皆能完善井下工程信息，提高工程安全性能。参数能起到的实际作用，主要是为了监测井下环境有无异常，比如井喷、堵水眼、卡钻、钻头失效、水浸等危害是否发生，根据参数变化，可总结出危害发生时的具体规律，如下所示。

当井下发生井涌、气浸等危害时，可知钻井液在入口流量输入稳定下，出口流量数值较入口流量有明显增加趋势，则可判断为上述危害。其具体表现中，会发生池体积增大、液体密度减小等现象，另外电导率也将会发生明显变化趋势，会显著降低。

钻具异常危害下，通常指的是井下钻具发生异常运行情况，比如减震器或刺钻具失效，具体分析综合录井参数，当泵冲不变，钻具刺漏，则设备泵压降低；螺杆发生问题，泵压也会降低；而当减震器发生故障，则钻压数值的波动情况较为明显。

顿钻以及溜钻问题，可以通过钻时参数的异常进行及时发现，当钻时数值减少(意为速率加快)、井深突然变深，则可初步推测发生上述问题，如果此时检测钻压数值也发生了瞬时性的增大，则发生溜钻危害的可能性较大。

钻头异常的情况发生场景较多，当出现水眼堵的情况，泵压会不断增大；出现掉水眼时，钻压会持续减小；钻头寿命终结时，对于牙轮钻头，机械钻速明显下降，扭矩会变大，对于PDC钻头，机械钻速下降明显，扭矩变大，到达井底后泵压会增大[1]。

2.2 气相色谱仪

气相色谱仪配置了10m和4m长的PoraPLOT Q色谱柱通道，可应用至依赖录井气确定最佳钻探地段的石油和天然气勘探领域。此仪器在分离和分析烃类化合物以及泥浆样品中所溶解的其他气体方面，可为岩性报告提供快速、可靠、一致的结果。气相色谱仪对样品进行分析，得到结果的效率较快，通常仅需30秒，可以说是实时监测也不为过，而且该设备外形小巧，能够适应各类钻井工序，所以在应用中有较高使用频率。另外，气象色谱仪设备具备较高的系统集成特性，能在较低消耗下完成现场操作控制，由此成为录井参数的重要设备。

2.3 钻时卡取层位

在钻时参数应用中，能完成对地层不同层位下的准确卡取。钻时通常采用的计算间隔设计中可分为0.5米或者1米的单位距离，微钻时方法则是将单位距离划分为更小长度的若干份，在确保距离尽可能缩小同时，还要得出该长度下的微分求导数值，以此便能得出该点位置下的实时运动速率。微钻时选用的计算间隔为0.1～0.2米，因此可准确卡准不同层位，有效划分岩层。

卡取层位主要是分为三种层位，包括古潜山、取心、完钻等，进行卡取阶段通常使用钻时和岩性等数据参数作为地层对比的分析方式，甚至有时会采用电测对比方式来具体判断是否真正的进入到了卡取“三层”阶段。微钻时能比传统钻时方法具备更高的精准度，并且其运行期间所受到的干扰相对较小，能产生较大的岩层划分优势。

某井使用ALS-2型综合录井仪录井，钻探过程中成功利用微钻时参数，卡准了地质设计中预测的主力油层的顶界[2]。在施工过程中，根据录井显示情况，于井段1905～1911m进行了钻井取心，据取心资料分析未到主力层，决定恢复其钻进流程，当处于1913-1913.5钻进范围内，微钻时数值急速减小，根据停钻分析可知，该范围内岩层属荧光级别，综合判断该阶段已然进入到主力油层的顶端。随后进行钻井取心操作，在1914位置时采集到了含油特性，顺利完成取心任务。

微钻时应用技术尚处在发展阶段，因此其适用范围在岩性单一的区块内，在岩性、岩层结构复杂区域并不能取得相对良好的应用效果。钻时参数是判断岩层层位的重要技术，不断发展该项技术，有利于地层对比工序的落实。

2.4 电导率参数应用

电导率是录井作业中的一项重要参数组成，其在检测地层孔隙阶段能对孔隙水其盐度指标进行变化趋势上的分析，还可有效检测地层结构的压力趋势变化，由此判断井下作业的实际工程状况。

