地質錄井技術在高效鉆井中的應用策略

余飛達

中法渤海地質服務有限公司湛江分公司 廣東 湛江 524057

當前行業發展對于油氣資源的需求量越來越大，但是同時也出現了油氣資源品質下降以及油氣目標復雜程度加劇等多方面問題，同時在油氣勘探開發工作持續發展的背景下，相應的裝備及技術必須同步發展，方能保障勘探和開發工作質量和效率。雖然我國鉆井技術的發展速度較快，但是針對海洋、深水、非常規、水合物等特殊資源的開發工作來說，仍然需要在經濟、安全及高效三個方面尋求進一步發展[1]，也就需要積極優化地質錄井技術，并促使該項技術在高效鉆井中得到充分應用。

1 地質錄井技術的基本分類

1.1 鉆井液錄井技術

鉆井液錄井技術可針對油液樣品實施數據資料分析，使相關工作人員能夠明確其中的物理和化學性質，以及物理條件、開發參數變化等各個方面，也就更有利于呈現出地層特征以及儲存信息。在應用該項技術時，如果操作不當，可能引起井下設備卡阻、損壞現象，不僅設備自身受到嚴重影響，井下內部結構也受到破壞，甚至可能導致原油液體密度受到鉆井液影響發生改變，進而對后續的油氣資源采收效果產生嚴重影響[2]。

1.2 巖屑錄井技術

巖屑錄井技術需要借助巖屑自身的特點，及其與原油產生的反應及現象，判斷巖屑所在的地層中有無油氣資源。該項技術可以對地層中的油氣資源情況進行全面反映，還可以幫助相關工作人員更加準確地掌握各地層的含油量，從而快速明確進行開發的目的儲層。

1.3 鉆時錄井技術

地質錄井技術人員可以采用對鉆井設備下入時間進行記錄的方式，幫助采收人員掌握儲層的物性特征，借助砂巖層物理特性和泥巖層物理特性之間的差異，針對儲層進行合理分類，鉆井和測井等各類儀器下入到地層以后，鉆井鉆遇儲層中的含油量能夠發生變化，鉆入時間也就相對更加快速的提供信息，并可以高效判斷地層特征。

1.4 熒光錄井技術

在井下地層的多種巖屑當中，有部分巖屑內部含有發光物質，此時應用熒光錄井技術開展分析工作，可以根據分析結果明確地層油氣儲量。一般來說，如果巖屑呈亮黃色或者是金黃色，則其所在的地層油氣資源豐富，若呈暗黃色或是顏色較淺，則其所處的地層中油氣含量較少。

1.5 氣測錄井技術

氣測錄井技術與鉆井液錄井技術具有相似之處，氣測錄井技術的分析對象主要為鉆井液中的烴類氣體，之后根據分析結果判斷地層中有無油氣資源，有利于提升油氣資源的采收效率。

2 地質錄井技術在高效鉆井中的應用順序

2.1 井位測量

首先應該采用全球導航衛星定位系統定位井位的經緯度，之后采用高程控制法、交會法、導線法等方法，針對現場地勢進行勘察，以明確布井的具體位置。

2.2 錄井設計

首先進行鉆井地質設計工作，以能夠為后續的鉆井施工過程進行合理指導，其中主要包括10余個方面的內容：（1）景區內水文、氣象、災害性地質現象；（2）景區基本數據；（3）景區地質的構造地層、儲集層特征、勘探開發簡況以及油氣層基本情況；（4）設計依據、布井原則、完鉆層的層位和原則；（5）對地層剖面、預計油氣層及特殊層的位置進行合理設計；（6）針對水平井進行地質參數和軌道參數的設計工作；（7）明確施工時地層溫度、壓力、鉆井液要求以及質量要求等各方面要求；（8）設計鉆關方案；（9）資料錄取要求；（10）潛水層、注水注氣層、淺層氣、異常高壓層等各方面的風險分析及針對性提示；（11）設計變更、施工變更情況和施工要求；（12）設計附圖和附表。完成以上鉆井地質設計工作以后，還應根據實際情況開展鉆井施工設計工作，主要涉及到的內容包括錄井儀器、地層地質信息和各個化驗項目的分析[3]。

