氣測巖屑錄井遲到時間校正新方法及應用

梁艷平

摘要：巖屑遲到時間的確定對現場鉆井具有重大意義。從改變實測遲到時間指示劑入手，提出使用電石替代塑料小球作為指示劑的方案，分析了電石法測定遲到時間存在的問題，提出了具體的校正方法，現場應用效果顯著。

關鍵詞：遲到時間;氣測錄井;巖屑錄井;電氣石

在現場鉆井過程中，遲到時間精確與否對地質錄井及鉆井本身都有著巨大的價值它是提升錄井剖面契合率及油氣發現率的重要保證，同時也是鉆井過程準確監督的主要前提。實測遲到時間計算公式簡單易于使用，但仍存在幾項主要問題：大位移井、水平井等非常規錄井中巖屑代表性差、實測遲到時間不準，在復雜的鉆井工況下，泥漿泵間歇性循環、多個泥漿泵不同步循環，實測遲到時間無法測定計算。

1 巖屑錄井實測遲到時間的改進

1.1 固體指示劑的缺點

不論是地質錄井還是綜合錄井，都需要模擬測定巖屑遲到時間，其原理是選擇與所鉆遇地層的巖屑密度、形狀、磨圓度相同或相近但顏色不同的“指示物”來模擬真實巖屑在井眼內運移過程而測定遲到時間。受現場實際條件的所限，實測巖屑遲到時間存在著以下幾個影響因素和困難。

（1）時間因素、井眼內部情況、鉆井工況的限制，實測結果往往不成功。

（2）鑒于堵水眼嚴重后果，鉆井隊總是以各種原因反對巖屑實測遲到時間的工作進行。

（3）在現場對巖屑遲到時間進行實測時，指示劑的大小、外形、密度很難與所測地層中巖屑的大小、外形、密度一致。在鉆進過程中，由于設備、鉆井參數、地層等的改變，造成巖屑大小、形狀的改變。因此當前的巖屑遲到時間必定來不及測量，調整巖屑滯后時間又缺乏科學的依據。

（4）固體指示劑在直井的裸眼井段中運行有規律，運移方式簡單，而對于大位移井、水平井等井型，因為井斜角度大，固體指示劑在裸眼井段中運行規律與直井有很大區別。

因此，基于以上原因，固體指示劑并不適用于斜度大的井型，有必要用其他形態指示劑來替代固體指示劑測定遲到時間，并用實踐加以驗證。

1.2 氣體指示劑的選擇

烴類按形態可分為氣態、液態和固態三種。C1～C4的烷烴是氣態烴，C5～C16的烷烴是液態烴，C的個數在17個以上的烴是固態烴。所以氣體指示劑的選擇只能是在C1～C4之間選擇。由上面得到的結論，各類地層，隨鉆組分比值，不論是隨鉆還是全脫C1百分含量絕對大，如果選擇甲烷作為氣體指示劑，那就會和背景氣重疊，本身C1的百分含量就很大，只是總烴值有所增加，但不能排出總烴值的增加是由于地層原因，不能明顯分辨出氣體指示劑。所以最好以C2～C4之間進行選擇。另一種是電石法測定法，電石，化學名稱是碳化鈣，分子式為CaC₂。遇水后發生劇烈的反應產生可燃氣體乙炔和氫氧化鈣，乙炔是無色無味氣體，微溶于水，沸點為-80℃，燃燒產物為水和二氧化碳。接單作業時向井口的鉆桿內投入一定量的電石碎塊，經泥漿泵循環的一周通過色譜儀觀察總烴見微弱異常，組分分析出現在C2～C3周期間，出峰時間約17s左右。

2 電石法校正巖屑遲到時間

2.1 電石法應用中的問題及解決辦法

電石法產生的乙炔氣體有時不被氫離子火焰色譜儀設備探測到。色相色譜法中固定相原理：用吸附等溫線描述吸附劑對氣體的吸附，也就是說，在恒溫條件下，當兩相平衡狀態達到時，測定了氣固兩相中的組分濃度變化規律。氣相色譜中遇到的吸附等溫線一般分為三種情況：

（1）線性吸附等溫線，它所得到的是對稱的峰形;

（2）非線性吸附等溫線，其反映出前沿陡峭，后沿拖尾的峰形;

