龔一順

中石油大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井二公司，吉林 松原

后效資料在德惠斷陷氣層解釋中的應(yīng)用研究

龔一順

中石油大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井二公司，吉林 松原

后效錄井檢測到的烴類異常主要是擴散和滲濾作用產(chǎn)生的。由于不同油氣層含油氣性和地層壓力的差異，其侵入井筒的油氣量也不同，后效峰的高低、寬窄、數(shù)量也會不同。對于同一鉆井液體系，地層壓力越大，含油氣性越好，后效錄井烴類異常值越高。但是要準確區(qū)分每一套油氣層后效異常的大小，需要對后效資料進行處理和分析，對比多次后效峰的形態(tài)，分析后效峰的變化情況，才能確定油氣層后效異常的大小，進一步掌握地層縱向上含油氣性的差異。結(jié)合油氣上竄速度、鉆井液性能、槽面顯示、試井數(shù)據(jù)等資料，建立區(qū)塊后效錄井解釋標準，為油氣層解釋評價提供更加充分的依據(jù)。

氣測錄井，后效錄井，氣層解釋

Copyright ? 2017 by author, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

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Received: Apr.12th, 2017; accepted: Jul.6th, 2017; published: Oct.15th, 2017

AbstractThe hydrocarbon anomalies detected by aftereffect logging were mainly caused by diffusion and infiltration.Because of the difference of hydrocarbon content and formation pressure in different oil and gas reservoirs, the volume of the oil and gas that intruded into wellbore was different, and the maximum, width and quantity of the aftereffect logging peaks were also different.For the same drilling fluid system, the greater the formation pressure was, the better the hydrocarbon content was, and the higher the abnormal hydrocarbon value of the aftereffect logging would be.But to distinguish each set of oil and gas aftereffect logging abnormality, it was necessary to analyze and process the data of aftereffect logging, compare the shapes of aftereffect peaks, analyze the changes of aftereffect peaks, and determine the aftereffect abnormality in the reservoir for the purpose of further understanding the difference of vertical oil and gas in formation.According to the data of oil and gas ascending velocity, drilling fluid performance, drilling fluid tank display and well test data, the aftereffect logging interpretation standard of aftereffect logging in the block is established, which provides more sufficient basis for interpretation and evaluation of oil and gas reservoir.

KeywordsGas Logging, Aftereffect Logging, Gas Reservoir Interpretation

1.引言

油氣層被鉆穿后，油氣在鉆井液靜止時通過擴散和滲濾作用侵入鉆井液并沿井筒上竄的現(xiàn)象稱為后效。鉆井液靜止一段時間后再次開泵循環(huán)時，侵入鉆井液的油氣隨鉆井液返出井口，通過氣測錄井檢測出侵入鉆井液的油氣含量的過程稱為后效錄井。后效錄井烴類異常的高低能夠反映地層含油氣性的好壞和地層壓力的大小。

2.后效錄井檢測烴氣的來源分析

鉆井液中的油氣來源有2種因素，一種是從破碎巖屑中來的油氣，一種是從已鉆開油氣層中來的油氣[1]。而油氣層中的油氣進入鉆井液也有2種方式，一種是滲透，與壓差大小有關(guān)；一種是擴散，與濃度差有關(guān)。鉆井液中的油氣隨著鉆井液返出井口，經(jīng)過脫氣器脫出一定量的烴類氣體，烴氣經(jīng)由氣測管線被吸入色譜，經(jīng)過色譜的分析鑒定，色譜儀輸出鉆井液中全烴和組分的濃度值。

在鉆進過程中，鉆井液處于高速流動狀態(tài)，鉆開的油氣層除了受到鉆井液液柱壓力以外還受到循環(huán)壓力，此時鉆井液中的油氣來源主要是巖屑破碎氣，其次為滲濾作用和擴散作用產(chǎn)生的油氣。鉆進過程中氣測錄井檢測到的烴類異常能夠真實地反映地層巖石含油氣量的大小，而滲濾作用和擴散作用產(chǎn)生的油氣會使得氣測錄井的背景值不斷升高。在高背景值下較難通過氣測異常發(fā)現(xiàn)氣測值低的油氣層，此時需要結(jié)合巖屑、巖心錄井的情況確定油氣顯示。

