碳酸鹽巖儲(chǔ)層鉆井液漏失情況下流體性質(zhì)識(shí)別方法研究

侯振學(xué)，宋光建，韓東春，王冬冬，張 璋，劉世偉

(1 中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部,河北廊坊 065201；2.中國(guó)石油新疆油田公司)

碳酸鹽巖儲(chǔ)層鉆井液漏失情況下流體性質(zhì)識(shí)別方法研究

侯振學(xué)1，宋光建2，韓東春1，王冬冬1，張 璋1，劉世偉1

(1 中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部,河北廊坊 065201；2.中國(guó)石油新疆油田公司)

碳酸鹽巖儲(chǔ)層裂縫、孔洞發(fā)育，鉆井過程中鉆井液漏失嚴(yán)重，導(dǎo)致油氣層電阻率降低，利用測(cè)井資料判別儲(chǔ)層流體性質(zhì)的難度大;對(duì)鉆井液漏失的成因及鉆井液漏失對(duì)電阻率的影響進(jìn)行了研究，并通過對(duì)大量漏失井段的漏失量、測(cè)錄井特征進(jìn)行分析，總結(jié)了交會(huì)圖法、泥漿電阻率法、錄井氣測(cè)分析法三種適用于鉆井液漏失情況下的流體性質(zhì)判別方法。在實(shí)際工作中將這三種方法結(jié)合，可有效地識(shí)別碳酸鹽巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)。

碳酸鹽巖儲(chǔ)層；鉆井液漏失；流體性質(zhì)識(shí)別

碳酸鹽巖儲(chǔ)層受后期成巖作用及構(gòu)造作用影響較大[1-3]，孔洞、裂縫非常發(fā)育，在鉆井過程中往往出現(xiàn)鉆井液漏失。在實(shí)際工作中，測(cè)井解釋評(píng)價(jià)儲(chǔ)層流體性質(zhì)主要依靠電阻率，在碳酸鹽巖儲(chǔ)層中主要為雙側(cè)向測(cè)井電阻率[4-5]。然而，雙側(cè)向測(cè)井探測(cè)范圍相對(duì)較淺，在鉆井液漏失的情況下，所測(cè)電阻率為泥漿與地層流體混合電阻率甚至全部為泥漿電阻率，造成油氣層電阻率明顯降低[6-7]，而且在鉆井液漏失的情況下，為了降低測(cè)井過程中的風(fēng)險(xiǎn)，測(cè)井項(xiàng)目較少，這就對(duì)測(cè)井流體性質(zhì)識(shí)別造成了很大的影響。這種情況下的流體性質(zhì)識(shí)別目前國(guó)內(nèi)外尚無相關(guān)研究，因此，本文以X地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層為例，針對(duì)鉆井液漏失情況下的流體性質(zhì)如何識(shí)別展開研究。

1 漏失成因分析

造成鉆井液漏失的原因，除了泥漿密度較高、鉆速過快等工程原因之外[8-9]，與地層自身的原因也是分不開的。本文根據(jù)鉆井、錄井及測(cè)井資料，結(jié)合前人研究成果[10-12]，根據(jù)地層因素將鉆井液漏失分為以下三種類型。

(1)滲透型漏失：漏失量較小，一般在幾方至十幾方左右，漏速較慢，一般小于5 m3/h。根據(jù)常規(guī)測(cè)井及成像測(cè)井資料分析，這種情況下孔隙度相對(duì)較小，一般小于5%，孔隙類型主要為孔隙型儲(chǔ)層， 在成像測(cè)井資料上主要呈暗色斑狀特征。

(2)裂縫型漏失：通過成像測(cè)井資料分析，天然裂縫和泥漿壓裂縫發(fā)育的地層往往造成鉆井液的漏失。受多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及溶蝕作用影響，天然裂縫多與地層孔洞溝通，造成泥漿大規(guī)模漏失，一般100～1000 m3，漏失速度較快，一般大于10 m3/h；而泥漿壓裂縫多發(fā)育在致密灰?guī)r層段，漏失規(guī)模較小，一般小于100 m3。天然縫和泥漿壓裂縫在成像測(cè)井上很容易識(shí)別，天然縫主要呈暗色正弦線，泥漿壓裂縫主要呈對(duì)稱分布的暗色直線，延伸較長(zhǎng)。因?yàn)槟酀{壓裂縫多發(fā)育在非儲(chǔ)層段，因此本文指的裂縫型漏失主要是指天然裂縫引起的鉆井液漏失。

(3)溶洞型漏失：主要由成巖作用形成的溶洞引起，漏失量多大于1000 m3，漏失速度很快，一般在20 m3/h以上。在漏失的同時(shí)，往往伴隨著鉆頭放空、鉆時(shí)降低等情況。常規(guī)測(cè)井表現(xiàn)為明顯擴(kuò)徑，聲波時(shí)差、中子測(cè)量值大幅增加，密度值大幅降低，孔隙度多大于10%；成像測(cè)井上主要呈暗色塊狀特征。

