＊程召 李小鵬

（川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井總公司定向井技術(shù)服務(wù)公司 陜西 710018）

方位伽馬在石油鉆井中的應(yīng)用

＊程召 李小鵬

（川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井總公司定向井技術(shù)服務(wù)公司 陜西 710018）

石油鉆井工作是我國(guó)在石油開(kāi)發(fā)中的一項(xiàng)重要技術(shù)工作，運(yùn)動(dòng)恰當(dāng)?shù)你@井方式能夠提升石油開(kāi)采質(zhì)量與效率，極大程度上節(jié)約資金，降低資源損耗。方位伽馬探測(cè)技術(shù)作為一種新型勘探技術(shù)，由貝克休斯英特公司所研發(fā)，能夠?qū)M(jìn)行八個(gè)方位進(jìn)行有效勘探，并有效上傳勘探數(shù)字，準(zhǔn)確定位石油儲(chǔ)備位置，有助于石油資源的開(kāi)采與利用。為此，本文將著重針對(duì)方位伽馬在是有鉆井中的應(yīng)用進(jìn)行分析與探索。

方位伽馬；石油鉆井；應(yīng)用

伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，石油開(kāi)采量不斷的增加，石油鉆井技術(shù)的引進(jìn)與開(kāi)發(fā)，方位伽馬測(cè)井已經(jīng)成為石油測(cè)井時(shí)的一項(xiàng)必測(cè)工作。方位伽馬測(cè)井就是在石油鉆井時(shí)，利用多個(gè)探測(cè)儀器進(jìn)行地下勘探工作，這種勘探方式具有極強(qiáng)的范圍性，并且能夠?qū)Φ讓舆M(jìn)行成像，有利于探測(cè)人員進(jìn)行地層評(píng)價(jià)，對(duì)石油開(kāi)采工作具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1.方位伽馬的概念

(1)伽馬。伽馬，即“γ”，同樣被稱為“γ粒子流”，是由放射性原子核發(fā)生衰變后，產(chǎn)生一種高能量級(jí)別的新型核能，這種高能量級(jí)別的核能朝著低能量級(jí)進(jìn)行跨越，釋放出一種射線，其波長(zhǎng)小于0．01埃電磁波，又稱“γ射線”。這種γ射線具有極強(qiáng)的穿透性。在20世紀(jì)70年代被美國(guó)軍方所發(fā)射的維拉人造衛(wèi)星探測(cè)到來(lái)自太空的強(qiáng)烈射線爆發(fā)。

(2)方位伽馬原理。巖石中擁有放射性核衰變，產(chǎn)生伽馬射線，具有一定的能級(jí)寬度，利用閃爍技術(shù)器對(duì)伽馬射線進(jìn)行捕獲，或是利用API刻度，在套管井和裸眼井中進(jìn)行施工，這種鉆測(cè)技術(shù)與普通的鉆測(cè)技術(shù)沒(méi)有任何本質(zhì)上的區(qū)別，進(jìn)行資料處理時(shí)可以利用傳統(tǒng)伽馬資料進(jìn)行處理。

巖石層中所產(chǎn)生的自然放射強(qiáng)度與鉀、釷、鈾的含量有直接關(guān)系，這三種袁術(shù)主要分布在黏土礦物和頁(yè)巖之中，巖石層能夠自然的產(chǎn)生γ射線被γ探測(cè)儀器進(jìn)行探測(cè)，通過(guò)光電增加把閃光轉(zhuǎn)化為電子脈沖信號(hào)，然后再轉(zhuǎn)化為泥漿沖信號(hào)，以此準(zhǔn)確的測(cè)量出巖石中的信息。

在鉆井探測(cè)過(guò)程中，方位伽馬儀器的安裝工作需要在無(wú)磁鉆鋌中完成，由于地層γ放射性的強(qiáng)度能夠利用電子線路轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào)，將一部分范圍數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)上傳，使探測(cè)者能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、有效的了解到底下信息；將另外一部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，通過(guò)相關(guān)伽馬操作設(shè)備進(jìn)行呈現(xiàn)。利用伽馬探測(cè)測(cè)量系統(tǒng)能夠及時(shí)了解射線信息，有效實(shí)現(xiàn)探測(cè)導(dǎo)向，及時(shí)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的范圍進(jìn)行成像處理。

