氣體介質條件下測井項目優化選擇分析

段云峰,程建,楊鴻飛,陳進

(中國石油川慶鉆探工程公司測井公司,重慶400021)

氣體介質條件下測井項目優化選擇分析

段云峰,程建,楊鴻飛,陳進

(中國石油川慶鉆探工程公司測井公司,重慶400021)

氣體介質下測井項目優化的問題日益突出。針對各種測井儀器測量原理及受氣體介質的影響因素分析,得出自然伽馬、感應、核磁共振以及井徑、井斜、井溫等測井項目在氣體介質條件下測井可以正確反映地層信息并較好地進行儲層解釋,是獲取孔隙度信息、確定產氣層位的最佳測井方法,應成為氣體介質下測井項目的優化選擇;雙側向、電阻率成像、地層傾角、自然電位、聲波、補償中子等測井項目不適用于氣體介質測井;巖性密度測井在井眼規則條件下適用于氣體介質下測井,在井眼不規則的情況下受影響較大,不適用于氣體介質條件下測井。

氣體介質測井;測井方法;優化;測井解釋

0 引 言

氣體鉆井是指鉆進過程中井筒內循環介質為氣體的鉆井方法。氣體鉆井技術在國外應用已相當廣泛,主要用于加快鉆速、發現和保護氣層,在低壓破碎地層用氣體鉆井以解決長段井漏的鉆井問題。四川盆地的低孔隙度、低滲透率碎屑巖儲層采用常規鉆井、常規測井方式極易造成儲層污染,完井試油產量低且不容易發現儲層。從2004年起,在川南河包場地區開始進行氮氣(天然氣)鉆井和測井,在氣層發現和氣層保護方面取得了顯著效果。作為相關的配套技術,氣體介質測井存在不少技術難題,主要表現在部分測井方法不適應氣體介質。本文通過現有測井方法對氣體介質適應性的分析,總結出了一套行之有效的氣體介質測井系列優化方案,目前已在生產中使用。

1 氣體介質對各種測井儀器的影響因素分析

1.1 井徑、井斜、井溫

井徑的測量是井徑臂張開的大小與井筒內介質無關;井斜測量的是定井眼的井斜、方位,是根據刻度后的井斜儀器內的導航包確定的,也與井筒介質無關;井溫測井主要反映地層的溫度梯度變化,不受井筒內介質的影響,因此也與井筒內介質無關。很明顯井徑、井斜、井溫的測量原理及過程與井筒介質均沒有關系,因此,氣體介質條件下井徑、井斜的測量不會受影響。

1.2 放射性測井影響因素分析

(1)自然伽馬測井。自然伽馬反映的是儀器周圍介質的所有放射性核素的總效應。因此,井筒內的介質對自然伽馬測井的影響較小,分析認為,如果鉆井介質不存在高放射性或吸納放射性的情況,對自然伽馬影響可以忽略[1],故在氣體介質條件下可以測量自然伽馬測井。

(2)補償中子測井。補償中子測井測量的是長、短源距探測器所探測的熱中子的計數率,其過程是將所測的長、短源距探測器計數率的比值經過一定方法轉換成中子孔隙度。

從測量原理上似乎沒有涉及井筒介質的問題,但由于補償中子測井存在一個很特殊的現象,即氣體的挖掘效應。因此,當井筒介質全為氣體介質,挖掘效應將會非常大,會造成實測中子信息受到顯著影響[2],不符合地層特征,故進行補償中子測井無意義。

(3)巖性密度測井。在進行巖性密度測井時,由于發射源除貼井壁一面之外完全被屏蔽。當井徑規則時,探測器的計數率基本不受井筒內的介質的影響,只取決于源的強度和源距的大小,測量結果與泥漿條件時差別不大;但當井徑不規則時,由于密度測井需要貼井壁測量,其探測范圍較小,測量值反映的是儀器探測范圍內介質的平均值,因此,氣體介質條件下的測量結果比泥漿或原油條件時要低得多,因為氣體的密度比泥漿或原油的密度低得多,這樣會造成密度值嚴重失真。