起下鉆和接單根過程中，鉆井液處于靜止狀態(tài)，沒有了循環(huán)壓力，油氣層受到的壓力大大減小。當?shù)貙訅毫Υ笥阢@井液液柱壓力時，油氣會通過滲濾作用不斷侵入鉆井液中，地層含油氣性越好，壓差越大，侵入的油氣量越多，速度越快，可能會發(fā)生油侵、氣侵、油氣侵等，此時后效顯示越高，持續(xù)時間越長。若地層含油氣性差，地層壓力小于或等于鉆井液液柱壓力，滲濾作用產(chǎn)生的油氣量少，甚至沒有，此時油氣主要通過擴散作用進入鉆井液，而油氣在常規(guī)水基鉆井液中的溶解度很小，進入鉆井液中的油氣量很微弱，此時后效顯示就會較低，持續(xù)時間也會較短。

3.后效錄井資料采集分類

及時準確采集后效數(shù)據(jù)是利用后效資料解釋評價油氣層的基礎(chǔ)和前提。利用后效資料進行油氣解釋評價主要用到6類數(shù)據(jù)：井深結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、泵參數(shù)、時間參數(shù)、氣測參數(shù)以及鉆井液參數(shù)和槽面顯示情況。參數(shù)名稱及作用見表1。

Table 1.The list of after effect logging parameter collection表1.后效錄井參數(shù)采集表

后效錄井前，錄井人員需要落實各項參數(shù)的準確性，對于實時變化的參數(shù)要保證傳感器處于靈敏好用狀態(tài)，若設(shè)備發(fā)生故障要及時處理，保證數(shù)據(jù)的準確性和及時性。后效錄井期間，需要人工測量出口鉆井液密度與黏度，根據(jù)后效循環(huán)時間的長短，前1/3時間每3 min測量1次，若見后效顯示每1 min測量1次，中間1/3時間每1 min測量1次，后1/3時間每2 min測量1次。按照鉆井液測量間隔時間觀察記錄槽面顯示情況，包括槽面氣泡，油花的形狀、大小、分布狀態(tài)等。

4.后效錄井資料處理與分析

4.1. 后效譜圖制作與分析

根據(jù)每次起下鉆的時間數(shù)據(jù)和氣測參數(shù)，利用Excel軟件制作單次起下鉆的后效譜圖，如圖1所示。

Figure 1.The diagram of after effect logging at the depth of 2344 m圖1.2455 m長起后效圖

鉆井液靜止時，理論上油氣都會通過擴散、滲濾作用侵入鉆井液中，由于地層含油氣性和地層壓力的差異，侵入井筒的油氣量也不同，后效錄井形成后效峰的高低、寬窄、數(shù)量也不同。理想狀態(tài)下油氣層與后效譜圖對應(yīng)情況如圖2與圖3所示，每一層對應(yīng)一個后效峰。

Figure 2.The schematic diagram of oil and gas intrusion into the wellbore圖2.油氣侵入井筒示意圖

Figure 3.The diagram of theoretical aftereffect logging圖3.理論后效圖

實際上，油氣在鉆井液靜止過程中不斷向上運動，那些含油氣性好、地層壓力高的層形成的后效峰高，同一套油氣層的后效峰會疊加在一起形成較寬的后效峰；那些含油氣性差、壓力低的層形成的峰很低或沒有峰；孤立的油氣層往往難以形成較高的后效峰。如圖4和圖5所示。

Figure 4.The schematic diagram of oil and gas ascending圖4.油氣上竄示意圖

Figure 5.The diagram of actual aftereffect logging圖5.實際后效圖

通過每次起下鉆后效譜圖的峰高、峰寬、出峰個數(shù)的不同，能夠判斷新鉆遇井段中油氣層后效顯示的高低。

假設(shè)1 鉆遇1、2油氣層后進行起下鉆(如圖6所示)，對應(yīng)的后效譜圖如圖7所示。這說明1、2號層的后效顯示高。

Figure 6.The drilling of first and second reservoirs圖6.鉆遇1、2號油氣層

Figure 7.The superimposed peak of aftereffect logging圖7.疊加后效峰

假設(shè)2 鉆遇3號層后進行起下鉆，對應(yīng)后效峰變窄，峰高有所降低，并且1、2號層后效峰疊加，3號層無后效峰。這說明1、2號層后效顯示高，3號層無后效顯示。如圖8與圖9。

