楊 露，郭明宇，陳 真，管寶灤，鄭 卓

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津

遲到時間校正創(chuàng)新性研究及在渤海油田的應用

楊 露，郭明宇，陳 真，管寶灤，鄭 卓

中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津

在現(xiàn)場鉆井過程中，遲到時間的準確與否對地質(zhì)錄井及鉆井工程都具有重大的意義，它是提高錄井剖面符合率及油氣發(fā)現(xiàn)率的重要保障，同時也是鉆井工程準確監(jiān)測的重要前提。遲到時間的影響因素較多，當前渤海地區(qū)主要運用投電石或標志物法，通過調(diào)整井眼擴大率來校正遲到時間，該方法在某些區(qū)塊重難點井作業(yè)過程中往往無法滿足剖面歸位的要求。通過對渤海地區(qū)某一區(qū)塊不同層段的多口井進行綜合研究，發(fā)現(xiàn)該區(qū)塊井眼擴大率在不同層位呈現(xiàn)出各自不同的特征，最終總結出遲到時間分層段計算方法。該方法在渤海油田進行了應用，錄井剖面符合率與油氣發(fā)現(xiàn)率都有較大的提高，取得非常好的效果。

遲到時間，分層段，巖性組合，擴眼率，剖面符合率

AbstractThe accuracy of lag time was crucial to geological logging and drilling engineering in drilling process, which was the guarantee for improving the coincidence rate of profile of mud logging and the rate of oil and gas discovery, and also the important prerequisite for an accurate monitoring of drilling engineering. There existed many factors influencing the lag time. Currently, the lag time was calibrated by adjusting the reaming rate through throwing calcium carbide or markers. This method often could not meet the requirements of stratigraphic profile homing in the drilling process of important and difficult wells in some areas. A comprehensive research is carried out on different sections in multiple wells of a certain area in Bohai oilfield, the result shows that different intervals have different hole enlargement features, thus the method for calculating lag time by section is summarized. Application of the method in Bohai Oilfield improves that the coincidence rate of logging profile and oil and gas discovery rate are improved significantly.

KeywordsLag Time, Stratification, Lithologic Combination, Hole Enlargement Rate, Profile Coincidence Rate

1. 引言

對于地質(zhì)錄井而言，遲到時間是一個最基本的參數(shù)，它的準確性直接關系到錄井剖面的符合率及油氣發(fā)現(xiàn)的準確率，同時對鉆井工程的準確監(jiān)測也有較強的指導意義[1]?，F(xiàn)場鉆井施工過程中，當前渤海油田主要采用“泵沖數(shù)法”來計算遲到時間，其原理是通過投電石，檢測乙炔氣，計算乙炔氣在整個井眼環(huán)空流程的累積泵沖數(shù)[2]，用實測值與計算值進行比較，再通過校正井眼擴大率，從而得到真實的遲到時間。然而這只是對遲到時間進行調(diào)校，不涉及到具體怎么通過擴大率來調(diào)校遲到時間的問題，而且遲到時間也受到眾多因素的影響。同時，沉積相分析表明，相同構造的不同井位在同一層位具有相似的巖性組合關系[3]?；谝陨蟽牲c，筆者進行了遲到時間分層段研究，通過對渤海油田X構造所鉆井的井徑數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)該構造不同井的相同層段往往具有相似的井徑變化趨勢。最終，創(chuàng)新性提出了“遲到時間分層段研究方法”，并在渤海油田后續(xù)井現(xiàn)場作業(yè)進行了應用，有效地提高了現(xiàn)場錄井剖面符合率與油氣發(fā)現(xiàn)的準確率。

