气体介质条件下测井项目优化选择分析

段云峰,程建,杨鸿飞,陈进

(中国石油川庆钻探工程公司测井公司,重庆400021)

气体介质条件下测井项目优化选择分析

段云峰,程建,杨鸿飞,陈进

(中国石油川庆钻探工程公司测井公司,重庆400021)

气体介质下测井项目优化的问题日益突出。针对各种测井仪器测量原理及受气体介质的影响因素分析,得出自然伽马、感应、核磁共振以及井径、井斜、井温等测井项目在气体介质条件下测井可以正确反映地层信息并较好地进行储层解释,是获取孔隙度信息、确定产气层位的最佳测井方法,应成为气体介质下测井项目的优化选择;双侧向、电阻率成像、地层倾角、自然电位、声波、补偿中子等测井项目不适用于气体介质测井;岩性密度测井在井眼规则条件下适用于气体介质下测井,在井眼不规则的情况下受影响较大,不适用于气体介质条件下测井。

气体介质测井;测井方法;优化;测井解释

0 引 言

气体钻井是指钻进过程中井筒内循环介质为气体的钻井方法。气体钻井技术在国外应用已相当广泛,主要用于加快钻速、发现和保护气层,在低压破碎地层用气体钻井以解决长段井漏的钻井问题。四川盆地的低孔隙度、低渗透率碎屑岩储层采用常规钻井、常规测井方式极易造成储层污染,完井试油产量低且不容易发现储层。从2004年起,在川南河包场地区开始进行氮气(天然气)钻井和测井,在气层发现和气层保护方面取得了显著效果。作为相关的配套技术,气体介质测井存在不少技术难题,主要表现在部分测井方法不适应气体介质。本文通过现有测井方法对气体介质适应性的分析,总结出了一套行之有效的气体介质测井系列优化方案,目前已在生产中使用。

1 气体介质对各种测井仪器的影响因素分析

1.1 井径、井斜、井温

井径的测量是井径臂张开的大小与井筒内介质无关;井斜测量的是定井眼的井斜、方位,是根据刻度后的井斜仪器内的导航包确定的,也与井筒介质无关;井温测井主要反映地层的温度梯度变化,不受井筒内介质的影响,因此也与井筒内介质无关。很明显井径、井斜、井温的测量原理及过程与井筒介质均没有关系,因此,气体介质条件下井径、井斜的测量不会受影响。

1.2 放射性测井影响因素分析

(1)自然伽马测井。自然伽马反映的是仪器周围介质的所有放射性核素的总效应。因此,井筒内的介质对自然伽马测井的影响较小,分析认为,如果钻井介质不存在高放射性或吸纳放射性的情况,对自然伽马影响可以忽略[1],故在气体介质条件下可以测量自然伽马测井。

(2)补偿中子测井。补偿中子测井测量的是长、短源距探测器所探测的热中子的计数率,其过程是将所测的长、短源距探测器计数率的比值经过一定方法转换成中子孔隙度。

从测量原理上似乎没有涉及井筒介质的问题,但由于补偿中子测井存在一个很特殊的现象,即气体的挖掘效应。因此,当井筒介质全为气体介质,挖掘效应将会非常大,会造成实测中子信息受到显著影响[2],不符合地层特征,故进行补偿中子测井无意义。

(3)岩性密度测井。在进行岩性密度测井时,由于发射源除贴井壁一面之外完全被屏蔽。当井径规则时,探测器的计数率基本不受井筒内的介质的影响,只取决于源的强度和源距的大小,测量结果与泥浆条件时差别不大;但当井径不规则时,由于密度测井需要贴井壁测量,其探测范围较小,测量值反映的是仪器探测范围内介质的平均值,因此,气体介质条件下的测量结果比泥浆或原油条件时要低得多,因为气体的密度比泥浆或原油的密度低得多,这样会造成密度值严重失真。

1.3 声波测井

所有的声波测井都涉及到声波的传播路径的问题。当井筒介质由液体换成气体后,由于声波在气体介质中的传播速度比泥浆或原油等介质的传播速度低得多,造成声波时差测井将无法准确探测到声波首波[3],造成声波跳波严重,使其无法获取准确的地层信息,故空气介质条件下不能进行声波测井。

1.4 侧向测井及自然电位测井

(1)侧向测井。根据侧向测井的基本原理[4],当钻井介质为气体时,将不存在泥饼、冲洗带、侵入带,而一般认为气体介质不导电,此时泥浆电阻率Rm=∞;接地电阻率 Rg=∞,这样就相当于在仪器与地层之间形成了一个绝缘环,主电极发射的电流不能经井眼、地层与测量电极形成有效的导电回路,根本无法进行双侧向测井的测量。

其他电法测井如电阻率成像测井、地层倾角测井等,其测井方法与侧向测井原理相似,其测量条件都要求满足井筒介质导电的基本条件,因此,在气体介质条件下该类测井仪器无法测井。

(2)自然电位。自然电位是由于井筒水基泥浆与地层接触时发生阳离子交换而产生的,从自然电位产生机理上,在以气体为钻井介质的情况下不会产生自然电位,因此自然电位测井在气体介质条件下不可行。