Figure 8.The drilling of the third reservoir圖8.鉆遇3號油氣層

Figure 9.The narrowed and superimposed peak of aftereffect logging圖9.變窄的疊加后效峰

假設(shè)3 鉆遇4、5號油氣層后進行起下鉆，出現(xiàn)了新的后效峰，且峰低而窄，說明4、5號油氣層后效顯示低。如圖10與圖11。

Figure 10.The drilling of the fourth and fifth reservoirs圖10.鉆遇4、5號油氣層

Figure 11.The appear of new peak of aftereffect logging圖11.新后效峰出現(xiàn)

在進行油氣解釋評價過程中，對比單井多次后效譜圖，能夠按起下鉆井段劃分后效顯示高低。后效顯示分為4級，分別為高、中、低和無。若出現(xiàn)新的后效峰，根據(jù)全烴峰值與鉆井液靜止時間比值的大小給予低-高的等級。

4.2. 油氣上竄速度計算

油氣上竄速度即是單位時間內(nèi)油氣在鉆井液中自動上升的高度。經(jīng)過筆者收集整理，目前計算油氣上竄速度的方法可分為5類：遲到時間法、容積法，累計泵沖數(shù)法、實測體積法、鉆井液頂替法[2][3][4][5]。

式中：vog為油氣上竄速度，m/h；Hog為油氣層深度，m；Hbit為循環(huán)時鉆頭所在深度，m；hog為油氣上竄高度，m；h為返出鉆井液井內(nèi)高度，m；Tbitlag為鉆頭所在深度對應(yīng)的遲到時間，h；t1為開泵時間，h；t2為見顯示時間，h；t3為見后效峰值時間，h；T0為鉆井液靜止時間，h；Q為鉆井液泵排量，L/h；Vc為井眼平均環(huán)空每米容積，L/m；hdf為開泵到見顯示時間內(nèi)返出的鉆井液在井內(nèi)的高度，m；V為開泵到見顯示時間內(nèi)返出的鉆井液的體積，m3；Vi為第i種鉆具對應(yīng)的環(huán)空容積，m3；Si為第i種鉆具對應(yīng)的環(huán)空橫截面積，m2；Hi為第i種鉆具的有效長度，m；q為每沖泵排量，L/沖；F0為開始循環(huán)時的累計泵沖數(shù)，沖；F1為見顯示時的累計泵沖數(shù)，沖。

影響油氣上竄速度計算準確性的主要因素有鉆井液泵排量、鉆具排替體積、循環(huán)時間、油氣層深度等。用累計泵沖數(shù)來計量鉆井液的體積能夠最大限度地減小泵排量引起的誤差；在返出鉆井液體積中減去下入鉆具體積能減小鉆具排替的影響；循環(huán)過程中油氣相對于鉆井液仍然是向上運動的，根據(jù)運動的相對性，此時油氣上竄的速度與鉆井液靜止時的速度一樣，那么計算上竄速度時考慮循環(huán)時間，能夠使得計算結(jié)果更準確。

為了得到更準確的計算結(jié)果，需要在眾多計算方法中優(yōu)選結(jié)果更準確的方法，現(xiàn)以一個實例來對比幾種方法的計算結(jié)果。

YS303-5井為一口直井，井深3020～3024 m鉆遇氣測顯示，全烴體積分數(shù)4.6870%，甲烷體積分數(shù)3.5140%。鉆至井深3027 m起鉆至井口。下鉆到底后效全烴體積分數(shù)峰值99.1%，甲烷體積分數(shù)峰值75.2%。求此次起鉆后效的油氣上竄速度。3020 m之前未有好的油氣顯示，每次下鉆到底無后效。

相關(guān)數(shù)據(jù)：表層套管內(nèi)徑320.40 mm，下深1202.37 m；鉆具組合為直徑215.9 mm鉆頭 × 0.25 m + 直徑 165 mm 鉆鋌 × 82.62 m + 直徑 4A11 × 410 × 0.49 m + 直徑 127 mm 加重鉆桿 × 412.40m + 直徑 127 mm鉆桿 × 2808.56 m。方鉆桿有效長度11.7 m，方保0.5 m，旋塞0.48 m。鉆井液泵的缸套直徑180 mm，沖程0.30 m，三缸單作用，銘牌排量0.388 L/S。停泵時間21:52，開泵時間12:16，見顯示時間12:52，高峰時間12:56。表2是4種方法以及分別考慮鉆具排替和循環(huán)時間的計算結(jié)果(鉆井液體積均采用累計泵沖數(shù)計量)。

