段云峰,程建,楊鴻飛,陳進

(中國石油川慶鉆探工程公司測井公司,重慶400021)

氣體介質(zhì)條件下測井項目優(yōu)化選擇分析

段云峰,程建,楊鴻飛,陳進

(中國石油川慶鉆探工程公司測井公司,重慶400021)

氣體介質(zhì)下測井項目優(yōu)化的問題日益突出。針對各種測井儀器測量原理及受氣體介質(zhì)的影響因素分析,得出自然伽馬、感應、核磁共振以及井徑、井斜、井溫等測井項目在氣體介質(zhì)條件下測井可以正確反映地層信息并較好地進行儲層解釋,是獲取孔隙度信息、確定產(chǎn)氣層位的最佳測井方法,應成為氣體介質(zhì)下測井項目的優(yōu)化選擇;雙側(cè)向、電阻率成像、地層傾角、自然電位、聲波、補償中子等測井項目不適用于氣體介質(zhì)測井;巖性密度測井在井眼規(guī)則條件下適用于氣體介質(zhì)下測井,在井眼不規(guī)則的情況下受影響較大,不適用于氣體介質(zhì)條件下測井。

氣體介質(zhì)測井;測井方法;優(yōu)化;測井解釋

0 引 言

氣體鉆井是指鉆進過程中井筒內(nèi)循環(huán)介質(zhì)為氣體的鉆井方法。氣體鉆井技術(shù)在國外應用已相當廣泛,主要用于加快鉆速、發(fā)現(xiàn)和保護氣層,在低壓破碎地層用氣體鉆井以解決長段井漏的鉆井問題。四川盆地的低孔隙度、低滲透率碎屑巖儲層采用常規(guī)鉆井、常規(guī)測井方式極易造成儲層污染,完井試油產(chǎn)量低且不容易發(fā)現(xiàn)儲層。從2004年起,在川南河包場地區(qū)開始進行氮氣(天然氣)鉆井和測井,在氣層發(fā)現(xiàn)和氣層保護方面取得了顯著效果。作為相關(guān)的配套技術(shù),氣體介質(zhì)測井存在不少技術(shù)難題,主要表現(xiàn)在部分測井方法不適應氣體介質(zhì)。本文通過現(xiàn)有測井方法對氣體介質(zhì)適應性的分析,總結(jié)出了一套行之有效的氣體介質(zhì)測井系列優(yōu)化方案,目前已在生產(chǎn)中使用。

1 氣體介質(zhì)對各種測井儀器的影響因素分析

1.1 井徑、井斜、井溫

井徑的測量是井徑臂張開的大小與井筒內(nèi)介質(zhì)無關(guān);井斜測量的是定井眼的井斜、方位,是根據(jù)刻度后的井斜儀器內(nèi)的導航包確定的,也與井筒介質(zhì)無關(guān);井溫測井主要反映地層的溫度梯度變化,不受井筒內(nèi)介質(zhì)的影響,因此也與井筒內(nèi)介質(zhì)無關(guān)。很明顯井徑、井斜、井溫的測量原理及過程與井筒介質(zhì)均沒有關(guān)系,因此,氣體介質(zhì)條件下井徑、井斜的測量不會受影響。

1.2 放射性測井影響因素分析

(1)自然伽馬測井。自然伽馬反映的是儀器周圍介質(zhì)的所有放射性核素的總效應。因此,井筒內(nèi)的介質(zhì)對自然伽馬測井的影響較小,分析認為,如果鉆井介質(zhì)不存在高放射性或吸納放射性的情況,對自然伽馬影響可以忽略[1],故在氣體介質(zhì)條件下可以測量自然伽馬測井。

(2)補償中子測井。補償中子測井測量的是長、短源距探測器所探測的熱中子的計數(shù)率,其過程是將所測的長、短源距探測器計數(shù)率的比值經(jīng)過一定方法轉(zhuǎn)換成中子孔隙度。

從測量原理上似乎沒有涉及井筒介質(zhì)的問題,但由于補償中子測井存在一個很特殊的現(xiàn)象,即氣體的挖掘效應。因此,當井筒介質(zhì)全為氣體介質(zhì),挖掘效應將會非常大,會造成實測中子信息受到顯著影響[2],不符合地層特征,故進行補償中子測井無意義。

(3)巖性密度測井。在進行巖性密度測井時,由于發(fā)射源除貼井壁一面之外完全被屏蔽。當井徑規(guī)則時,探測器的計數(shù)率基本不受井筒內(nèi)的介質(zhì)的影響,只取決于源的強度和源距的大小,測量結(jié)果與泥漿條件時差別不大;但當井徑不規(guī)則時,由于密度測井需要貼井壁測量,其探測范圍較小,測量值反映的是儀器探測范圍內(nèi)介質(zhì)的平均值,因此,氣體介質(zhì)條件下的測量結(jié)果比泥漿或原油條件時要低得多,因為氣體的密度比泥漿或原油的密度低得多,這樣會造成密度值嚴重失真。

