中石化勝利石油工程有限公司地質錄井公司

摘要：現(xiàn)場錄井中，準確計算油氣上竄速度對安全鉆井、油氣層的保護和后期的測試、油氣產(chǎn)能評價意義重大。為此，提出了一種計算油氣上竄速度的方法，該方法考慮了井深結構和鉆具結構等影響環(huán)空體積的因素，現(xiàn)場作業(yè)表明，該方法是可行的。

關鍵詞：油氣上竄速度；后效錄井；深度歸位；排代法

一、引言

后效錄井（亦稱循環(huán)鉆井液氣測錄井）是指工程停鉆或起下鉆作業(yè)過程中鉆井液靜止一段時間后，下鉆到需要的深度進行鉆井液循環(huán)時，測定通過擴散和滲透作用進入井筒鉆井液中烴類氣體的含量。取全取準后效顯示資料，準確計算油氣上竄速度，對于評價油氣水層，保證安全施工，保護油氣層，提高勘探的整體效益均具有十分重要的意義。而長期以來關于油氣上竄速度的一般采用遲到時間法和累計泵沖數(shù)法，由于現(xiàn)在隨著深井和超深井的出現(xiàn)，井身結構越來越復雜，計算出來的結果與實際的結果偏差較大，為此，筆者基于泥漿體積排代法得到了一種計算油氣上竄速度的新方法。

二、油氣上竄速度的影響因素

首先，由于井眼結構及鉆具結構的上部和下部都會不同，因此不同位置上返速度就會不同。其次，鉆井液排量也不會固定不變，在剛開泵循環(huán)時，由于鉆井液靜止時間長，鉆井液稠，需要先用小排量循環(huán)，循環(huán)一段時間后再提高泵速使排量增大，而且還會經(jīng)常倒換泵，這樣就無法準確計算出隨時間變化的排量，也就影響了深度的準確歸位，至使深度歸位誤差增大。此外，還有其他一些因素也對循環(huán)鉆井液深度歸位造成影響，如泵的上水效率，起鉆灌漿、下鉆鉆井液返出和井徑擴大率的影響等。

為了消除上述影響，準確計算出環(huán)空體積和累計排出的鉆井液體積，為此采用鉆井液排代法，計算出累計排出的鉆井液體積，即可比較精確的計算油氣上竄速度。

三、排代法計算油氣上竄速度的原理

泥漿體積排代法的計算原理是在有效時間內，泵的實際泥漿排代體積與井內的實際環(huán)空排代體積一致，每次下鉆開泵循環(huán)過程中，從開泵到出現(xiàn)最大值的時間時，用泥漿泵泵入井內的泥漿體積與測量時油氣層已上竄所至的井深到井口的環(huán)空體積相等。=

在單位時間內用泥漿泵泵入井內鉆井液的體積：式中，A為單位時間內泥漿泵的總泵沖數(shù)；為泥漿泵每沖的排代體積，/沖。將整個井身結構和鉆具組合可近似看作一個圓柱體，由圓柱體體積計算公式可以得到：式中，為柱狀長度，；為柱體的橫街面積，。

實際錄井過程中，由于受到井身結構和鉆具外徑等影響，各種鉆具與井身間的環(huán)空體積均不一樣，計算時應分別計算出各段的環(huán)空體積，即：式中，為各外徑鉆具的有效長度，；為各外徑鉆具的橫截面積，；，為裸眼直徑或套管內徑，；為各種鉆具的外徑，。開泵時油氣層已上竄至井深到井口的環(huán)空體積：式中，為從井口到油氣上竄井深的各種鉆具代號。上式中各鉆具的有效長度是已知的，所求的是油氣上竄后高度所對應的鉆具結構的有效長度。如表1所示為現(xiàn)場常見的一些環(huán)空面積數(shù)據(jù)。

表1 幾種常見套管和井眼與鉆具間的環(huán)空面積

套管內徑（mm）鉆具外徑（mm）井眼與鉆具間環(huán)空面積（m2）井眼池尺寸（mm）鉆具外徑（mm）套管與鉆具間環(huán)空面積（m2）

320.4203.30.0481311.2203.30.0436

177.80.0558 177.80.0512

152.40.0623 152.40.0578

127.00.0679 127.00.0633

88.90.0744 88.90.0698

224.4203.30.0070215.9203.30.0041

177.80.0147 177.80.0118

152.40.0213 152.40.0183

127.00.0269 127.00.0239

88.90.0333 88.90.0303

由上式可以得出：

式中，為從井口開始第種鉆具與井身之間的環(huán)空體積。在實際生產(chǎn)中，每次下鉆的鉆具組合、各種鉆具的長度、鉆具的外徑以及井深的結構都已知，這樣可以求出的值。計算重點是求出最下面的一種鉆具的有效長度（即），可采用數(shù)學比較法求解，我們可以采用數(shù)學比較方法從井口第一種外徑鉆具所對應的外環(huán)空體積開始逐級比較。

圖1 鉆具與井身結構示意圖

如果，則說明第一種鉆具到井口環(huán)空體積小于油氣上竄高度到井口的環(huán)空體積，則進行下一級比較直到，和時此時說明油氣上竄高度在和中鉆具之間，我們可以通過鉆具組合得到前鉆具對應的長度，可以求出第中鉆具的有效長度，可以得到：

由此可以計算出油氣的上竄高度。因此可以得出式中，為隨鉆工程中油氣層出現(xiàn)顯示深度，；為開泵測量時油氣層已上竄所至的深度；為鉆井液靜止時間，。

四、結束語

1.等體積排量法計算油氣上竄速度，用了單位時間內泵的總排代體積相對量，涉及了循環(huán)排量，在現(xiàn)場錄井過程之中，考慮具體的井眼與井深結構，公式中僅需要測量出現(xiàn)最大值時泵向井內的實際體積，其它都為已知量，計算結果準確，適用于現(xiàn)場錄井對于油氣上竄速度的計算。

2.利用綜合錄井資料，準確計算上竄速度，并通過對上竄速度的跟蹤分析，結合儲層壓力情況，合理調整鉆井液密度來保護油氣層，對儲層物性、產(chǎn)能和地層壓力作出準確判斷對油氣勘探起到重要的指導意義。

3.公式推導建立在油氣在靜止一段時間后油氣已經(jīng)上竄所達到的高度，未考慮油氣的滑脫上升、氣體膨脹等因素，這有待今后進一步研究。

參考文獻：

[1]孫士平，孫寶發(fā)；基于泥漿體積排代法計算油氣上竄速度研究；長江大學學報；2010.7（3）：499～501。

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