Table 2.Comparison of calculation methods of oil and gas ascending velocity表2.油氣上竄速度計算方法對比表

從表2可以看出鉆井液頂替法計算結(jié)果最小，與其余3種方法的結(jié)果相差近三分之一?？紤]鉆具排替和循環(huán)時間后每一種計算速度均變小了，更接近真實值。鉆井液頂替法計算結(jié)果約是其余3種計算結(jié)果的二分之一，差距增大了。分析幾種方法的計算公式，容易發(fā)現(xiàn)，只有鉆井液頂替法考慮了不同鉆具外徑的平均每米環(huán)空容積的差異，而這種差異在本實例中對計算結(jié)果的影響很大。由此看出，不同鉆具外徑環(huán)空差異也是一個主要影響因素。

在鉆井液頂替法的基礎(chǔ)上給出綜合考慮泵排量、鉆具排替、循環(huán)時間、鉆具外徑等主要影響因素后的油氣上竄速度計算公式：

式中：Vd為下入鉆具的體積，m3。

在實際計算時，需要預(yù)先確定油氣層深度，即先歸位后計算。根據(jù)后效譜圖的分析結(jié)果，綜合考慮每一套油氣層后效顯示的高低，以每次后效顯示最高、深度最小的油氣層作為該次油氣上竄速度計算的油氣層深度。通過 Excel軟件編制計算公式，每次后效測量時，只需改變相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)就可快速準確地計算出結(jié)果。

4.3. 鉆井液參數(shù)與槽面顯示數(shù)據(jù)匯總

鉆井液性能的變化與槽面氣泡、油花的大小、分布狀態(tài)能夠反映鉆井液中含油氣量的變化。詳細記錄每次后效測量時鉆井液密度與黏度以及槽面顯示情況，有助于進行油氣層的準確評價。表3為某井后效鉆井液測量與槽面觀察匯總表。

Table 3.The summary of drilling fluid measurement and drilling fluid tank display表3.鉆井液測量與槽面顯示匯總表

5.建立后效錄井解釋評價標準

5.1. 研究區(qū)塊概況

德惠斷陷位于松遼盆地南部東部斷陷帶中部，是上古生界變質(zhì)巖基底之上發(fā)育起來的具有斷坳復(fù)合結(jié)構(gòu)的沉積斷陷，發(fā)育斷陷和坳陷2套沉積地層。營城組、沙河子組和火石嶺組為斷陷沉積，是深層氣勘探的主要目的層。該區(qū)局部構(gòu)造數(shù)量多，構(gòu)造幅度變化大，以斷鼻、斷塊、斷背斜構(gòu)造為主，多依附于斷層形成構(gòu)造圈閉，以南北走向為主。該區(qū)深層物源來自北西方向。營城組沉積比較復(fù)雜，既有湖相沉積，又有扇三角洲沉積，最好的儲集體為水下分流河道；火石嶺組、沙河子組總體為濱淺湖-深湖沉積體系，發(fā)育扇三角洲和近岸水下扇相，單砂體呈條帶狀、透鏡狀，具有相對獨立性，橫向連通性較差，平面上為南東向展布；基底巖性為石英片巖，其頂部受到風化淋濾形成風化殼。該區(qū)油氣富集總體上受構(gòu)造、巖性及火山巖體多因素聯(lián)合控制，儲層均為特低孔、超低滲透儲層。該區(qū)目前共完鉆探井85口，獲工業(yè)油氣流井35口。

5.2. 建立區(qū)塊后效解釋標準

對比該區(qū)多口井后效譜圖特征，結(jié)合氣層分布特征，掌握了不同層系油氣層后效異常高低的分布特征；計算每次后效的油氣上竄速度，得出了不同層系油氣上竄速度的波動范圍；結(jié)合試氣投產(chǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、歸納、匯總，建立了該區(qū)后效錄井解釋標準。

后效顯示的高低除了與含油氣性好壞、地層壓力大小有關(guān)外，還與鉆井液靜止時間長短有關(guān)。同一油氣層，鉆井液靜止時間越長，后效顯示越高。為了消除鉆井液靜止時間對后效顯示高低判斷的影響，將氣測全烴體積分數(shù)峰值與鉆井液靜止時間的比值作為衡量后效顯示高低的依據(jù)，稱為單位時間全烴體積分數(shù)峰值。即單位時間內(nèi)，侵入井筒的油氣量越多的井段，該比值越大，后效顯示越高。表4為該區(qū)后效解釋標準。

