綜合錄井氣測后效影響因素分析

關慶華

（大慶鉆探工程公司地質錄井一公司資料采集一分公司，黑龍江大慶163000）

1 概述

地質錄井在油氣勘探及開發中發揮重要作用，綜合錄井儀是地質錄井的核心裝備之一，氣測是綜合錄井儀的一項重要采集參數，對于及時發現油氣顯示、評價儲層含油氣性及監測工程異常具有重要意義[1]。氣測后效是氣測異常的一種形式，后效異常值的大小、幅度、持續時間等能夠在一定程度反映儲層含油氣性及地層能量，是儲層解釋評價的重要參數[2]。在實際錄井過程中，氣測后效容易受到起下鉆等因素的影響，使得后效準確歸位難度大[3]。因此，分析氣測后效的影響因素，提高后效氣歸位的準確性，對于儲層解釋評價具有重要意義。

2 氣測后效原理

當油氣層被鉆穿后，儲層能量充足，在地層壓力驅動下，儲層中油氣進入鉆井液中，在氣液兩相中由于存在密度差，氣體發生上竄，并隨著鉆井液循環被帶到井口，經脫氣器脫氣后，最后被色譜儀檢測到。氣測后效值大小、幅度、持續時間與地層能量有關，地層能量越大，后效持續時間越長，儲層含油氣性好，氣測后效值越大。通過對氣測后效的分析，能夠評價已鉆開油氣層的含油氣性、原始地層壓力、儲層物性等，是儲層精細解釋的依據，為下部勘探決策提供參考。

由于后效氣是鉆開油氣層后檢測到的，具有一定滯后性，準確利用后效氣的基礎是對氣測后效進行準確歸位，將當前井深處檢測到的氣測后效恢復到原始地層中，然后對后效持續時間、幅度、烴類氣體組份等進行分析，可以實現對儲層精細評價[4]。

后效氣從生成到被氣相色譜檢測到經過幾個階段，首先是起鉆過程中提拉鉆頭，對井筒有抽汲作用，使得井筒中壓力降低，在壓差作用下，地層中烴類物質進入井筒中，形成后效氣；其次，起下鉆過程中鉆井液處于靜止狀態，烴類氣體在浮力作用下，與鉆井液發生滑脫效應，后效氣會發生上浮運移一段距離，這個過程稱為油氣上竄。

如圖1所示，最后，在下鉆過程中，鉆頭達到后效氣以下位置后，由于鉆具體積占據一定的空間，會對鉆井液有一個排替效果，鉆井液會攜帶后效氣向上運移一段距離，這個過程稱為鉆具排替效應[5]。鉆具排替效應如圖2所示，當鉆具下入原始氣侵以下后，由于鉆具的排替，鉆井液會上移，活動氣侵面上移一段距離，并且隨著鉆具的下入，上移距離變長。后效氣產生及運移的這幾個過程，都會影響后效氣的準確歸位計算，在計算過程中，需要考慮后效氣的運移，將后效氣上竄及鉆具排替導致的上移距離剔除掉，才能得到準確的歸位結果。

圖1 后效氣上竄示意圖

圖2 鉆具排替效果示意圖

3 氣測后效計算方法

后效氣應用的基礎是對后效進行準確歸位，而在后效歸位過程中，油氣有一個上竄的過程，為了準確計算油氣上竄距離，需要準確計算油氣上竄速度V1，鉆井液靜止時間T1，這段時間內后效上竄距離H1為V1×T1；循環鉆井液后，假設鉆井液循環速度V2，開始循環到檢測到后效時間為T2，這段時間后效氣運移的距離H2為V2×T2，后效氣上竄距離和隨鉆井液運移距離是最主要的考慮因素，在不考慮鉆具排替及后效氣在鉆井液中滑脫運移的情況下，后效歸位深度H近似等于上竄距離和運移距離之和（H1+H2）。在后效歸位深度計算過程中，鉆井液循環速度V2可以通過遲到時間計算得到，鉆井液上竄速度V1是后效歸位的關鍵，目前常用的計算方法有遲到時間法和體積法。

