王春海

(大慶鉆探工程公司測井一公司 黑龍江大慶)

感應(yīng)測井在欠平衡鉆井條件下的應(yīng)用分析

王春海

(大慶鉆探工程公司測井一公司 黑龍江大慶)

文章對欠平衡鉆井條件下測井方式進行了闡述,通過不同電阻率下對感應(yīng)測井進行數(shù)字模擬,發(fā)現(xiàn)氣體、泡沫等介質(zhì)對感應(yīng)測井影響較小;再進行現(xiàn)場實驗,對天然氣介質(zhì)和原油介質(zhì)條件下感應(yīng)測井資料進行分析,說明感應(yīng)測井在氣體、泡沫等欠平衡鉆井條件下可行。

欠平衡鉆井;欠平衡帶壓測井;感應(yīng)測井;氣體介質(zhì)

0 引 言

隨著油氣藏勘探開發(fā)的深入,欠平衡鉆井技術(shù)得到更加重視和應(yīng)用。目前,加拿大和美國等國家應(yīng)用欠平衡鉆井技術(shù)比較多;在國內(nèi),四川、大港、大慶、長慶、遼河等油田也開始應(yīng)用,特別在四川油田取得了比較明顯效果。

利用欠平衡鉆井技術(shù)在發(fā)現(xiàn)和保護油氣層、減少鉆井工程事故、提高鉆井時效、最終提高綜合勘探效益方面具有比常規(guī)鉆井不可替代、更獨特的優(yōu)越性,打開了低滲儲層勘探的局面,成為解放和保護低滲油田的根本措施。

欠平衡條件下測井技術(shù)是隨著欠平衡鉆井技術(shù)發(fā)展而衍生的在欠平衡井實施測井的新技術(shù)。因為在井口存在著一定的壓力,考慮到施工作業(yè)的安全性,要求在測井時井口在密封的狀態(tài)下進行[1]。欠平衡鉆井條件下,井筒內(nèi)介質(zhì)一般為氣體、泡沫等,這樣現(xiàn)用的基于常規(guī)泥漿介質(zhì)開發(fā)的測井方法就無法使用,而感應(yīng)測井受井筒內(nèi)介質(zhì)環(huán)境影響比較小,適用于氣體、泡沫等欠平衡鉆井條件。

1 欠平衡測井概述

欠平衡鉆井技術(shù)就是在鉆井過程中,利用自然條件和人工手段在可以控制的情況下使鉆井流體的循環(huán)液柱壓力低于所鉆地層壓力,產(chǎn)生欠平衡壓力狀態(tài),有控制地讓地層流體進入井眼的一種鉆井技術(shù)。

欠平衡鉆井對測井影響比較大。由于井筒內(nèi)處于欠平衡狀態(tài),在井口一般存在一定的壓力,這樣在測井施工中,主要是防止井噴,避免事故發(fā)生。目前,對于氣體、泡沫等欠平衡鉆井條件下測井方式主要有以下三種:

1)常規(guī)壓井測井

對已經(jīng)完鉆的井進行壓井處理,使井筒內(nèi)壓力達到平衡或超平衡狀態(tài),再進行常規(guī)測井。該方式測井引起工程問題比較少,工藝成熟,但是由于壓井鉆井液對地層進行二次污染,加重了對地層傷害,一定程度上喪失了欠平衡鉆井的意義。

2)隨鉆測井

在鉆井過程中,利用隨鉆測井技術(shù)完成測井任務(wù)。該方式測井節(jié)省時間,測井風險比較小。但是,由于氣體、泡沫等鉆井液的存在,可能影響到泥漿脈沖數(shù)據(jù)傳輸方式,因此在很多情況下需要研究新的隨鉆測井數(shù)據(jù)傳輸方式。

3)欠平衡帶壓測井

欠平衡帶壓測井就是利用專業(yè)的電纜防噴裝置,實現(xiàn)帶壓測井。電纜防噴裝置主要由法蘭、電纜封井器、防落器、防噴管、電纜控制頭、電纜盤根盒、注脂系統(tǒng)及相關(guān)輔助設(shè)備組成。

欠平衡帶壓測井不需要利用鉆井液進行壓井,避免了對地層產(chǎn)生污染,是實現(xiàn)氣體、泡沫等欠平衡鉆井條件下的重要測井方式。

2 感應(yīng)測井在欠平衡鉆井條件下的應(yīng)用分析

由于現(xiàn)行的測井方法都是基于常規(guī)泥漿介質(zhì)開發(fā)的,許多測井方法不適用或不適應(yīng)在氣體、泡沫等介質(zhì)條件下進行測井。目前,適應(yīng)氣體、泡沫等介質(zhì)下測井項目主要有井徑、井溫、自然伽瑪(能譜)、感應(yīng)。

感應(yīng)測井就是利用電磁感應(yīng)原理研究巖層導(dǎo)電性的一種測井方法。感應(yīng)測井資料可以用于劃分滲透層,合理選取地層視電阻率及圍巖的視電阻率值[2]。

2.1 鉆井液電導(dǎo)率與鉆井液密度關(guān)系

對于欠平衡鉆井條件下的氣體介質(zhì)(氮氣、天然氣、尾氣等),一般認為其電導(dǎo)率為零,即電阻率為無窮大。

泡沫鉆井液是應(yīng)用最廣的低密度鉆井液,可以利用電導(dǎo)率儀測量不同密度的泡沫鉆井液電導(dǎo)率,得到泡沫鉆井液電導(dǎo)率與其密度的關(guān)系曲線,如圖1所示?？梢钥闯?泡沫鉆井液的電導(dǎo)率與密度基本呈線性關(guān)系,電導(dǎo)率隨密度的增大而增大。