首先对孔隙水分析。井下勘探工程若勘探的岩层是沉积岩，则可由现实检测数据可知，在压实带中的页岩结构，其孔隙水盐度将远低于砂岩结构的盐度，因此由电导率参数便可准确判断地层演示构造的种类，更好发展井下工作。究其原因，其一是因为在砂岩成型期间，周边的页岩结构被压实，由此排出了大量的含盐水分，导致砂岩接受的水中盐分较多。其二是因为页岩会对盐分因子进行渗滤作用，因此水分子在通过页岩后能把含盐离子充分过滤，此时砂岩中的孔隙水则是排给页岩，因此砂岩盐分组成越来越多。以此为录井参数的分析规律，当电导率的传感器结构较灵敏运行中，便能准确分析出砂岩和页岩的两者区别，并且其参数得出并不会受到PDC钻头影响。

其次对压力参数分析。在未压实阶段中，其地层孔隙内的水分盐度指数有较大幅度下降趋势，因此便造成了盐度划分中有较大突变。当未压实地带中的孔隙水不能顺利排出密闭孔隙外，则该阶段较易发生水热作用及脱水作用，由此检测得出的释放水中几乎不存在盐分，以此便可有效稀释地层内部的盐度。当使用较高灵敏度下的电导率参数设备时，可按照钻井液其电导率变化，将未压实地层做出分析，准确判断该类地层的实时位置，还可充分减轻PDC钻头在井下勘探期间的应用影响，取得较高效应用模式。

另外，出口电导率的变化，在一定程度上反映地层中流体的侵入或盐岩层、膏岩层的存在，在近似环境下表明井底压差的变化。若排除施工因素的影响，则可证明地层压力系数发生了变化[3]。

3 综合录井参数地质中的应用

地质勘探下的应用实际就是气测录井过程，综合录井参数为地质勘探工作提供基础数据支持，其中烃类气体的检测工作便是仪器核心功能的展现，该检测系统内包括脱气器、色谱仪等部分，各项结构共同组成了检测烃类气体的较好流程。综合录井仪其操作原理是将钻井液中的各类烃类气体进行妥善分离，并把分离出的气体经由气测管线运输至色谱仪中做以气测分析，由此便可得出井下气体的含量、成分信息。以现阶段技术，快速色谱仪可完成较快的检测周期，通常30秒便可完成烃类气体分析，经过不断分析，以达成实时、高效的检测效果。

色谱仪检测出的烃类气体包括全烃范围，其中C1-C5的烃类组成含量也可被有效得出，当处于正常情况下，钻井液的状态相对稳定，此时若地层成分不含油气，则全烃检测的数值将保持稳定，该阶段操作人员可以把全烃数值视作基础值，当发现该数值上升，则可推测出该检测地层中含有油气。若气体检测数值达到基础值的3倍甚至更多时，则需要谨慎进行地下作业，该类异常现象需要被引起重视，并标记出准确位置下的油气信息[4]。

结合时间横轴，能将全烃曲线进行绘制，如图1所示。通过分析全烃参数下的曲线形态，能准确发现地层何处区域内的油气信息含量异常，对比分析还能准确发现非油气异常的显示区域，帮助地层勘探人员绘制出完善的油气储藏位置图。该图图像显示，当油气显示异常，则气测数值中的全烃含量将在较快反应时间内发生变化，从图中可知上升速度较快，已然达到了基础数值3倍以上。当全烃数值处于高峰期后，将持续一段时间，该持续时间可结合地下构造中的含油情况进行判断，经过计算机系统计算，准确得出油气丰度/油气储层厚度。

图1 油气显示异常中的全烃曲线

高峰期随时间轴逐渐消退，此时全烃数值的下降过程趋势与高峰前期基本呈对称结构，该种情况下的完整曲线图便可证明该地层勘探阶段中存在油气显示异常情况，并可针对不同的数值来判断异常程度。操作人员对油气显示的变化趋势现象进行分析，能准确得知地层油气位置及含量，不断培养操作人员的辨别能力，使其具备区分显示异常和后效异常的区别，并对单根峰和钻井液等造成异常情况加以辨别，以此完善地层勘探的流程。

4 结语

综上，传感器技术帮助地质录井作业获取到更多地下工程数据及气测参数，因此使用综合录井仪能妥善落实钻井工程的监测阶段，提供有效信息。在未来技术发展下，综合录井技术将延续强大功能，并逐渐转向信息化发展模式，井下检测的安全性和参数质量都会有所提高。参数的类型、应用办法是影响录井精度的重要组成，扩宽综合录井技术在工程、地质中的应用范围，能深度挖掘录井工作的参数意义，为高效钻井提供安全保障，更好识别地下油气资源。