1.5 感应测井

感应测井是利用电磁感应原理测量地层电导率,是专门为井筒介质为油基泥浆而设计。泥浆电阻率越小,电磁波在泥浆中的衰减越大,测量的信噪比越小,资料置信度越差;反之,效果越好[5]。如果井眼介质是气体介质,则相当于 Rm=∞,此时可以认为井筒为气体介质其测量效果最好。

1.6 核磁共振测井

核磁共振测井原理与感应测井相似,一般认为井眼泥浆电阻率越小,对天线发射的射频脉冲的衰减越严重[6],在井眼介质为气体时,因为气体介质不导电,因此,对天线发射的射频脉冲造成的衰减就非常小,这样,通过适当刻度可以得到比泥浆介质更好的结果。

2 气体介质条件下的测井系列优化选择

根据上述对测井仪器原理的分析,结合在BQ1井在原油介质测井和空气介质测井的对比图可看出(见图1、图2),自然伽马、井径、阵列感应基本一致,符合地质及储层评价要求,但补偿中子、补偿声波气体介质下的测井明显不对,不适用于气体介质测井。井温曲线在气体介质与液体介质(泥浆或原油)所表现的特征有显著不同。在气体介质下当储层产气的情况下,由于气体膨胀吸热,产生了冷却,使温度下降,井温测井曲线产生负异常;而在原油介质下没有该项特征。因此,在气体介质条件下其他曲线不能有效寻找出气层位的情况下,可根据井温曲线异常情况准确确定产气层段。

根据以上对比情况得出以下结论(见表1)。

图1 BQ1井气体介质与原油介质测井曲线对比图

图2 BQ1井气体介质与原油介质感应测井曲线对比图

表1 气体介质条件下测井项目适应性分析表

(1)以井筒液体介质为测井基础的测井仪器,如双侧向、电阻率成像、地层倾角、自然电位、声波测井、补偿中子测井不适用气体介质测井。

(2)岩性密度在井眼规则条件下适用于气体介质下测井,在井眼不规则的情况下受影响较大,不适用于气体介质条件下测井。

(3)井径、井斜、井温、自然伽马、感应、核磁共振测井适用于气体介质下测井。

3 测井系列优化后的应用效果

3.1 优化后的测井系列可满足基本的测井地质要求

(1)井径、井斜2个测井项目可解决井身质量问题。

(2)自然伽马及自然伽马能谱测井能够满足测井评价中地层泥质含量的计算。

(3)阵列感应测井在气体介质条件下能够获得可靠的地层电阻率。

(4)核磁共振测井可以获得地层孔隙度信息,为储层评价提供准确的孔隙度资料。

(5)当储层产气的情况下,由于气体膨胀吸热,产生了冷却,使温度下降,井温测井曲线产生负异常。因此,在气体介质条件下其他曲线不能有效寻找出气层位的情况下,可根据井温曲线异常情况准确确定产气层段。

3.2 实际优化应用效果

BQ1井是天然气介质条件下的测井,该井中测产气1.29×104m3/d;但录井无法找到储集层和出气位置。根据井温测井可在气体介质中可准确找到出气段的特征,制定了测井项目优化设计,测量项目为井径、井斜、自然伽马、阵列感应和井温,认为可达到地质要求。测井后,根据井温曲线在1 634 m、1 610 m处出现明显低温异常,确定 1 606.8～1 612 m、1 630.5～1 637.6 m为主要产气层(见图1),准确找到了该井的产气位置。

图3 BQ1井须二段气体介质测井解释图

图4 U7井沙二段气体介质测井解释成果图

U 7井是一口注水井(见图4),测井时为空气介质测井;地质上的主要任务是找到孔隙发育段决定注水层位,根据核磁共振测井可以在气体介质下准确获取地层孔隙度的情况,设计了以核磁共振为主的测井系列,即自然伽马、井径、井斜、阵列感应、核磁共振测井项目。

测井后依据核磁共振的测井孔隙特征分析,在1 965～1 977 m核磁共振总孔隙度及有效孔隙度较大,约为7%左右,是理想的注水层段。据此向油田公司建议该段为主要的注水层段,最终注水获得成功,取得理想效果。

4 结 论

(1)在气体介质条件下测井,依据测井仪器性能,可以测量的项目为井径、井斜、自然伽马、感应测井、井温测井、核磁共振测井、岩性密度测井。

(2)根据目前研究成果,在气体介质条件下,核磁共振测井是获取孔隙度的最佳方法;井温测井是寻找出气位置的最佳测井方法。在气体介质条件下核磁共振和井温测井是非常重要的测井项目,建议均设为必测项目。

[1] 黄隆基.放射性测井原理[M].北京:石油工业出版社, 1993.

[2] 雍世和,张超谟.测井数据处理与综合解释[M].东营:中国石油大学出版社,1996.

[3] 楚泽涵.声波测井原理[M].北京:石油工业出版社, 1993.

[4] 张庚骥.电法测井[M].东营:中国石油大学出版社, 1996.

[5] 张美玲.高分辨率阵列感应井眼校正技术[J].测井技术,2006,30(5):404-407.

[6] 肖立志,柴细元,孙宝喜,等.核磁共振测井资料解释与应用导论[M].北京:石油工业出版,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 文献标识码:A

段云峰,1977年生,工程师,从事测井资料采集和评价工作。

2010-06-09 本文编辑 李总南)