2. 分層段遲到時間創(chuàng)新性研究

2.1. 影響因素分析

巖屑遲到時間定義是正常鉆進時巖屑從井底返到井口所用的時間。遲到時間影響因素眾多[4]，主要受到地層巖性及壓力、鉆頭及套管程序、鉆井液性能、泵排量等多方面的影響。

通過大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，同一區(qū)塊或相鄰區(qū)塊的多口井遲到時間影響因素主要有兩個方面：①海水膨潤土漿轉(zhuǎn)化的深度。鉆井液體系對井徑影響主要體現(xiàn)在海水膨潤土漿的轉(zhuǎn)換深度，無論是轉(zhuǎn)化為KCl聚合物體系還是轉(zhuǎn)化為PEC體系，轉(zhuǎn)化后井徑整體較規(guī)則，遲到時間變化較規(guī)律。②地層的巖性。地層巖性對遲到時間的影響主要體現(xiàn)在不同巖性對井壁穩(wěn)定性的影響。不同地層由于巖石力學性質(zhì)、膠結程度、孔隙流體壓力、巖石的化學組成等方面的差異[5]，在實際鉆井過程中會出現(xiàn)不同井壁穩(wěn)定性差異。譬如：淺層疏松砂巖由于儲層成巖程度低，井眼鉆開后，井壁周圍的圍巖由于蠕變而逐漸向井眼收縮變形[6]，而造成井壁垮塌，井徑擴大；泥巖由于受地層水化作用影響產(chǎn)生水化膨脹應力，同時由于水的進入削弱黏土礦物顆粒之間的聯(lián)結力，促使巖石力學強度減小，造成井壁容易不穩(wěn)定，出現(xiàn)井眼擴徑甚至出現(xiàn)垮塌；裂縫性發(fā)育的特殊巖性地層由于地層裂縫發(fā)育、破碎、地層應力不均造成地層坍塌，井徑擴大[7]；鹽膏巖地層由于發(fā)生鹽溶和地層蠕動以及石膏吸水膨脹而造成地層變形，井徑縮小。雖然各種巖性的井徑變化不一樣，會造成遲到時間的影響也不一樣，但是相似的構造條件下，巖性及巖性組合是基本一致的，井徑變化整體情況也基本一致，遲到時間的變化規(guī)律基本相似。

現(xiàn)場油氣田鉆井作業(yè)時，同一區(qū)塊或相鄰區(qū)塊的多口井，往往具有相似的鉆頭套管程序、鉆井液性能及鉆井參數(shù)要求?；谙嗤瑯嬙斓谋尘跋?，筆者重點研究相同層段的遲到時間[8]，即相同地層組合對遲到時間的影響。

2.2. 遲到時間方法創(chuàng)新性研究

在同一構造上，如果井型相同、層位相同、工程參數(shù)及鉆井液參數(shù)相近，那么巖性組合相似，井徑變化情況相似(圖1)。

Figure 1. The comparison curve of Well 1 and Well 4 in CFD Oilfield圖1. CFD油田1井與4井井徑對比曲線

通過對相同或相鄰區(qū)塊已鉆井井徑數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，分析鄰井各層段井徑變化情況，得出該區(qū)塊各層位平均井徑，在此基礎上結合各井各層段的井段長度，分析各層段的遲到時間系數(shù)，形成隨鉆遲到時間公式，達到隨鉆遲到時間監(jiān)測的目的，分析流程圖如圖2所示。在這個過程中主要應用加權平均法和歸一化處理法。

Figure 2. The technological analysis flow chart of stratified sections圖2. 分層段研究技術分析流程圖

首先，通過對鄰區(qū)分層段遲到時間權重系數(shù)推導(分層段實際環(huán)空容積/理論環(huán)空容積)，然后通過加權平均的方法，得出這個區(qū)塊全井的遲到時間計算公式。以下為公式推導過程：

1) 分層段環(huán)空容積之和等于全井段環(huán)空容積：

式中：Dn為分層段井徑，m；d為鉆桿直徑，m；hn為各層段井段長度，m；為全井加權平均井徑，m。

2) 遲到時間系數(shù)：

式中：ki為分層段遲到時間系數(shù)，1；Φi為各層段實際環(huán)空容積，m3；Φ為各層段理論環(huán)空容積，m3。

3) 全井遲到時間：

式中：T為全井遲到時間，min；k為遲到時間系數(shù)，1；t為理論遲到時間，min。

4) 井徑計算公式：

式中：Dt為理論鉆頭直徑，m；dg為鉆桿直徑，m；Dp為實際井徑，m。

根據(jù)上述方法，形成了智能化井眼擴大率和遲到時間調(diào)校方法，在鄰井轉(zhuǎn)化鉆井液體系密度、井身結構、各層段平均井徑等資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計的基礎上，只需要填寫當前所鉆井的各層位的井段和當前的鉆井液泵排量，就能自動生成當前井所需要的遲到時間和井眼擴大率調(diào)校數(shù)據(jù)。

2.3. 技術創(chuàng)新性及優(yōu)勢

對于海洋鉆井來說，由于生產(chǎn)平臺造價成本較高，同一生產(chǎn)平臺數(shù)量有限，對于某一層位的開發(fā)，井型多為大斜度定向井或水平井。由于井斜較大，現(xiàn)場無法進行電纜測井，而目前隨鉆測井儀器，包括Schlumberger、Baker Hughes等國際大公司都無法通過隨鉆測井方式測得準確的井徑曲線，所以通常情況下隨鉆測井都沒有井徑數(shù)據(jù)。井徑大小直接關系到井眼環(huán)空的容積，對指導后續(xù)固井水泥附加量的計算有至關重要的作用，筆者通過分段研究模型進行井眼擴大率的計算，從而求得定向井或水平井的井徑。