(3)方位伽馬結(jié)構(gòu)。方位伽馬利用兩個(gè)探測(cè)器，相對(duì)排列，呈現(xiàn)對(duì)稱分布，測(cè)量值被分成八個(gè)扇形區(qū)域，進(jìn)行井下記錄，井下一起的方位信息與實(shí)際記錄下來(lái)的測(cè)量值具有密切關(guān)聯(lián)。油田鉆井中為了降低數(shù)據(jù)傳輸量，將八個(gè)范圍的信息劃分為上、下、左、右傳輸?shù)降孛嬷?。方位伽馬在集成無(wú)磁鉆鋌上，由于這種測(cè)量方式不靠近井壁，測(cè)量結(jié)果直接受到井液鉀荒涼、鉆井眼尺寸等方面的影響，需要利用軟件進(jìn)行校正。

(4)技術(shù)指標(biāo)。①需要兩個(gè)閃爍計(jì)數(shù)器，進(jìn)行對(duì)稱分布。②探測(cè)器的探測(cè)范圍在0-500API。③測(cè)量環(huán)境在100API、測(cè)量速度18．3米每小時(shí)情況下，探測(cè)器探測(cè)精準(zhǔn)度在±2．5API。④測(cè)量分辨率錘子方向大約是153毫米。⑤鉆探測(cè)井和探頭位置、底層巖石密度有關(guān)，其半徑大約是153毫米。⑥方位伽馬在石油鉆井中進(jìn)行探測(cè)時(shí)最大旋轉(zhuǎn)速度能搞達(dá)到每分鐘400轉(zhuǎn)。⑦方位伽馬探測(cè)技術(shù)能夠在150攝氏度以下的工作環(huán)境下進(jìn)行工作。⑧方位伽馬探測(cè)儀器能夠承受最大工作壓力為5．36MPa。

2.方位伽馬在石油鉆探中的影響作用

(1)放射性統(tǒng)計(jì)性漲落。利用范圍伽馬在石油鉆井中進(jìn)行勘探，其放射性統(tǒng)計(jì)性漲落對(duì)整個(gè)鉆井工作有重要的影響。放射性統(tǒng)計(jì)性漲落的增加和減小與計(jì)數(shù)率有著密切的關(guān)系，一旦計(jì)數(shù)率增加，放射性統(tǒng)計(jì)性漲落就會(huì)減小。為此，想要確保探測(cè)器具有充足的計(jì)數(shù)率，需要降低放射性統(tǒng)計(jì)性的漲落幅度。除此之外，多次測(cè)量的平均值是測(cè)量真值的代表數(shù)值。因此，增加測(cè)量時(shí)間與測(cè)量次數(shù)能夠有效降低放射性統(tǒng)計(jì)性漲落。

(2)井眼環(huán)境的影響。范圍伽馬鉆井探測(cè)技術(shù)受到井眼環(huán)境的直接影響，主要包含在以下幾個(gè)方面：

其一，井眼尺寸。井眼尺寸的改變能夠直接影響到井眼泥漿厚度的改變，泥漿越薄，方位伽馬探測(cè)出的數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確。其二，石油鉆井過(guò)程中，范圍伽馬探測(cè)器被安裝寨鉆鋌中，鉆鋌能夠吸收來(lái)自地層中的方位γ射線，降低γ探測(cè)器的計(jì)數(shù)率。如果鉆鋌的密度過(guò)大，擁有較大的厚度，對(duì)γ探測(cè)器的計(jì)數(shù)率影響更為嚴(yán)重。其三，鉆井速度和鉆鋌轉(zhuǎn)速。除上述三個(gè)方面外，γ探測(cè)器計(jì)數(shù)率還受到鉆井速度和鉆鋌轉(zhuǎn)速的影響。

3.方位伽馬在石油鉆井中的應(yīng)用

(1)利用上伽馬和下伽馬確定鉆出和鉆入的儲(chǔ)集層

在傳統(tǒng)的自然伽馬探測(cè)中缺乏相關(guān)的方位信息，而且不能對(duì)外鉆信息進(jìn)行及時(shí)的儲(chǔ)存。通過(guò)方位伽馬探測(cè)儀的使用，能夠?qū)Φ貙犹綔y(cè)信息進(jìn)行上傳、下達(dá)，將探測(cè)出的信息進(jìn)行及時(shí)的儲(chǔ)存，及時(shí)有效的告知決策者鉆頭軌跡的相關(guān)信息，用最快的速度返回到儲(chǔ)集層中。