1.3 聲波測井

所有的聲波測井都涉及到聲波的傳播路徑的問題。當井筒介質(zhì)由液體換成氣體后,由于聲波在氣體介質(zhì)中的傳播速度比泥漿或原油等介質(zhì)的傳播速度低得多,造成聲波時差測井將無法準確探測到聲波首波[3],造成聲波跳波嚴重,使其無法獲取準確的地層信息,故空氣介質(zhì)條件下不能進行聲波測井。

1.4 側(cè)向測井及自然電位測井

(1)側(cè)向測井。根據(jù)側(cè)向測井的基本原理[4],當鉆井介質(zhì)為氣體時,將不存在泥餅、沖洗帶、侵入帶,而一般認為氣體介質(zhì)不導電,此時泥漿電阻率Rm=∞;接地電阻率 Rg=∞,這樣就相當于在儀器與地層之間形成了一個絕緣環(huán),主電極發(fā)射的電流不能經(jīng)井眼、地層與測量電極形成有效的導電回路,根本無法進行雙側(cè)向測井的測量。

其他電法測井如電阻率成像測井、地層傾角測井等,其測井方法與側(cè)向測井原理相似,其測量條件都要求滿足井筒介質(zhì)導電的基本條件,因此,在氣體介質(zhì)條件下該類測井儀器無法測井。

(2)自然電位。自然電位是由于井筒水基泥漿與地層接觸時發(fā)生陽離子交換而產(chǎn)生的,從自然電位產(chǎn)生機理上,在以氣體為鉆井介質(zhì)的情況下不會產(chǎn)生自然電位,因此自然電位測井在氣體介質(zhì)條件下不可行。

1.5 感應測井

感應測井是利用電磁感應原理測量地層電導率,是專門為井筒介質(zhì)為油基泥漿而設(shè)計。泥漿電阻率越小,電磁波在泥漿中的衰減越大,測量的信噪比越小,資料置信度越差;反之,效果越好[5]。如果井眼介質(zhì)是氣體介質(zhì),則相當于 Rm=∞,此時可以認為井筒為氣體介質(zhì)其測量效果最好。

1.6 核磁共振測井

核磁共振測井原理與感應測井相似,一般認為井眼泥漿電阻率越小,對天線發(fā)射的射頻脈沖的衰減越嚴重[6],在井眼介質(zhì)為氣體時,因為氣體介質(zhì)不導電,因此,對天線發(fā)射的射頻脈沖造成的衰減就非常小,這樣,通過適當刻度可以得到比泥漿介質(zhì)更好的結(jié)果。

2 氣體介質(zhì)條件下的測井系列優(yōu)化選擇

根據(jù)上述對測井儀器原理的分析,結(jié)合在BQ1井在原油介質(zhì)測井和空氣介質(zhì)測井的對比圖可看出(見圖1、圖2),自然伽馬、井徑、陣列感應基本一致,符合地質(zhì)及儲層評價要求,但補償中子、補償聲波氣體介質(zhì)下的測井明顯不對,不適用于氣體介質(zhì)測井。井溫曲線在氣體介質(zhì)與液體介質(zhì)(泥漿或原油)所表現(xiàn)的特征有顯著不同。在氣體介質(zhì)下當儲層產(chǎn)氣的情況下,由于氣體膨脹吸熱,產(chǎn)生了冷卻,使溫度下降,井溫測井曲線產(chǎn)生負異常;而在原油介質(zhì)下沒有該項特征。因此,在氣體介質(zhì)條件下其他曲線不能有效尋找出氣層位的情況下,可根據(jù)井溫曲線異常情況準確確定產(chǎn)氣層段。

根據(jù)以上對比情況得出以下結(jié)論(見表1)。

圖1 BQ1井氣體介質(zhì)與原油介質(zhì)測井曲線對比圖

圖2 BQ1井氣體介質(zhì)與原油介質(zhì)感應測井曲線對比圖

表1 氣體介質(zhì)條件下測井項目適應性分析表

(1)以井筒液體介質(zhì)為測井基礎(chǔ)的測井儀器,如雙側(cè)向、電阻率成像、地層傾角、自然電位、聲波測井、補償中子測井不適用氣體介質(zhì)測井。