根據(jù)遲到時間公式推算出井眼擴大率公式，得出擴眼率和遲到系數(shù)的轉(zhuǎn)換關系，這樣能更方便現(xiàn)場對井眼擴大率的調(diào)校。 解決了以往在明確實際遲到時間與計算得出的遲到時間情況，靠個人經(jīng)驗去調(diào)校井眼擴大率的情況，使井眼擴大率調(diào)校更具科學性。

式中：θ為井眼擴大率，1。

推算了不同井眼尺寸下的轉(zhuǎn)換關系，以直徑12.25 in井眼和直徑8.5 in井眼為例。

3. 應用實例

3.1. 地質(zhì)方面應用

3.1.1. 巖性剖面符合率和油氣發(fā)現(xiàn)率明顯提高

2016年在渤海油田開始運用該技術，取得了不錯的成效。首先選取了2015年渤海油田錄井剖面符合率較低的幾個探區(qū)，分析了共47口探井數(shù)據(jù)，2016年進行了相同構造的評價井試點應用。結果顯示，錄井剖面符合率從2015年74.4%上升為2016年的76.6%，油氣發(fā)現(xiàn)率從2015年的80%上升為2016年的 88.4% (圖 3)。

Figure 3. The profile coincidence rate and oil and gas discovery rate between 2015 and 2016圖3. 2015年與2016年剖面符合率及油氣發(fā)現(xiàn)率對比

針對定向井錄井過程中技術難點：①由于鉆井參數(shù)不穩(wěn)定、鉆壓扭矩規(guī)律難尋、鉆時代表性差等方面造成的地層巖性參數(shù)難以識別的難題；②由于細小巖屑經(jīng)清洗、沖刷油氣散失嚴重、鉆井潤滑劑影響真假顯示判斷等方面造成的油氣顯示落實及歸位困難。遲到時間的準確性顯得尤為重要，一方面，提高了氣體曲線對地層剖面歸位的參考性，另一方面加強了氣測異常段加密觀察樣撈取的代表性，保證了錄井工作質(zhì)量。

舉例分析：X1-5D井于2017年初鉆探，最大井斜23.2?，自斜深777.00 m轉(zhuǎn)換為PEC鉆井液體系，斜深907.00 m進入目的層明下段，斜深1845.00 m完鉆，自上而下鉆遇了明上段、明下段、館陶組(未穿)。

通過實鉆后錄井與測井曲線及測井解釋的對比，明下段錄井剖面符合率為 83.9%，油氣發(fā)現(xiàn)率為92.9%；館陶組錄井剖面符合率為 94.0%，油氣發(fā)現(xiàn)率為 97.6%；目的層段(明上段、明下段、館陶組)錄井剖面符合率為84.5%，油氣發(fā)現(xiàn)率為96.4%。

將計算遲到時間與實際遲到時間進行對比(表1)，可以看出，各深度點該技術計算的遲到時間誤差值小，誤差率低，遲到時間計算準確。

Table 1. Comparison between calculated late arrival time and actual late time of X1-5D well表1. X1-5D井計算遲到時間與實際遲到時間對比

3.1.2. 鄰區(qū)指導新區(qū)勘探卡準鉆井取心層位

KL16-X-X井是2016年初渤海油田鉆探的一口預探井，該井在館陶組有鉆井取心計劃，遲到時間的跟蹤及調(diào)校至關重要。

該井在井深972.50 m第一次地質(zhì)循環(huán)，揭開儲層2.50 m，從錄井圖上的鉆時曲線和氣測曲線來看，遲到時間準確。實際在井段972.50～976.60 m鉆井取心，進尺4.10 m，心長3.55 m，收獲率86.59%，其中含油儲層2.55 m，泥巖夾層1.0 m。通過實鉆后測井與錄井資料對比驗證：錄井取得的地層資料與測井曲線響應特征及完井剖面歸位情況完全一致，氣體資料參考性強，遲到時間準確。

該井在井深988.16 m第二次地質(zhì)循環(huán)，揭開儲層2.16 m，從錄井圖上的鉆時曲線和氣測曲線來看，遲到時間準確。實際在井段988.16～997.16 m鉆井取心，進尺9.00 m，心長4.74 m，收獲率52.67%，全為含油儲層。通過實鉆后測井與錄井資料對比驗證：錄井取得的地層資料與測井曲線響應特征及完井剖面歸位情況完全一致，氣測資料參考性強，遲到時間準確。

但是在1000.00 m左右砂體遲到時間明顯偏小，推斷是剛鉆探的井段出現(xiàn)井徑擴大嚴重，需要增加井眼擴大率，調(diào)整遲到時間，同時根據(jù)掉塊情況決定是否需要調(diào)整鉆井液性能。遲到時間分層段研究方法的應用為工程決策提供了參考依據(jù)，準確地卡準了取心層位，達到了鉆探目的。