Table 4.The aftereffect logging interpretation standard of Dehui fault depression表4.德惠斷陷后效解釋標準

6.應(yīng)用實例

DS11-3井為該區(qū)的一口直井評價井，自2275 m下鉆到底開始出現(xiàn)后效顯示。對比分析該井13次后效譜圖，按照起下鉆井段劃分后效顯示高低。圖12為該井13次后效對比分析成果圖，表5為該井后效資料匯總表。

后效顯示高的氣層的含氣性更好，地層壓力更大，同等條件下解釋級別應(yīng)適當提高；而后效顯示低或無后效顯示的氣層，解釋級別應(yīng)適當降低；后效顯示中等的氣層可按照正常解釋標準進行解釋。以該區(qū)氣測解釋標準為主，后效解釋標準為輔，對該井氣層進行解釋評價，如圖13所示。

建議分3次進行投產(chǎn)。第1次：73～71號層，68～67，62號層；第2次：56～54號層；第3次：43～40，33，27號層。表6為試氣成果與后效顯示對比表。從表6中可以看出，氣層后效顯示為中-高，氣水層后效顯示為低-中。

Figure 12.Contrast analysis results of aftereffect logging figures of the well DS11-3圖12.DS11-3井后效對比分析成果圖

Figure 13.The gas logging interpretation results of well DS11-3圖13.DS11-3井氣測解釋成果圖

Table 5.The summary of aftereffect logging data of well DS11-3表5.DS11-3井后效資料匯總表

Table 6.The Comparison of well test results and aftereffect logging show of well DS11-3表6.DS11-3井試氣成果與后效顯示對比表

需要注意的幾個問題：

1)現(xiàn)場錄井過程中要充分重視后效錄井的作用，及時準確地采集各項參數(shù)，尤其是在中途循環(huán)、遇阻劃眼時，要進行核查落實。單次后效錄井失敗時要寫明原因，數(shù)據(jù)要斟酌使用。

2)后效顯示的級別是針對某一井段進行評價的，后效顯示高的井段中，不是每一層都是好層，那些錄井顯示高的層才是該段后效主要貢獻者，是好層。

3)后效顯示低或無的井段中也會有油氣顯示好的層，只是在當前鉆井液密度下無后效顯示而已，解釋評價時需要結(jié)合氣測、巖屑顯示綜合考慮。

4)當鉆井液密度上下井段變化大，或者超深井，分析后效高低時要注意考慮鉆井液密度和黏度影響。

7.結(jié)論

從后效錄井檢測烴類氣體的來源分析入手，通過對比多次后效峰的形態(tài)、高低、數(shù)量來劃分相應(yīng)井段油氣層后效顯示的高低；分析目前多種油氣上竄速度計算的結(jié)果，在前人的基礎(chǔ)上提出了綜合考慮鉆井液泵排量、鉆具排替等主要影響因素的計算公式；綜合利用后效顯示高低、油氣上竄速度、鉆井液密度與黏度、槽面顯示等方面的后效錄井資料建立了研究區(qū)塊的后效解釋標準。通過實際例子對單井多次后效資料進行對比分析，進一步掌握了地層縱向上含氣性的差別，提高了后效資料的利用程度，為氣層解釋評價以及試氣投產(chǎn)選層提供了更充分、更全面的依據(jù)，同時也為錄井現(xiàn)場快速評價地層含氣性提供了參考方法。

References)

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[3]趙勇, 鄧章華.鉆井液頂替法計算油氣上竄速度[J].中國科技信息, 2010, 16(13): 40-41 + 62.

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[5]應(yīng)為民, 胡耀德.油氣上竄速度的現(xiàn)場計算[J].海洋石油, 2002, 22(2): 63-66 + 19.

[編輯]黃鸝

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The Application of Aftereffect Logging in Gas Layer Interpretation of Dehui Fault Depression

Yishun Gong
The 2nd Geologging Company, Daqing Drilling and Exploration Engineering Corporation, Songyuan Jilin

2017年4月12日；錄用日期：2017年7月6日；發(fā)布日期：2017年10月15日

龔一順(1984-)，男，工程師，現(xiàn)從事油氣井解釋評價工作。

文章引用: 龔一順.后效資料在德惠斷陷氣層解釋中的應(yīng)用研究[J].石油天然氣學報, 2017, 39(5): 91-105.

10.12677/jogt.2017.395071