李國(guó)義

（大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井二公司錄井分公司，黑龍江 大慶 138000）

1 概述

隨著油氣資源品質(zhì)劣質(zhì)化、油氣目標(biāo)復(fù)雜化等問(wèn)題的不斷加深，尤其是隨著勘探開(kāi)發(fā)逐步面向深層超深層、非常規(guī)油氣、深水等勘探開(kāi)發(fā)新領(lǐng)域，石油鉆井面臨越來(lái)越多的問(wèn)題，地錄井儀器的發(fā)展為問(wèn)題的解決提供了途徑，主要通過(guò)提供更及時(shí)、全面的井筒錄井資料，更好的實(shí)現(xiàn)油氣層識(shí)別與評(píng)價(jià)、準(zhǔn)確定位地質(zhì)工程雙“甜點(diǎn)”、預(yù)警井下風(fēng)險(xiǎn)、有效降低事故復(fù)雜，從而為石油勘探開(kāi)發(fā)高效進(jìn)行提供有力支撐。

2 地質(zhì)錄井儀器技術(shù)發(fā)展概述

伴隨著現(xiàn)代石油勘探技術(shù)開(kāi)發(fā)的不斷進(jìn)步，地質(zhì)錄井儀器也一直不斷進(jìn)步發(fā)展，從最開(kāi)始的鐵鍬、直尺到現(xiàn)在的智能化精密儀器，自從第一臺(tái)專(zhuān)業(yè)錄井儀器問(wèn)世后，錄井儀器的發(fā)展速度基本上按10～15年一代、2～3 年一型的速度發(fā)展，目前已發(fā)展至第五代錄井檢查儀器，可以實(shí)現(xiàn)集資料采集、存儲(chǔ)、傳送和發(fā)布于一體，是發(fā)現(xiàn)、分析、評(píng)價(jià)油氣層最及時(shí)、直接的手段，能夠?yàn)槭涂碧介_(kāi)發(fā)提供一手直接的井筒數(shù)據(jù)，在非常規(guī)、深層、超深層和復(fù)雜油氣藏領(lǐng)域發(fā)揮著及其重要的作用。

2.1 國(guó)內(nèi)外錄井儀器設(shè)備發(fā)展概述

錄井儀器的發(fā)展歷程跟石油勘探開(kāi)發(fā)的需要和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步息息相關(guān)，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為錄井儀器的發(fā)展提供了先決條件，而石油勘探開(kāi)發(fā)的需要?jiǎng)t是推動(dòng)了錄井儀器的不斷進(jìn)步的直接推手。

（1）國(guó)外錄井儀器設(shè)備發(fā)展情況。隨著工業(yè)革命對(duì)石油的需求增加，20世紀(jì)初，國(guó)外油氣勘探開(kāi)發(fā)掀起了浪潮，為了快速、準(zhǔn)確找到油氣資源并開(kāi)發(fā)利用，相應(yīng)的儀器設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，經(jīng)過(guò)不斷的完善改進(jìn)，1939年，Baroid公司的首臺(tái)氣測(cè)儀研發(fā)并投入使用，隨著科技的進(jìn)步，各種識(shí)別油氣的新技術(shù)被應(yīng)用到錄井過(guò)程中，經(jīng)過(guò)逐步發(fā)展完善，形成了較為完整的儀器設(shè)備體系，目前完善的發(fā)展代系已經(jīng)歷五代，第六代也已逐步開(kāi)發(fā)中。各代的主要特點(diǎn)如表1所示。

表1 錄井儀器設(shè)備發(fā)展歷程

由表1 可以看出，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，錄井儀器設(shè)備得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，尤其是近年來(lái)，非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)迫切需要進(jìn)一步推動(dòng)錄井儀器向智能化、平臺(tái)一體化發(fā)展，相信錄井儀器的不斷發(fā)展會(huì)給我國(guó)非常規(guī)油氣、復(fù)雜地層勘探開(kāi)發(fā)提供技術(shù)保障。