2 鉆井液漏失對(duì)電阻率的影響

在沒有鉆井液漏失的情況下，碳酸鹽儲(chǔ)層中的流體性質(zhì)通過電阻率可以較好識(shí)別[13-14]。以X地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層為例，油氣層電阻率較高，一般大于100 Ω·m，而含水層電阻率一般小于100 Ω·m，純水層電阻率基本在10 Ω·m以下。但是在鉆井液漏失的情況下，如果依靠這種解釋經(jīng)驗(yàn)，往往會(huì)造成解釋結(jié)論的錯(cuò)誤。以XA井為例(圖1)，該井在鉆至6410.00 m時(shí)，漏失鉆井液1 240 m3，電阻率為30～60 Ω·m，如果不考慮鉆井液漏失的影響，很容易將該層解釋為含水層，但是該井后期試油證實(shí)流體為純油氣層，不含水。

圖1 XA井漏失井段電性特征

通過對(duì)該地區(qū)漏失層段電阻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，滲透型漏失對(duì)電阻率影響較小，電阻率多在100 Ω·m以上，一般不影響流體性質(zhì)識(shí)別。但是對(duì)于溶洞型和裂縫型漏失，油氣層電阻率明顯較低，多小于100 Ω·m，含水層電阻率也在近似的電阻率范圍，這樣就對(duì)流體性質(zhì)識(shí)別造成了一定的困難。

3 流體性質(zhì)識(shí)別方法

通過以上的研究可知，在發(fā)生溶洞型和裂縫型漏失時(shí)，根據(jù)電阻率很難探測(cè)到原狀地層信息。如果不考慮漏失的影響，很容易將油氣層錯(cuò)誤地解釋為含水層；如果考慮漏失的影響，如此低的電阻率也無法判斷儲(chǔ)層是否含水，給流體性質(zhì)評(píng)價(jià)帶來很大困難。

3.1 交會(huì)圖法

交會(huì)圖法是測(cè)井識(shí)別中常用的一種方法[15]，通過對(duì)不同參數(shù)進(jìn)行交會(huì)，可以發(fā)現(xiàn)不同流體性質(zhì)的分布規(guī)律。通過對(duì)測(cè)井前鉆井液漏失量與深側(cè)向電阻率進(jìn)行交會(huì)(圖2)，可以發(fā)現(xiàn)油氣層與水層具有不同的分布規(guī)律。

對(duì)于水層，因其礦化度較高，不論漏失量多少，電阻率一般小于10 Ω·m，含水層電阻率一般10～20 Ω·m；而油氣層，在發(fā)生漏失時(shí)，電阻率普遍要降低，一般電阻率隨漏失量增加而降低，漏失量小于100 m3時(shí)，電阻率大于100 Ω·m，受影響較小；在漏失量100～1000 m3時(shí)，電阻率20～100 Ω·m；在漏失量大于1000 m3時(shí)，電阻率低于20 Ω·m，與含含水層在相似范圍內(nèi)。因此，依靠電阻率很難識(shí)別流體性質(zhì)，需要結(jié)合其他方法。

圖2 X地區(qū)漏失井段漏失量與電阻率交會(huì)圖

總結(jié)發(fā)現(xiàn)，漏失量與地層流體的可壓縮性有關(guān)，氣層的可壓縮性較強(qiáng)，油層次之，水層最差，因此純水層漏失量低，一般小于200 m3，而油氣層漏失量較大(圖2)。通過對(duì)漏失量與產(chǎn)氣量進(jìn)行交會(huì)(圖3)可看出漏失量與產(chǎn)氣量具有明顯的正相關(guān)性。漏失量較小時(shí)說明儲(chǔ)層流體可壓縮性較差，當(dāng)漏失量較大時(shí)，說明儲(chǔ)層以可壓縮性流體為主，這在一定程度上可以輔助流體性質(zhì)判斷。

圖3 X地區(qū)漏失量與產(chǎn)氣量關(guān)系

3.2 泥漿電阻率法

泥漿電阻率測(cè)井(WRM)是碳酸鹽巖儲(chǔ)層測(cè)井項(xiàng)目中的必測(cè)項(xiàng)目，多與雙側(cè)向測(cè)井一起測(cè)量，以往在識(shí)別流體性質(zhì)方面并未引起重視。通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)儲(chǔ)層發(fā)生漏失，鉆井液進(jìn)入儲(chǔ)層，必然有一部分地層流體被替換進(jìn)入井筒，地層液體與井筒流體交換使得泥漿電阻率出現(xiàn)變化?？芍苯訙y(cè)量出不同深度點(diǎn)的井眼泥漿電阻率值，流體性質(zhì)不同，造成泥漿電阻率反應(yīng)不同。通過對(duì)X地區(qū)漏失井段泥漿電阻率統(tǒng)計(jì)并結(jié)合測(cè)試情況分析，發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律，可對(duì)流體性質(zhì)識(shí)別提供幫助。

