综合录井气测后效影响因素分析

2021-09-18关庆华

西部探矿工程 2021年8期

关庆华

（大庆钻探工程公司地质录井一公司资料采集一分公司，黑龙江大庆163000）

1 概述

地质录井在油气勘探及开发中发挥重要作用，综合录井仪是地质录井的核心装备之一，气测是综合录井仪的一项重要采集参数，对于及时发现油气显示、评价储层含油气性及监测工程异常具有重要意义[1]。气测后效是气测异常的一种形式，后效异常值的大小、幅度、持续时间等能够在一定程度反映储层含油气性及地层能量，是储层解释评价的重要参数[2]。在实际录井过程中，气测后效容易受到起下钻等因素的影响，使得后效准确归位难度大[3]。因此，分析气测后效的影响因素，提高后效气归位的准确性，对于储层解释评价具有重要意义。

2 气测后效原理

当油气层被钻穿后，储层能量充足，在地层压力驱动下，储层中油气进入钻井液中，在气液两相中由于存在密度差，气体发生上窜，并随着钻井液循环被带到井口，经脱气器脱气后，最后被色谱仪检测到。气测后效值大小、幅度、持续时间与地层能量有关，地层能量越大，后效持续时间越长，储层含油气性好，气测后效值越大。通过对气测后效的分析，能够评价已钻开油气层的含油气性、原始地层压力、储层物性等，是储层精细解释的依据，为下部勘探决策提供参考。

由于后效气是钻开油气层后检测到的，具有一定滞后性，准确利用后效气的基础是对气测后效进行准确归位，将当前井深处检测到的气测后效恢复到原始地层中，然后对后效持续时间、幅度、烃类气体组份等进行分析，可以实现对储层精细评价[4]。

后效气从生成到被气相色谱检测到经过几个阶段，首先是起钻过程中提拉钻头，对井筒有抽汲作用，使得井筒中压力降低，在压差作用下，地层中烃类物质进入井筒中，形成后效气；其次，起下钻过程中钻井液处于静止状态，烃类气体在浮力作用下，与钻井液发生滑脱效应，后效气会发生上浮运移一段距离，这个过程称为油气上窜。

如图1所示，最后，在下钻过程中，钻头达到后效气以下位置后，由于钻具体积占据一定的空间，会对钻井液有一个排替效果，钻井液会携带后效气向上运移一段距离，这个过程称为钻具排替效应[5]。钻具排替效应如图2所示，当钻具下入原始气侵以下后，由于钻具的排替，钻井液会上移，活动气侵面上移一段距离，并且随着钻具的下入，上移距离变长。后效气产生及运移的这几个过程，都会影响后效气的准确归位计算，在计算过程中，需要考虑后效气的运移，将后效气上窜及钻具排替导致的上移距离剔除掉，才能得到准确的归位结果。

图1 后效气上窜示意图

图2 钻具排替效果示意图

3 气测后效计算方法

后效气应用的基础是对后效进行准确归位，而在后效归位过程中，油气有一个上窜的过程，为了准确计算油气上窜距离，需要准确计算油气上窜速度V1，钻井液静止时间T1，这段时间内后效上窜距离H1为V1×T1；循环钻井液后，假设钻井液循环速度V2，开始循环到检测到后效时间为T2，这段时间后效气运移的距离H2为V2×T2，后效气上窜距离和随钻井液运移距离是最主要的考虑因素，在不考虑钻具排替及后效气在钻井液中滑脱运移的情况下，后效归位深度H近似等于上窜距离和运移距离之和（H1+H2）。在后效归位深度计算过程中，钻井液循环速度V2可以通过迟到时间计算得到，钻井液上窜速度V1是后效归位的关键，目前常用的计算方法有迟到时间法和体积法。

3.1 迟到时间法计算油气上窜速度

通过迟到时间来计算油气上窜速度的方法需要先准确计算迟到时间，可以通过投放标志物等方法来得到准确的迟到时间T，假设储层原始深度为H，则钻井液上返速度V2=H/T。钻井液静止时间为T1，开泵循环到后效气被检测到时间为T2，则后效气随钻井液循环到到井口的距离为H2=T2×H/T，可得后效气上窜高度为H1=H-H2=H(1-T2/T)，由此，可以得到后效气上窜速度V1=H1/T1=H(1-T2/T)/T1。

以上即为迟到时间法计算上窜速度V1，这种方法是已知后效具体层位，然后通过迟到时间计算上窜速度V1，得到V1后，可以对后效气进行归位计算，得到后效气深度剖面数据。

3.2 体积法计算油气上窜速度

体积法计算后效气上窜速度方法是根据钻井液循环排量与井筒容积来计算的，首先假定后效气原始层位深度H，钻井液循环排量稳定，排量大小为Q，开始循环钻井液到后效气见显示时间为T2，此时，向井筒内泵入的钻井液体积为Q·T2，假设井眼环空单位容积为q，则泵入钻井液后，后效气返回井口运移的距离H2=Q·T2/q，由此可以求得后效气静止状态下上窜距离H1=H-H2=H-Q·T2/q，后效气静止时间为T1，此时，可以求得后效气上窜速度V1=H1/T1=（H-Q·T2/q）/T1。

以上即为后效气上窜速度的体积计算法，该方法考虑泵入井筒内的钻井液体与被排替出的钻井液体积相等，先计算出后效上返运移的距离，然后计算出后效气上窜距离，最后求得后效气上窜速度。这种计算方法的优点是不考虑迟到时间，缺点是受到井壁垮塌、缩径等影响，井眼环空大小会发生变化，导致钻井液运移距离计算受到影响。

4 影响因素

从上述分析表明，后效气从产生，到静止状态下发生上窜，再到随钻井液循环到井口被检测到，经历了以上几个阶段。在对后效气进行准确归位时，需要计算后效气上窜速度、后效气上返速度等，无论是迟到时间法还是体积法，都会受到多种影响因素，导致计算结果准确性受到影响。

（1）迟到时间法计算后效上窜速度的影响因素。迟到时间法首先要准确计算迟到时间，通常可以根据井身结构、钻具情况及钻井液排量等参数得到一个理论的迟到时间，但这个迟到时间可能与实际迟到时间存在差别，必须通过投放标准物的方法对迟到时间进行校正。此外，在钻井液上返过程中，由于气液两相存在密度差，后效气在钻井液中会发生滑脱效益，即后效气会发生上浮，在实际计算过程中，没有考虑滑脱效益，利用钻井液上返速度代替后效气上返速度，导致计算结果不够精确。

（2）体积法计算后效上窜速度的影响因素。体积法计算的关键是假定泵入和排出的钻井液体积守恒，由此来计算后效气上返的距离。在这个过程中，会受到几个因素影响，首先是泵入钻井液体积计算时，通常开关泵过程中，泵排量难以恒定，由此会导致泵入钻井液体积计算不准确；其次是井径不规则，受到井眼垮塌、缩径等影响，井眼环空单位体积会发生变化，导致根据泵入钻井液体积计算后效气上返距离不够准确；最后是后效气上返过程中，没有考虑气液两相的滑脱效益，使得计算结果不够准确。