1.3 聲波測井

所有的聲波測井都涉及到聲波的傳播路徑的問題。當井筒介質由液體換成氣體后,由于聲波在氣體介質中的傳播速度比泥漿或原油等介質的傳播速度低得多,造成聲波時差測井將無法準確探測到聲波首波[3],造成聲波跳波嚴重,使其無法獲取準確的地層信息,故空氣介質條件下不能進行聲波測井。

1.4 側向測井及自然電位測井

(1)側向測井。根據側向測井的基本原理[4],當鉆井介質為氣體時,將不存在泥餅、沖洗帶、侵入帶,而一般認為氣體介質不導電,此時泥漿電阻率Rm=∞;接地電阻率 Rg=∞,這樣就相當于在儀器與地層之間形成了一個絕緣環,主電極發射的電流不能經井眼、地層與測量電極形成有效的導電回路,根本無法進行雙側向測井的測量。

其他電法測井如電阻率成像測井、地層傾角測井等,其測井方法與側向測井原理相似,其測量條件都要求滿足井筒介質導電的基本條件,因此,在氣體介質條件下該類測井儀器無法測井。

(2)自然電位。自然電位是由于井筒水基泥漿與地層接觸時發生陽離子交換而產生的,從自然電位產生機理上,在以氣體為鉆井介質的情況下不會產生自然電位,因此自然電位測井在氣體介質條件下不可行。

1.5 感應測井

感應測井是利用電磁感應原理測量地層電導率,是專門為井筒介質為油基泥漿而設計。泥漿電阻率越小,電磁波在泥漿中的衰減越大,測量的信噪比越小,資料置信度越差;反之,效果越好[5]。如果井眼介質是氣體介質,則相當于 Rm=∞,此時可以認為井筒為氣體介質其測量效果最好。

1.6 核磁共振測井

核磁共振測井原理與感應測井相似,一般認為井眼泥漿電阻率越小,對天線發射的射頻脈沖的衰減越嚴重[6],在井眼介質為氣體時,因為氣體介質不導電,因此,對天線發射的射頻脈沖造成的衰減就非常小,這樣,通過適當刻度可以得到比泥漿介質更好的結果。

2 氣體介質條件下的測井系列優化選擇

根據上述對測井儀器原理的分析,結合在BQ1井在原油介質測井和空氣介質測井的對比圖可看出(見圖1、圖2),自然伽馬、井徑、陣列感應基本一致,符合地質及儲層評價要求,但補償中子、補償聲波氣體介質下的測井明顯不對,不適用于氣體介質測井。井溫曲線在氣體介質與液體介質(泥漿或原油)所表現的特征有顯著不同。在氣體介質下當儲層產氣的情況下,由于氣體膨脹吸熱,產生了冷卻,使溫度下降,井溫測井曲線產生負異常;而在原油介質下沒有該項特征。因此,在氣體介質條件下其他曲線不能有效尋找出氣層位的情況下,可根據井溫曲線異常情況準確確定產氣層段。

根據以上對比情況得出以下結論(見表1)。

圖1 BQ1井氣體介質與原油介質測井曲線對比圖

圖2 BQ1井氣體介質與原油介質感應測井曲線對比圖

表1 氣體介質條件下測井項目適應性分析表

(1)以井筒液體介質為測井基礎的測井儀器,如雙側向、電阻率成像、地層傾角、自然電位、聲波測井、補償中子測井不適用氣體介質測井。

(2)巖性密度在井眼規則條件下適用于氣體介質下測井,在井眼不規則的情況下受影響較大,不適用于氣體介質條件下測井。

(3)井徑、井斜、井溫、自然伽馬、感應、核磁共振測井適用于氣體介質下測井。

3 測井系列優化后的應用效果

3.1 優化后的測井系列可滿足基本的測井地質要求

(1)井徑、井斜2個測井項目可解決井身質量問題。

(2)自然伽馬及自然伽馬能譜測井能夠滿足測井評價中地層泥質含量的計算。

(3)陣列感應測井在氣體介質條件下能夠獲得可靠的地層電阻率。

(4)核磁共振測井可以獲得地層孔隙度信息,為儲層評價提供準確的孔隙度資料。

(5)當儲層產氣的情況下,由于氣體膨脹吸熱,產生了冷卻,使溫度下降,井溫測井曲線產生負異常。因此,在氣體介質條件下其他曲線不能有效尋找出氣層位的情況下,可根據井溫曲線異常情況準確確定產氣層段。