(2)巖性密度在井眼規(guī)則條件下適用于氣體介質(zhì)下測井,在井眼不規(guī)則的情況下受影響較大,不適用于氣體介質(zhì)條件下測井。

(3)井徑、井斜、井溫、自然伽馬、感應、核磁共振測井適用于氣體介質(zhì)下測井。

3 測井系列優(yōu)化后的應用效果

3.1 優(yōu)化后的測井系列可滿足基本的測井地質(zhì)要求

(1)井徑、井斜2個測井項目可解決井身質(zhì)量問題。

(2)自然伽馬及自然伽馬能譜測井能夠滿足測井評價中地層泥質(zhì)含量的計算。

(3)陣列感應測井在氣體介質(zhì)條件下能夠獲得可靠的地層電阻率。

(4)核磁共振測井可以獲得地層孔隙度信息,為儲層評價提供準確的孔隙度資料。

(5)當儲層產(chǎn)氣的情況下,由于氣體膨脹吸熱,產(chǎn)生了冷卻,使溫度下降,井溫測井曲線產(chǎn)生負異常。因此,在氣體介質(zhì)條件下其他曲線不能有效尋找出氣層位的情況下,可根據(jù)井溫曲線異常情況準確確定產(chǎn)氣層段。

3.2 實際優(yōu)化應用效果

BQ1井是天然氣介質(zhì)條件下的測井,該井中測產(chǎn)氣1.29×104m3/d;但錄井無法找到儲集層和出氣位置。根據(jù)井溫測井可在氣體介質(zhì)中可準確找到出氣段的特征,制定了測井項目優(yōu)化設(shè)計,測量項目為井徑、井斜、自然伽馬、陣列感應和井溫,認為可達到地質(zhì)要求。測井后,根據(jù)井溫曲線在1 634 m、1 610 m處出現(xiàn)明顯低溫異常,確定 1 606.8～1 612 m、1 630.5～1 637.6 m為主要產(chǎn)氣層(見圖1),準確找到了該井的產(chǎn)氣位置。

圖3 BQ1井須二段氣體介質(zhì)測井解釋圖

圖4 U7井沙二段氣體介質(zhì)測井解釋成果圖

U 7井是一口注水井(見圖4),測井時為空氣介質(zhì)測井;地質(zhì)上的主要任務(wù)是找到孔隙發(fā)育段決定注水層位,根據(jù)核磁共振測井可以在氣體介質(zhì)下準確獲取地層孔隙度的情況,設(shè)計了以核磁共振為主的測井系列,即自然伽馬、井徑、井斜、陣列感應、核磁共振測井項目。

測井后依據(jù)核磁共振的測井孔隙特征分析,在1 965～1 977 m核磁共振總孔隙度及有效孔隙度較大,約為7%左右,是理想的注水層段。據(jù)此向油田公司建議該段為主要的注水層段,最終注水獲得成功,取得理想效果。

4 結(jié) 論

(1)在氣體介質(zhì)條件下測井,依據(jù)測井儀器性能,可以測量的項目為井徑、井斜、自然伽馬、感應測井、井溫測井、核磁共振測井、巖性密度測井。

(2)根據(jù)目前研究成果,在氣體介質(zhì)條件下,核磁共振測井是獲取孔隙度的最佳方法;井溫測井是尋找出氣位置的最佳測井方法。在氣體介質(zhì)條件下核磁共振和井溫測井是非常重要的測井項目,建議均設(shè)為必測項目。

[1] 黃隆基.放射性測井原理[M].北京:石油工業(yè)出版社, 1993.

[2] 雍世和,張超謨.測井數(shù)據(jù)處理與綜合解釋[M].東營:中國石油大學出版社,1996.

[3] 楚澤涵.聲波測井原理[M].北京:石油工業(yè)出版社, 1993.

[4] 張庚驥.電法測井[M].東營:中國石油大學出版社, 1996.

[5] 張美玲.高分辨率陣列感應井眼校正技術(shù)[J].測井技術(shù),2006,30(5):404-407.

[6] 肖立志,柴細元,孫寶喜,等.核磁共振測井資料解釋與應用導論[M].北京:石油工業(yè)出版,2001.

Analysis of the Logging Projects Optim ization under Gas Medium

DUAN Yunfeng,CHENG Jian,YANG Hongfei,CHEN Jin
(Well Logging Company,Chuanqing Drilling Engineering Company L TD.,CNPC,Chongqing 400021,China)

In recent years,as the increase in drilling medium s in Sichuan oil&gas field,logging p rojects op timization in the gasmedium s has become a very difficult p roblem.By analysing various logging toolsmeasuring p rincip les and influence of the gasmedium s on the tools,it is found that in the gasmedium s the natural gamma ray log,induction log,NMR log,caliper log,inclination log and w ell temperature log may co rreatly reflect fo rmation info rmation and p rovide better reservoir interp retations.A ll these logs are the best way to obtain porosities and determine gas p roduction zones,so they should be the op timized log p rojects in the gasmedium.But,dual laterolog,resistivity imaging log,dip log,fracture identification log,natural potential log,acoustic log,neutron compensation log,etc.,are not suitable fo r the gasmedium s.Litho-density log may be used in the medium if the bo rehole is regular;itmay not be used if the borehole is not regular because it is influenced much by the medium s.

gasmedium log,logging method,op timization,log interp retation

P631.84 文獻標識碼:A

段云峰,1977年生,工程師,從事測井資料采集和評價工作。

2010-06-09 本文編輯 李總南)