2.3 資料的采集和應用

為了針對地層信息進行識別，需要采用錄井儀器針對井下地層地質信息進行采集，在此過程中需要應用的技術包括：（1）地質錄井技術，例如熒光錄井技術、巖芯巖屑錄井技術等；（2）氣測錄井技術，例如元素色譜分析、井筒內氣體采集等；（3）工程錄井技術，包括壓力錄井、有害氣體檢測技術等；（4）地化錄井技術，包括輕烴氣相色譜、巖石熱解、飽和烴氣相色譜等；（5）成像錄井技術，包括壁芯圖像、巖芯圖像、熒光圖像等。

完成資料采集工作以后，應該開展資料的校正工作和解釋工作，可將資料投入到實際應用當中，應用方向主要為4個：（1）錄井綜合導向；（2）地質力學應用；（3）地質綜合評價；（4）實時流體評價。在完善工具裝備工作后，應對錄井信息進行傳輸和管理。

3 地質錄井技術在高效鉆井中存在的問題

3.1 井下情況復雜

在進行鉆井施工的過程中，通常來說，井下情況復雜程度較高，所以鉆井施工難度較大。并且從實際來看，井口越大，內部情況復雜程度越高，所以在錄井過程中，需要面對的挑戰也相對更多，錄井所獲取的數據，其準確性難以得到保障，石油勘測效果也就難以提升。

3.2 鉆井資料真實性較低

鉆井施工過程中隨時可能出現異常情況，并導致施工進程受到影響，常見的異常情況之一，即為鉆井資料真實度較低，而相關人員未針對資料內容進行細致核對，即盲目開展施工，導致施工需求難以得到滿足，不僅在一定程度上影響施工效率，還可能需要進行二次鉆井[4]。

3.3 不能準確描述巖屑

鉆井施工過程中必然產生大量巖屑，并能夠導致正常的鉆井過程受到影響，后續的施工難度也就隨之增加。與此同時，對巖屑內特征、層理，結構化石含有物理特征及成巖程度進行描述的難度不斷提升，后續則可能出現巖屑實際情況與描述內容嚴重不一致的現象，也就可能導致實際施工的控制效果受到影響，相關的錄井操作也就必然隨之受到影響，所以在鉆井施工時，應該注意合理提升巖屑描述效果，以促使錄井工作效果提升。

4 地質錄井技術在高效鉆井中的實際應用

4.1 工程概況

在某油田之中，頁巖油試驗區地處某盆地北部中央凹陷區，QJ～GL構造帶凹陷等級為二級，在試驗區內，整體構造較為平緩，西北部斷層明顯。 Q1～Q11層頂面海拔最深處及最淺處，分別位于試驗區內的東北部和南側，構造高差約為472m。GY03HC井構造平緩，往南2200m和2100m的構造高差分別為78m左右和76m左右，同時試驗區西北部存在一條基本為南北向的斷層，其與古頁GY03HC井間的距離為1087m，且井周平臺開闊、構造平緩，適合進行水平井組的部署。

4.2 地質錄井技術在水平井組中的應用

4.2.1 在目的層甜點層的應用

甜點層即為深盆氣藏內部儲集物性相對發育的天然氣富集區帶，由英文“sweet spot”直譯而來，捕捉操作的重點在于，可以將地層的實際層位需求作為基礎，針對實鉆井眼的軌跡進行控制，以能夠在設計軌跡上準確提升甜點層中捕捉精度。根據實際情況，提升甜點層中捕捉精度，需要把控以下幾個方面：（1）對鄰井地層資料進行精準比對，以明確甜點層垂深位置；（2）對比現場地層錄井參數及既有資料的相關參數，對比內容主要包括巖屑、色譜、氣測、熱解以及殘余碳分析等多項數據，以明確甜點層位置，之后將鉆井的方位、井斜以及施工過程中實時的隨鉆測井曲線及相關參數均導入到地質導向軟件當中，即能對甜點層上的實鉆軌跡海拔深度進行明確，并且，將該參數與甜點層的層深進行比對，獲取二者差值之后，即可合理調整軌跡中的井斜方位，以提升入靶的精準程度[5]。