3.2 實際優化應用效果

BQ1井是天然氣介質條件下的測井,該井中測產氣1.29×104m3/d;但錄井無法找到儲集層和出氣位置。根據井溫測井可在氣體介質中可準確找到出氣段的特征,制定了測井項目優化設計,測量項目為井徑、井斜、自然伽馬、陣列感應和井溫,認為可達到地質要求。測井后,根據井溫曲線在1 634 m、1 610 m處出現明顯低溫異常,確定 1 606.8～1 612 m、1 630.5～1 637.6 m為主要產氣層(見圖1),準確找到了該井的產氣位置。

圖3 BQ1井須二段氣體介質測井解釋圖

圖4 U7井沙二段氣體介質測井解釋成果圖

U 7井是一口注水井(見圖4),測井時為空氣介質測井;地質上的主要任務是找到孔隙發育段決定注水層位,根據核磁共振測井可以在氣體介質下準確獲取地層孔隙度的情況,設計了以核磁共振為主的測井系列,即自然伽馬、井徑、井斜、陣列感應、核磁共振測井項目。

測井后依據核磁共振的測井孔隙特征分析,在1 965～1 977 m核磁共振總孔隙度及有效孔隙度較大,約為7%左右,是理想的注水層段。據此向油田公司建議該段為主要的注水層段,最終注水獲得成功,取得理想效果。

4 結 論

(1)在氣體介質條件下測井,依據測井儀器性能,可以測量的項目為井徑、井斜、自然伽馬、感應測井、井溫測井、核磁共振測井、巖性密度測井。

(2)根據目前研究成果,在氣體介質條件下,核磁共振測井是獲取孔隙度的最佳方法;井溫測井是尋找出氣位置的最佳測井方法。在氣體介質條件下核磁共振和井溫測井是非常重要的測井項目,建議均設為必測項目。

[1] 黃隆基.放射性測井原理[M].北京:石油工業出版社, 1993.

[2] 雍世和,張超謨.測井數據處理與綜合解釋[M].東營:中國石油大學出版社,1996.

[3] 楚澤涵.聲波測井原理[M].北京:石油工業出版社, 1993.

[4] 張庚驥.電法測井[M].東營:中國石油大學出版社, 1996.

[5] 張美玲.高分辨率陣列感應井眼校正技術[J].測井技術,2006,30(5):404-407.

[6] 肖立志,柴細元,孫寶喜,等.核磁共振測井資料解釋與應用導論[M].北京:石油工業出版,2001.

Analysis of the Logging Projects Optim ization under Gas Medium

DUAN Yunfeng,CHENG Jian,YANG Hongfei,CHEN Jin
(Well Logging Company,Chuanqing Drilling Engineering Company L TD.,CNPC,Chongqing 400021,China)

In recent years,as the increase in drilling medium s in Sichuan oil&gas field,logging p rojects op timization in the gasmedium s has become a very difficult p roblem.By analysing various logging toolsmeasuring p rincip les and influence of the gasmedium s on the tools,it is found that in the gasmedium s the natural gamma ray log,induction log,NMR log,caliper log,inclination log and w ell temperature log may co rreatly reflect fo rmation info rmation and p rovide better reservoir interp retations.A ll these logs are the best way to obtain porosities and determine gas p roduction zones,so they should be the op timized log p rojects in the gasmedium.But,dual laterolog,resistivity imaging log,dip log,fracture identification log,natural potential log,acoustic log,neutron compensation log,etc.,are not suitable fo r the gasmedium s.Litho-density log may be used in the medium if the bo rehole is regular;itmay not be used if the borehole is not regular because it is influenced much by the medium s.

gasmedium log,logging method,op timization,log interp retation

P631.84 文獻標識碼:A

段云峰,1977年生,工程師,從事測井資料采集和評價工作。

2010-06-09 本文編輯 李總南)