圖1 電導(dǎo)率與密度關(guān)系圖

2.2 鉆井液電導(dǎo)率對感應(yīng)測井響應(yīng)的影響

通過數(shù)字模擬軟件,對不同電阻率泡沫鉆井液環(huán)境下感應(yīng)測井響應(yīng)進行模擬,如圖2所示。陣列感應(yīng)發(fā)射線圈頻率f=52.65 Hz,接收線圈距分別為12 in (1 in=25.4 mm)、15 in、21 in、27 in、39 in、72 in(即圖中MR12、MR15、MR21、MR27、MR39、MR72)[3],Rt為地層電阻率、Ra為陣列感應(yīng)測井電阻率、Rm為鉆井液電阻率。圖2(a)模擬在無井眼條件下陣列感應(yīng)測井響應(yīng),圖2(b)模擬鉆井液電阻率為1Ω·m時陣列感應(yīng)測井響應(yīng),圖2(c)模擬鉆井液電阻率為10Ω·m時陣列感應(yīng)測井響應(yīng),圖2(d)模擬鉆井液電阻率為1 000 Ω·m時陣列感應(yīng)測井響應(yīng)。

在無井眼條件下,陣列感應(yīng)測量為真實原狀地層電阻率,在鉆井液電阻率為1Ω·m時,從模擬結(jié)果可以看出對陣列感應(yīng)測井影響比較大,鉆井液電阻率為10Ω·m時,在高阻層有一定影響,當鉆井液電阻率為1 000Ω·m時,對陣列感應(yīng)測井影響比較小,接近于無井眼條件下測量結(jié)果。因此,從數(shù)字模擬的結(jié)果可以看出,鉆井液電阻率越大,測量結(jié)果越好。如果井眼介質(zhì)是氣體介質(zhì),則相當于 Rm→∞,此時可以認為井筒介質(zhì)對測量結(jié)果的影響較小。

2.3 感應(yīng)測井分析

圖2 陣列感應(yīng)測井響應(yīng)數(shù)字模擬圖

從上面分析可以看出,在氣體、泡沫等欠平衡鉆井條件下,采用感應(yīng)測井可行。圖3是感應(yīng)測井一個實例,地層為碳酸鹽巖。通過氣體介質(zhì)和原油介質(zhì)的對比試驗可以看出,深、中、淺感應(yīng)在非儲層段基本重合,在儲層段內(nèi)有較小的差異。在原油介質(zhì)所測深、中、淺感應(yīng)在儲層段內(nèi)差異比天然氣介質(zhì)大,徑向差異特征較為明顯。兩種介質(zhì)下所測感應(yīng)資料相關(guān)性比較好,測井結(jié)果接近,可信度較高。

在氣體、泡沫等介質(zhì)中,側(cè)向測井受到限制,感應(yīng)測井就成為電阻率測井的一種必然的選擇。感應(yīng)測井的額定電阻率范圍為0.2Ω·m～2 000Ω·m[4],而真正實用的范圍可能在幾百Ω·m以內(nèi),通常超過1 000Ω· m時,測量數(shù)值只有相對意義。

感應(yīng)測井不受井筒中氣體介質(zhì)的影響,測量值可用于飽和度等參數(shù)的計算[5]。欠平衡鉆井常用于含氣儲層,對于高含氣的砂泥巖地層或碳酸鹽巖地層,其電阻率普遍較高,因此,利用感應(yīng)測井時存在地層電阻率范圍的限制問題,這種問題在普通裸眼井中也可能遇到。

3 結(jié) 論

通過上面感應(yīng)測井數(shù)字模擬及現(xiàn)場試驗可以看出,鉆井液電阻率越大,感應(yīng)測井結(jié)果影響越小,氣體介質(zhì)接近無窮大,比較適合感應(yīng)測井[6]。在氣體、泡沫等介質(zhì)條件下感應(yīng)測井作為一種電阻率測井能夠滿足實際使用要求,能夠準確獲得地層電阻率,是適合欠平衡測井的一種重要的測井方法。

[1] 方 健,劉世東,雷綠銀.欠平衡及井口帶壓測井作業(yè)規(guī)范.四川石油管理局企業(yè)標準,2007(資料)

[2] 丁次乾.礦藏地球物理[M].東營:中國石油大學(xué)出版社,2003

[3] 趙政璋,吳 琦,張國珍.測井監(jiān)督[M].北京:石油工業(yè)出版社,2007

[4] 王安慶,錢洪英.欠平衡帶壓測井資料質(zhì)量的控制[J].天然氣工業(yè)2003,23(4)

[5] 陳 亮,姜艷玲.欠平衡鉆井條件下陣列感應(yīng)測井儀器適用性研究[J].決策&信息,2008,44(8)

[6] 謝 璞,李文彬,朱滿宏,等.欠平衡測井技術(shù)在吐哈油田的應(yīng)用[J],石油儀器,2009,23(2)

Wang Chunhai.Application analysis of induction logging in under-balanced drilling conditions.PI,2010,24 (3):61～63

With an elaboration of the induction logging method in under-balanced wells,based on the numerical simulation under different resistivity conditions,and the analysis of induction logging through oil-bearing or gas-bearing formation from field experiments,we found that medium such as gas,foam make much less influence on induction logging,therefore it is feasible to run induction logging in under-balanced wells.

under-balanced drilling well;(under-balanced)well logging under pressure;induction logging;gas medium

P631.8+11

B

1004-9134(2010)03-0061-03

王春海,男,1964年生,1985年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院地球物理測井專業(yè),現(xiàn)在工作于在慶鉆探工程公司測井一公司生產(chǎn)作業(yè)部。。郵編:163412

2009-12-09 編輯:姜 婷)

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