（2）國(guó)內(nèi)錄井儀器設(shè)備簡(jiǎn)述。雖然國(guó)內(nèi)油氣大規(guī)模勘探開(kāi)發(fā)較晚，但是國(guó)內(nèi)錄井技術(shù)的發(fā)展起步較早，早在1937 年初，孫建初先生就已經(jīng)在玉門(mén)油礦開(kāi)展了地質(zhì)錄井工作，但是受限于當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)政治環(huán)境和經(jīng)濟(jì)條件，現(xiàn)場(chǎng)錄井方式以純手工為主，依靠肉眼觀察、手工描繪、定性描述為主要手段，所用工具非常簡(jiǎn)陋，主要是鐵鍬、臉盆、卷尺、尼龍繩、鋼筆及記錄本子，沒(méi)有任何地質(zhì)組分收集、檢測(cè)與分析儀器，緊靠工作人員的以往經(jīng)驗(yàn)判斷井下地層組分情況，數(shù)據(jù)的收集連續(xù)性差、檢測(cè)與分析科學(xué)性較差。國(guó)內(nèi)現(xiàn)代錄井技術(shù)發(fā)展起步較晚，錄井儀器設(shè)備主要經(jīng)歷了五個(gè)時(shí)期，第一個(gè)時(shí)期是進(jìn)口階段，20 世紀(jì)80 年代以前，受限于國(guó)內(nèi)技術(shù)相對(duì)落后的情況，錄井儀器設(shè)備及使用工具主要依賴國(guó)外進(jìn)口；第二個(gè)時(shí)期是引進(jìn)學(xué)習(xí)階段，1985年法國(guó)TDC綜合錄井儀，1990年ALS-2綜合錄井儀、ADVANTAGE綜合錄井儀、DATALOG綜合錄井儀等先進(jìn)的儀器設(shè)備相繼引進(jìn)并投入現(xiàn)場(chǎng)使用，在現(xiàn)場(chǎng)施工中我們逐步學(xué)習(xí)模仿儀器的使用；第三個(gè)時(shí)期是中外聯(lián)合研發(fā)階段，2000 年，在相關(guān)部門(mén)的組織下，國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始模仿組裝綜合錄井儀，并與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)廠家聯(lián)合研發(fā)綜合錄井儀，逐步積累研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為自主生產(chǎn)打下基礎(chǔ)；第四個(gè)時(shí)期是自主研發(fā)研制階段，自2007年以來(lái)，在科技部的大力支持下，各高校與專(zhuān)業(yè)化公司合力開(kāi)展了相關(guān)技術(shù)攻關(guān)，逐步形成了雪狼、德瑪、長(zhǎng)城等國(guó)內(nèi)自主品牌，通過(guò)不懈努力，2008年以后錄井綜合錄井儀和相關(guān)工具逐步全面替代進(jìn)口；特別是近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)公司自主研發(fā)的綜合錄井儀已逐步達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。第五個(gè)時(shí)期是大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用階段，以中石油為例，目前累計(jì)研發(fā)制造綜合錄井儀約480臺(tái)，其中外部銷(xiāo)售30余臺(tái)，自用約450臺(tái)，占在用儀器的55%左右，其中85臺(tái)儀器服務(wù)于國(guó)外，占國(guó)外總使用儀器的45%左右，國(guó)產(chǎn)自研儀器已占據(jù)現(xiàn)有儀器設(shè)備的半壁江山，隨著時(shí)間的推移，儀器更新?lián)Q代后，實(shí)現(xiàn)錄井設(shè)備的完全自主化已經(jīng)為時(shí)不遠(yuǎn)。