使用無(wú)方位鉆探資料計(jì)算地面傾斜角使，需要同一個(gè)地面被兩次或者是兩次以上進(jìn)行鉆探，才能夠?qū)Φ孛鎯A斜角度進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。然而利用方位伽馬鉆探資料時(shí)，只需要進(jìn)行以此地面勘探就能夠準(zhǔn)確的測(cè)得地面傾斜角度，而且能夠準(zhǔn)確的探測(cè)到儲(chǔ)集層的位置，獲得調(diào)整井眼軌跡的時(shí)間，有效實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向工作。

使用上伽馬資料和下伽馬資料計(jì)算地層傾斜角的公式如下：

(2)利用伽馬成像資料獲取地層傾斜角

利用公式能夠準(zhǔn)確計(jì)算出地層“視”傾斜角度，通常石油鉆井使用“真”的地層傾斜角，需要使用方位伽馬獲取成像資料。一般情況有以下兩種方式：其一，使用伽馬儀器在出井后進(jìn)行內(nèi)存數(shù)據(jù)的獲取，運(yùn)用一系列后期處理方法獲取地層傾斜角；其二，利用方位伽馬進(jìn)行鉆井探測(cè)，獲取數(shù)據(jù)及時(shí)上傳，形成左、右、上、下這四條伽馬曲線，然后快速成像。

利用伽馬成像資料獲取地層傾斜角時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：①M(fèi)PR電阻率數(shù)值的下降速率，低角度鉆探出儲(chǔ)集層是否出“極化角”現(xiàn)象。②伽馬曲線的數(shù)據(jù)變化十分的突然，并不像儲(chǔ)集層在低角度鉆出時(shí)的緩慢變化。③假若鉆探數(shù)據(jù)結(jié)果突然出現(xiàn)過(guò)低數(shù)值，這一現(xiàn)象與斷層附近巖石分布情況有一定的關(guān)系。④根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，鉆探深度在2975米之后的曲線與2975米之前的曲線呈現(xiàn)不同特點(diǎn)。

4.總結(jié)

綜上所述，方位伽馬不但能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的自然伽馬鉆探方式，而且能夠準(zhǔn)確測(cè)得空間方位信息，所測(cè)得的信息一部分內(nèi)容及時(shí)上傳，另一部分進(jìn)行成像處理，適合運(yùn)用在水平井地質(zhì)導(dǎo)向。因此，在進(jìn)行方位伽馬運(yùn)用時(shí)，需要及時(shí)更新鉆探設(shè)備，有效地引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的石油開(kāi)采技術(shù)，完善石油開(kāi)采體系，加強(qiáng)石油鉆探技術(shù)的管理，提升石油鉆探人員的專業(yè)技能，及時(shí)對(duì)石油鉆探人員做好培訓(xùn)工作，使石油鉆探思想能夠緊跟時(shí)代發(fā)展潮流。

[1]袁超,周燦燦,張鋒,陳摯．MC模擬在隨鉆方位伽馬成像正演中的應(yīng)用[J]．原子核物理評(píng)論,2014,(04):505-510．

(責(zé)任編輯：任聰)

Application of Orientation Gamma in Petroleum Drilling

Cheng Zhao, Li Xiaopeng

（Directional Well Technology Service Company, Changqing Well Drilling Company, Sichuan Changqing Drilling and Exploration Company, Shanxi, 710018）

Petroleum drilling work is one important technical work in China’s petroleum development and using proper well drilling method can promote the petroleum exploitation quality and effciency, besides, can save cost and reduce resources losses to the utmost extent. Orientation gamma exploitation technology, as one new type exploitation technology, is studied and developed by Baker Hughes Intel Company and it can take effective exploitation from eight cardinal directions, besides, it can upload effectively the exploration digital and position accurately the location of petroleum reserve, which contributes to the exploitation and utilization of petroleum resources. Therefore, in this paper, it takes analysis and exploration of the application of orientation gamma in petroleum drilling.

orientation gamma；petroleum drilling；application

T < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A

程召（1981～)，男，川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井總公司定向井技術(shù)服務(wù)公司；研究方向：信息管理與信息系統(tǒng)。