3.2. 鉆井工程應用

高質(zhì)量的固井作業(yè)，能有效地封隔油、氣和水等地層，確保油氣井鉆完井作業(yè)安全順利的進行[9]，提高生產(chǎn)井的油氣產(chǎn)量及生產(chǎn)壽命。

NB35-X-X井是一口定向調(diào)整井，井眼直徑為12.25 in，深度為2006.00 m，最大井斜81.47?，錄井在井段1698.00～1732.00 m發(fā)現(xiàn)油氣顯示，最高氣全量7.53%，組分不全，只有C1，巖性為細砂巖。測井采用Drilling Log方式對設計測井井段進行測井，測井項目為電阻率+自然伽馬，最終在該段測得電阻率為119.1 Ω?m，泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為4.7%，測井解釋為油層。

為了保證油層的固井質(zhì)量，防止油氣發(fā)生竄層，通過該項遲到時間方法和實鉆的錄井情況，為固井作業(yè)測得遲到時間為33.44 min，井眼擴大率為8.49%，最終固井施工設計在井段750.00～1500.00 m設計1.75 g/cm3領漿附加量80%，在井段1500.00～2003.00 m設計1.90 g/cm3尾漿附加量80%。確保了無井徑曲線數(shù)據(jù)情況下的固井質(zhì)量。

4. 結論

沉積相分析表明，相同構造的不同井位在同一層位具有相似的巖性組合關系，實際應用證實，基于某構造的不同井分層段研究遲到時間的方法行之有效，對于提高錄井剖面符合率和油氣發(fā)現(xiàn)率取得了非常好的效果。

1) 通過遲到時間創(chuàng)新性研究，形成了一套相同或相鄰區(qū)塊遲到時間變化規(guī)律研究的技術思路，為以后進一步細化研究遲到時間指引了方向。

2) 通過該技術方法在渤海油田卡取心層位、錄井剖面符合率及油氣發(fā)現(xiàn)率等方面的應用，效果良好，提高了錄井質(zhì)量，為管理者快速決策提供了依據(jù)。

3) 通過對無井徑數(shù)據(jù)的定向井固井作業(yè)，遲到時間法為固井水泥附加量提供了依據(jù)，為固井質(zhì)量控制、減少井下作業(yè)風險提供了保證。

References)

[1]喬艷艷. 實測遲到時間在巖屑、氣測錄井中的重要性[J]. 西部探礦工程, 2010, 22(7): 81-82.

[2]王守君, 劉振江, 譚忠健, 等. 中海油勘探監(jiān)督手冊地質(zhì)分冊[M]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2013.

[3]楊明清. 顆粒等效直徑對巖屑遲到時間的影響和校正[J]. 錄井工程, 2005, 16(4): 40-43.

[4]沈書鋒, 鄭玉朝, 李偉. 井徑擴大率對巖屑遲到時間的影響校正[J]. 錄井工程, 2009, 20(2): 61-62.

[5]郭寶民. 油田地應力確定方法在井壁穩(wěn)定性分析中的應用[D]: [碩士學位論文]. 東營: 中國石油大學(華東),2006.

[6]孫翠遙, 樓一珊, 鄒小朋, 等. 疏松砂巖井眼安全鉆井周期研究[J]. 吐哈油氣, 2011, 16(4): 392-394.

[7]徐同臺. 井壁不穩(wěn)定地層分類及對策[J]. 鉆井液與完井液, 1996, 14(4): 42-45.

[8]王建立, 管寶灤, 苑仁國, 等. 巖屑遲到時間分井段計算校正法在渤海X構造的應用[J]. 錄井工程, 2015, 26(3):24-26.

[9]沈海超, 胡曉慶, 王希玲, 等. 監(jiān)測井下循環(huán)情況的遲到時間法在固井中的應用[J]. 鉆井液與完井液, 2012,30(4): 58-60.

[編輯]帥群

Innovative Research on Lag Time Calibration and Its Application in Bohai Oilfield

Lu Yang, Mingyu Guo, Zhen Chen, Baoluan Guan, Zhuo Zheng
Engineering Technology Branch, CNOOC Energy Development Co., Ltd., Tianjin

楊露(1984-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事鉆井地質(zhì)相關工作。

2017年5月30日；錄用日期：2017年6月7日；發(fā)布日期：2017年8月15日

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

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Received: May 30th, 2017; accepted: Jun. 7th, 2017; published: Aug. 15th, 2017

文章引用: 楊露, 郭明宇, 陳真, 管寶灤, 鄭卓. 遲到時間校正創(chuàng)新性研究及在渤海油田的應用[J]. 石油天然氣學報,2017, 39(4): 154-160.

10.12677/jogt.2017.394049