綜上所述，隨著油氣勘探發(fā)展的不斷深入，為了更好的發(fā)現(xiàn)油氣層，地質(zhì)錄井技術(shù)也會(huì)隨之發(fā)生翻天覆地的變化，也催生錄井儀器設(shè)備向著更先進(jìn)方向發(fā)展，目前與現(xiàn)代通訊技術(shù)、信息技術(shù)相融合，基本實(shí)現(xiàn)了多元化、信息化，正在向智能化方向發(fā)展。錄井儀器的發(fā)展朝著更全、更準(zhǔn)、更快的方向邁進(jìn)，更全是指方法更全、資料更全、應(yīng)用更全、數(shù)據(jù)更全；更準(zhǔn)是指手工到自動(dòng)、定性到定量、模擬到數(shù)字、門(mén)限到建模；更快是指色譜分析更快（30s）、采集速率更快（100Hz）、信息傳輸更快（24H）、解釋評(píng)價(jià)更快（隨鉆）。

2.2 綜合錄井儀簡(jiǎn)述

綜合錄井儀是指記錄鉆井液中的地質(zhì)、油氣、壓力、巖石物性等信息隨深度變化的一種儀器，其廣泛應(yīng)用于油氣勘探開(kāi)發(fā)的鉆探施工過(guò)程中。綜合錄井儀不僅在新區(qū)塊、新地層設(shè)計(jì)的摸底井、預(yù)探井、資料井及探井的勘探開(kāi)發(fā)中有廣泛的應(yīng)用，對(duì)在老油田老區(qū)塊開(kāi)發(fā)過(guò)程中的開(kāi)發(fā)井、取芯井、水平井及調(diào)整井的施工也有著十分明顯的作用。綜合錄井儀的作用主要體現(xiàn)在記錄鉆井液中的地層巖屑組分組成變化、鉆井工程參數(shù)、鉆井液參數(shù)等，通過(guò)這些數(shù)據(jù)的收集、記錄、分析指導(dǎo)油氣層發(fā)現(xiàn)與確定。

（1）綜合錄井儀的發(fā)展歷程。由于錄井方法不斷改進(jìn)，錄井工具與儀器的更新?lián)Q代也非常迅速。20 世紀(jì)50年代用簡(jiǎn)單的氣測(cè)儀，60～70年代用色譜氣測(cè)儀，70年代國(guó)際上便出現(xiàn)了綜合錄井儀。隨著微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和計(jì)算性能的不斷提高，給錄井工作帶來(lái)了重大的革命性變革，出現(xiàn)了綜合錄井儀脫機(jī)裝置(計(jì)算機(jī)與錄井儀不聯(lián)接)和綜合錄井儀聯(lián)機(jī)裝置(計(jì)算機(jī)與錄井儀直接相聯(lián))。我國(guó)地質(zhì)錄井行業(yè)在80 年代先后引進(jìn)一批錄井設(shè)備，其中最多的是法國(guó)地質(zhì)服務(wù)公司(Gcoscrviccs)生產(chǎn)的綜合錄井儀TDC(Total Drilling Control)，由此逐漸進(jìn)入現(xiàn)代錄井行列。現(xiàn)代錄井，國(guó)外一般稱(chēng)之為泥漿錄井(Mud logging)，也可以稱(chēng)之為用綜合錄井儀進(jìn)行的錄井。它是指在石油鉆探作業(yè)中，利用循環(huán)鉆井液作為錄取信息的載體，使用各種檢測(cè)儀器，記錄鉆井液中的地質(zhì)、油氣、壓力、巖石物性等信息隨深度變化的一種綜合錄井作業(yè)。

（2）綜合錄井儀的組成。綜合錄井儀的測(cè)量?jī)x器主要分為以下三部分：

①鉆井參數(shù)部分。綜合錄井儀上設(shè)有鉆盤(pán)轉(zhuǎn)速測(cè)定儀、泵沖程測(cè)定儀和大鉤負(fù)荷測(cè)定儀等，可為鉆井人員及時(shí)提供鉆速、泵排量、鉆壓等信息。