（3）也是一種非線性吸附等溫線，反映出前沿平緩，后沿陡峭的峰形，也稱“伸舌頭”。

電石法測遲到時間，會出現C2曲線出峰，但不出值的情況，根源在于乙炔氣體的分離時間與乙烷有所不同，如果乙炔的出峰時間超過了乙烷的數值讀取的時間窗口內，就出現這個問題。因此，作者建議采取總烴和組分分析法聯合運用來確定遲到時間，即在C2的濃度變為0時，記錄為氣體遲到時間的終點。

2.2 電石法測遲到時間步驟及注意事項

使用電石法實測遲到時間，需按下列步驟操作：

（1）用天平稱量出100～200g的干電氣石（電石在潮濕環境易水解變質，生成氫氧化鈣，在投入井筒后，乙炔釋放量很弱，造成檢測不成功）。

（2）將電石包在A3紙中，或者包在紙巾中（不能放在塑料袋中，塑料袋會堵鉆頭的水眼）。

（3）將裝有電石的A3或紙巾包成球狀，可用很小的一片透明膠帶把它固定好（太多的膠帶，可能會堵塞鉆頭的水眼）。

（4）提前告知司鉆你打算在接單根時做遲到時間檢查。在得到司鉆、甲方代表和地質監督的同意后將做的遲到時間測量。

（5）按將接單根時的井深計算出理論的轉臺面-鉆頭和鉆頭-轉臺面的時間。

（6）在接單根前，預先帶好裝電石的紙包和秒表來到鉆臺，將總泵沖數清零。需將電石交到井隊人員手中，請他把電石放入鉆桿中。

（7）當司鉆吊起新鉆桿將要接單根時，井隊人員把電石投入鉆桿，為了避免電石在接單根前隨鉆井液涌出鉆柱，需弄掉一部分鉆桿中的泥漿，最好用管狀濾網也可以將電石塞到上部鉆桿內。

（8）當接完單根后，司鉆開泵時，打開秒表開始計時。

（9）觀察色譜儀上電石出峰時間，當觀察到返出的總烴、組分異常被連續檢測到時，停下秒表記下氣測值的最大值和當時的總泵沖數。實測遲到時間是達到最高值時所用的總時間減去理論計算出的從地面-鉆頭的時間和氣體通過氣管線所需要的時間。

2.3 電石法和常規測量遲到時間方法的區別

在常規測量遲到時間方法中，塑料小球經鉆頭破碎后，從井底隨鉆井液返出到井口的過程中，不斷受到鉆具與井壁、套管壁的撞擊研磨，尤其是大位移井、水平井等特殊工藝井，與普通直井有很大區別，加之形成的巖屑沉積床，固體指示劑的運移方式比普通直井更混雜，不能準確反映遲到時間。以水平井為例，常規法直井段鉆完后，需使用MWD定向儀造斜，MWD定向儀中內置有直徑6mm的過濾網，同時為防止泥漿中井壁掉塊或其他雜物混入造成堵水眼，鉆井隊一般會在鉆挺內放置直徑約5mm的過濾網，導致實測遲到時間所用的輕重指示物無法通過。錄井人員通常采用在造斜點以上10～20m測定巖屑遲到時間，在后期水平段錄井過程中，不再進行實測，而是按照當時深度根據理論計算增加一個差值，但是誤差很大。錄井人員也可利用用特殊巖性，進行實測遲到時間的校正，但由于水平段巖屑運移復雜，地質錄井資料大多失真，實際效果并不理想。

基于電石法實測遲到時間，能夠解決固體指示劑測量時存在的問題：巖屑沉積床、井壁坍塌和井眼不規則、定向儀器的限制、堵水眼、人為操作。

2.4 實測遲到時間的改進效果

新方法應用到10余口井中，得出的遲到時間表的與測井剖面更加吻合。乙炔實測遲到深度比塑料小球實測遲到深度更切合測井曲線深度從而得出，利用新方法計算出來的遲到時間更加準確，提高了0.43%的巖屑剖面符合率。

3 結論

（1）針對大位移井、水平井以及泵排量不穩定情況下，全井使用PDC鉆進，使用小球實測遲到時間的弊端，提出將指示劑從固體改為氣體以防止指示劑在井底被破壞，利用電石生成的乙炔用以進行遲到時間的測定問題。

（2）通過精確計算環空體積，給出考慮了井壁膨脹以及井眼縮頸后，通過鉆井液流體體積進行遲到時間實測的改進方法。新方法應用得出的遲到時間表的與測井剖面更加吻合。利用改進后方法計算出來的遲到時間更加準確，提高了0.43%的巖屑剖面符合率。

參考文獻

[1] 陳玉輝.影響氣測值因素的研究及探討[J].西部探礦工程，2006，18（5）：98-99.

[2] 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.