3.1 遲到時間法計算油氣上竄速度

通過遲到時間來計算油氣上竄速度的方法需要先準確計算遲到時間，可以通過投放標志物等方法來得到準確的遲到時間T，假設儲層原始深度為H，則鉆井液上返速度V2=H/T。鉆井液靜止時間為T1，開泵循環到后效氣被檢測到時間為T2，則后效氣隨鉆井液循環到到井口的距離為H2=T2×H/T，可得后效氣上竄高度為H1=H-H2=H(1-T2/T)，由此，可以得到后效氣上竄速度V1=H1/T1=H(1-T2/T)/T1。

以上即為遲到時間法計算上竄速度V1，這種方法是已知后效具體層位，然后通過遲到時間計算上竄速度V1，得到V1后，可以對后效氣進行歸位計算，得到后效氣深度剖面數據。

3.2 體積法計算油氣上竄速度

體積法計算后效氣上竄速度方法是根據鉆井液循環排量與井筒容積來計算的，首先假定后效氣原始層位深度H，鉆井液循環排量穩定，排量大小為Q，開始循環鉆井液到后效氣見顯示時間為T2，此時，向井筒內泵入的鉆井液體積為Q·T2，假設井眼環空單位容積為q，則泵入鉆井液后，后效氣返回井口運移的距離H2=Q·T2/q，由此可以求得后效氣靜止狀態下上竄距離H1=H-H2=H-Q·T2/q，后效氣靜止時間為T1，此時，可以求得后效氣上竄速度V1=H1/T1=（H-Q·T2/q）/T1。

以上即為后效氣上竄速度的體積計算法，該方法考慮泵入井筒內的鉆井液體與被排替出的鉆井液體積相等，先計算出后效上返運移的距離，然后計算出后效氣上竄距離，最后求得后效氣上竄速度。這種計算方法的優點是不考慮遲到時間，缺點是受到井壁垮塌、縮徑等影響，井眼環空大小會發生變化，導致鉆井液運移距離計算受到影響。

4 影響因素

從上述分析表明，后效氣從產生，到靜止狀態下發生上竄，再到隨鉆井液循環到井口被檢測到，經歷了以上幾個階段。在對后效氣進行準確歸位時，需要計算后效氣上竄速度、后效氣上返速度等，無論是遲到時間法還是體積法，都會受到多種影響因素，導致計算結果準確性受到影響。

（1）遲到時間法計算后效上竄速度的影響因素。遲到時間法首先要準確計算遲到時間，通常可以根據井身結構、鉆具情況及鉆井液排量等參數得到一個理論的遲到時間，但這個遲到時間可能與實際遲到時間存在差別，必須通過投放標準物的方法對遲到時間進行校正。此外，在鉆井液上返過程中，由于氣液兩相存在密度差，后效氣在鉆井液中會發生滑脫效益，即后效氣會發生上浮，在實際計算過程中，沒有考慮滑脫效益，利用鉆井液上返速度代替后效氣上返速度，導致計算結果不夠精確。

（2）體積法計算后效上竄速度的影響因素。體積法計算的關鍵是假定泵入和排出的鉆井液體積守恒，由此來計算后效氣上返的距離。在這個過程中，會受到幾個因素影響，首先是泵入鉆井液體積計算時，通常開關泵過程中，泵排量難以恒定，由此會導致泵入鉆井液體積計算不準確；其次是井徑不規則，受到井眼垮塌、縮徑等影響，井眼環空單位體積會發生變化，導致根據泵入鉆井液體積計算后效氣上返距離不夠準確；最后是后效氣上返過程中，沒有考慮氣液兩相的滑脫效益，使得計算結果不夠準確。

5 結束語

地質錄井在油田勘探與開發中發揮重要作用，綜合錄井獲取的氣測后效數據是評價油氣層、分析儲層含油氣性及地層能量的重要依據。后效歸位的準確性對于分析評價儲層至關重要，在實際的計算過程中，要分析各種影響因素，對分析結果進行校正，提高后效歸位的準確性，發揮地質錄井在在油田勘探與開發中的重要作用。