②鉆井液參數(shù)部分。綜合錄井儀上設(shè)有泥漿池液面測(cè)量?jī)x、鉆井液密度測(cè)量?jī)x、鉆井液流量測(cè)量?jī)x、鉆井液溫度測(cè)量?jī)x、鉆井液電阻率測(cè)量?jī)x等，所測(cè)參數(shù)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)涌水層、漏失層及泥漿性能變化等信息，為防止事故發(fā)生給予及時(shí)提示。

③地質(zhì)氣測(cè)參數(shù)部分。綜合錄井儀上配有天然氣總含量監(jiān)測(cè)儀、氣相色譜儀(熱解氣象色譜儀)、熱真空蒸餾脫氣器、硫化氫含量監(jiān)視儀、二氧化碳測(cè)量?jī)x、碳酸鹽含量測(cè)量?jī)x、泥巖密度測(cè)量?jī)x、熒光燈、雙目立體顯微鏡等儀器，可測(cè)定全井段的全烴含量、烴組分和非烴氣曲線，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣層。如果井內(nèi)出現(xiàn)硫化氫氣時(shí)，綜合錄井儀還可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信號(hào)。

（3）綜合錄井儀的功能和作用。綜合錄井儀是在石油鉆井過(guò)程中連續(xù)錄取所鉆地層釋放出來(lái)的油、氣顯示、鉆井工程、泥漿性能、地層地質(zhì)等參數(shù),用以識(shí)別油、氣、水層和地層評(píng)價(jià)、生油巖和油源評(píng)價(jià)。監(jiān)測(cè)鉆井施工、檢測(cè)地層壓力、優(yōu)化鉆井、保護(hù)油氣層等為實(shí)現(xiàn)科學(xué)鉆井提供先進(jìn)方法和技術(shù)。

綜合錄井是直接發(fā)現(xiàn)油氣層的好手段,是其它手段所不能替代的。建立鉆遇地層剖面、地層層序及烴類(lèi)氣體百分含量變化剖面。配合科學(xué)鉆井可以在連續(xù)鉆井全過(guò)程,實(shí)時(shí)地對(duì)各種作業(yè)監(jiān)督和記錄,從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆井施工中的隱患和事故苗頭,配合固井進(jìn)行計(jì)量,配合下套管測(cè)量地層破裂壓力等。提供噴射鉆井的水眼選擇,優(yōu)化、平衡鉆井提供必要的參數(shù)資料。

（4）綜合錄井儀的應(yīng)用。綜合錄井儀廣泛應(yīng)用于油氣勘探活動(dòng)中的鉆探過(guò)程。它不僅在新區(qū)勘探過(guò)程中對(duì)參數(shù)井、預(yù)探井、探井有廣泛的應(yīng)用，而且對(duì)老區(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的開(kāi)發(fā)井、調(diào)整井的施工也有著十分明顯的作用。

由于綜合錄井技術(shù)是多學(xué)科、多技術(shù)集成的高新技術(shù)集合體，因此它在施工現(xiàn)場(chǎng)所獲取的大量參數(shù)、資料信息并不只是為單一用戶服務(wù)。也就是說(shuō)：獲取的鉆井工程信息既可以供鉆井工程技術(shù)人員使用，也可以供地質(zhì)技術(shù)人員使用，同時(shí)，獲取的地質(zhì)信息也同樣為工程、地質(zhì)技術(shù)人員共同使用，這兩者是相輔相成、互為利用、資源共享的。

3 結(jié)論

（1）本文詳細(xì)闡述了國(guó)內(nèi)外錄井儀器與工具的發(fā)展歷程，讓讀者清晰了解了每個(gè)時(shí)期錄井儀器與工具的組成，認(rèn)識(shí)到了科技進(jìn)步給錄井儀器的發(fā)展帶來(lái)的推動(dòng)作用。

（2）對(duì)綜合錄井儀進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，闡述了綜合錄井儀的研發(fā)、發(fā)展過(guò)程，簡(jiǎn)述了綜合錄井儀的組成、功能及作用。

（3）總體闡述了儀器錄井技術(shù)在石油勘探開(kāi)發(fā)中的作用、地位及取得的效果。