4.2.2 水平段實鉆軌跡導向控制要點

因為頁巖油井中的目的層具有十分顯著的細分層數量多且單層厚度較小的特點，所以鉆進的過程中，極易出現靶點分布過多以及鉆出層的情況，為了對此情況進行控制，有必要借助巖屑、色譜、氣測、元素等各項錄井實時參數的變化情況，同時結合電阻率等各項隨鉆測井曲線的變化趨勢，對油層的走勢進行提前預判，并根據實際情況不斷調整鉆進參數，對實鉆軌跡進行有效控制，從而保障儲層鉆遇率與設計要求相符合。

4.3 地質錄井技術在水平井井下復雜預防中的應用

該油田的這一區塊屬于十分典型的頁巖油沉積體系，按照由上至下的順序，地層中的縱向壓力總體上較為復雜，并且油氣水層發育程度較大，鉆完井施工過程中可能出現較多未知因素，所以井筒內出現事故的可能性較大。使用地質錄井技術針對其中情況進行監測，可以同時開展20余項鉆井工程技術參數的持續監控工作，一旦出現異常情況，可以及時發出風險預警，也就可以針對施工過程提供安全保障。在進行工程技術參數持續監控時，監測對象主要包括井深、大鉤懸重、鉆壓、鉆井泵泵沖、立管壓力、轉盤轉速、扭距及變化情況等，通過開展監控，施工中的各項參數可以得到有效維持，也就可以在一定程度上預防異常情況出現，并減少卡鉆、斷鉆具等不良情況，且對于井塌、泥包鉆具等復雜情況，也可及時發出預警[6]。

5 地質錄井技術的發展和展望

5.1 地質錄井技術近幾年的發展情況

近幾年我國油氣勘探及開發工作的發展速度較快，地質錄井技術可以針對油層進行綜合解釋以及評價，所以當前已經成為鉆井過程中的主要技術手段之一，特別是在地質情況較為復雜的區域，通過應用定量熒光錄井技術等各項地質錄井技術，可以提升鉆井過程中的準確性和穩定性，特別是在復雜條件下應用定量熒光錄井技術針對油氣層進行勘探，勘探效率可以大幅度提升。除此之外，信息化管理技術逐漸成熟，地質錄井技術的應用效果可以進一步提升，其應用范圍可以得到進一步拓展。

5.2 地質錄井技術的展望

雖然近幾年地質錄井技術水平以及相關的工作水平不斷提升，但是簡單的路徑資料處理措施已經不能滿足當代石油工程的發展需求，所以需要針對地質錄井技術獲取的資料進行處理，例如采用數據庫管理的形式提升地質錄井資料的標準化和規范化，將其轉化成智能化資料，以提升應用效率，同時也可針對各個地層的模型進行高效開發。除此之外，解釋工作屬于錄井數據采集和資料處理中的重點部分，但是當前存在專業人才數量較少的情況，相關的資料和數據處理工作也未受到充分重視，導致資料的處理和分析工作在整體上呈現出了自動化水平低、格式不統一等問題，也限制了地質錄井資料的應用，所以還需針對其中的參數實施標準化校正，同時不斷培養人才，并加強資料和數據的統一處理工作[7]。

6 結束語

當代油氣勘探和開發工作受到了廣泛關注，地質錄井技術的應用頻率越來越高，為了保障其在鉆井過程中的應用效果，需要首先了解地質錄井技術的基本分類情況和應用順序，再將其應用于實際工程當中，了解應用該項技術時可能出現的各項情況，再根據地質錄井技術當前存在的不足以及油氣勘探開發工作的發展需求，展望行業未來發展，以促使地質錄井技術的應用效果不斷提升。