(1)當(dāng)儲(chǔ)層為油氣層，油氣進(jìn)入井筒，使得井筒內(nèi)泥漿電阻率局部范圍內(nèi)迅速升高。以XL井為例(圖4)，該井在鉆至6 079 m時(shí)，發(fā)生鉆井液漏失，至測(cè)井前累計(jì)漏失485 m3。該井泥漿電阻率在漏失點(diǎn)附近迅速升高，說明地層油氣進(jìn)入井筒。后期該井段試油證實(shí)為油氣層。

(2)當(dāng)儲(chǔ)層為水層，地層水進(jìn)入井筒，使得井筒局部范圍內(nèi)的泥漿電阻率快速降低。以XM井為例(圖5)，該井在鉆至6 184 m時(shí)，發(fā)生鉆井液漏失，至測(cè)井前累計(jì)漏失185 m3。該井泥漿電阻率在漏失點(diǎn)附近快速降低，說明地層水進(jìn)入井筒。后期該井段試油證實(shí)為水層。

圖4 鉆井液漏失情況下油氣層泥漿電阻率特征

圖5 鉆井液漏失情況下水層泥漿電阻率特征

(3)當(dāng)儲(chǔ)層為含水油氣層或者油水同層，油水混合流體進(jìn)入井筒，由于油氣水的分異作用，儲(chǔ)層頂部泥漿電阻率升高，儲(chǔ)層底部的泥漿電阻率局部降低。以XN井為例，該井在鉆至6 801 m時(shí)，發(fā)生鉆井液漏失，至測(cè)井前累計(jì)漏失45 m3。該井泥漿電阻率在儲(chǔ)層頂部有一定升高，底部降低，說明上部主要為地層油氣進(jìn)入井筒，下部為地層水進(jìn)入井筒。后期該井段試油證實(shí)為油水同層。

3.3 氣測(cè)錄井分析法

錄井氣測(cè)是一種直接測(cè)量地層中天然氣含量及組成的地球化學(xué)測(cè)井方法[16]。通過對(duì)大量漏失井氣測(cè)總結(jié)發(fā)現(xiàn)，在鉆遇儲(chǔ)層發(fā)育段發(fā)生井漏時(shí)，無論是油氣層還是水層均有一定氣測(cè)顯示，但兩者氣測(cè)顯示從氣測(cè)形態(tài)、烴比值等方面具有明顯差異。油氣層氣測(cè)全烴值高，組分全，氣測(cè)形態(tài)為箱狀，重?zé)N相對(duì)含量較穩(wěn)定，烴比值幅度差異穩(wěn)定變化；水層或含水層氣測(cè)全烴值有高有低，氣測(cè)形態(tài)一般為尖峰狀或指狀，烴比值不穩(wěn)定。

利用對(duì)氣測(cè)顯示形態(tài)、重?zé)N含量、烴比值等錄井氣測(cè)信息進(jìn)行分析，可以作為一種非常有效的輔助手段，來判斷漏失井段儲(chǔ)層流體性質(zhì)。另外，錄井過程中的泥漿氯離子含量突然上升、地層返出鹽水、泥漿電導(dǎo)率上升等情況都可以輔助判別儲(chǔ)層含水。

4 結(jié)論

碳酸鹽巖儲(chǔ)層受后期成巖作用及構(gòu)造作用影響大，孔洞縫發(fā)育，鉆井過程中易出現(xiàn)鉆井液漏失現(xiàn)象；鉆井液漏失造成油氣層低阻，對(duì)測(cè)井解釋過程中的流體性質(zhì)識(shí)別造成很大影響。通過對(duì)X地區(qū)奧陶系近百口井漏失層段測(cè)井、錄井資料的詳細(xì)研究，總結(jié)了交會(huì)圖法、泥漿電阻率法以及錄井氣測(cè)法對(duì)流體性質(zhì)進(jìn)行識(shí)別，可以有效的識(shí)別油氣層及水層。在實(shí)際工作中將這三種方法結(jié)合，獲得了很好的效果，對(duì)當(dāng)前碳酸鹽巖儲(chǔ)層的測(cè)井解釋具有指導(dǎo)意義。

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編輯：李金華

1673-8217(2015)02-0126-04

2014-09-29

侯振學(xué)，碩士，1986年生，2011年畢業(yè)于西南石油大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事測(cè)井解釋及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)等方面的研究工作。

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