南海深水综合录井关键技术研究

李建周，关利军，蒋钱涛 孙金山，李 建，朱玉军 （中海石油 （中国）有限公司深圳分公司，广东 深圳518067）

南海深水综合录井关键技术研究

李建周，关利军，蒋钱涛 孙金山，李 建，朱玉军 （中海石油 （中国）有限公司深圳分公司，广东 深圳518067）

深水钻探巨大的成本压力和极高的作业风险决定了综合录井在深水钻探中的重要地位。由于水深的影响，深水综合录井具有深度精确跟踪困难、迟到时间难以准确确定以及气测值偏低等特点。经过研究对比，确定了geoNEXT智能化录井系统、FLAIR流体识别系统、Prevue实时压力录井系统等作为深水录井的组合技术，无论在发现油气层还是工程实时监测方面均取得了良好效果。

深水；综合录井；智能化录井；流体识别；压力录井

目前世界深水区域已探明可采储量达60×108t油当量，潜在可采资源量约137×108t油当量。我国南海是世界四大油气聚集地之一，石油地质储量约为 （23～30）×1010t，占我国油气总资源量的1/3，其中70%蕴藏于1.537×106km2的深水区［1，2］。但我国在深水油气勘探领域仍处于起步阶段，近几年主要以对外合作的模式在南海展开深水钻井，2012年我国自主设计的海洋石油981深水钻井平台正式投入运营，标志着我国深水自营钻井作业的正式开始。

综合录井在钻探作业中主要有发现油气和避免工程风险两大作用，而深水钻探巨大的成本压力和极高的作业风险决定了综合录井在深水钻探中的重要地位。水深的增加对综合录井技术提出了更高的要求，经过几年的深入研究，逐渐形成了一套完整的具有南海东部深水特点的综合录井技术。

1 深水综合录井的特点

1）深度跟踪是否准确是综合录井的基础。由于水深的增大，深水钻井平台极易受到波浪、潮汐、海流的影响而产生较大幅度的摇摆、升沉、漂移等运动，深度容易出现较大误差［3］。

2）迟到时间确定困难，岩屑录井代表性较差。深水钻井作业中，隔水管长度及直径大 （图1），钻井液在上返过程中，因隔水管环空体积发生变化而使其稳定上返被打乱，对迟到时间产生严重影响。此外，为加速钻井液及岩屑在隔水管中的上返，防止岩屑在隔水管底部 （位于泥线附近）堆积以及预防水合物的形成，需在防喷器处增设增压泵辅助钻井液循环［3］。增压泵的运用改变了钻井液在隔水管中的总排量及流动状态，使防喷器以上的岩屑发生混乱，进一步扰乱了岩屑的稳定返出。由于这些问题的存在，不但直接影响了迟到时间的确定，也严重降低了岩屑录井的代表性。

图1 深水钻井液循环示意图

3）气测录井值偏低且组分可能不全。由于隔水管较长且暴露在海水中，受海底低温环境及海水流动散热作用的影响，使得返出的钻井液温度较低。低温使钻井液的流变性发生变化，影响气体的脱出而导致气测值偏低；低温改变了气体在钻井液中的状态，使一些气体组分无法脱出而导致气测组分不全或气测值很低；钻井液出口温度变低，在地层含气量的标准化计算中导致地层含气量值偏低。

4）油基钻井液的使用严重干扰荧光录井。为了保证井下安全，深水钻井大多采用油基钻井液，造成岩屑污染，导致真假荧光难以辨别，对轻质油的判别更加困难。

5）由于地层上覆压力较小，导致钻井压力窗口很窄，工程风险极大。因此，深水钻井中对压力的预测就显得尤为重要。

由此可见，考虑到深水钻井的高风险、高成本，为钻井工程提供各种工程参数的监测，并及时预报井喷、井漏、钻具刺漏等工程异常是综合录井的另一个重要任务。

2 深水综合录井技术

针对上述深水录井的特点，需要采取相应的技术加以解决，而相应的技术最终要以某种录井系统及设备来实现。经过多年的研究、对比及应用，最终选定了geoNEXT智能化录井系统、FLAIR流体识别系统、Prevue实时压力录井系统来解决相应的问题。

2.1 geoNEXT智能化录井系统

geoNEXT智能化录井系统是Geoservices地质服务公司在ALS的基础上研制的新一代录井系统。该系统在硬件方面具有操作简单、可连接传感器数量多、数据质量高、兼容性强、信噪比高、抗干扰能力强等特点，它具有动态、灵活和可靠的传感器自动诊断系统，可以连接多达156个不同类型的传感器，可用WIT0接收如LWD、MPD等第三方数据。这些硬件方面的优势，可实现快速决策。

2.1.1 深度跟踪和迟到时间计算

geoNEXT采用光编码传感器和潮汐补偿传感器来平衡深度的影响，从而可实现井深测量的精确，甚至可达0.1m/点。该系统采用全新的水马力程序，能够设置更多数量的钻井液泵、增压泵，采取分段计算迟到时间的方式，根据隔水管上、下不同的上返速度准确计算迟到时间，为气测和岩屑的正确归位打下了良好基础。

2.1.2 气测录井

系统标配的气体设备为 “RESERVAL气体分析系统＋GZG恒流脱气器”。GZG恒流脱气器在任何时候均能够实现定量抽取钻井液进行脱气，从而消除了开启增压泵对脱气量的影响。另外，在接立柱时，该系统可实时自动监测单根气大小；在正常钻井时，可通过对钻井液进出口气测值的同步校正，得出钻井液中真实的气体含量 （图2）。

2.1.3 工程异常预报

该系统具有Flowback监测的功能。停泵时，常规录井系统对钻井液的检测始终停留在质的反映上，而geoNEXT系统不仅可对钻井液池实时检测，还能智能量化检测钻井液的回流。该系统具有多种智能报警模块，可根据各工程门限设置警报，对经常发生的诸如钻具刺漏、钻头泥包、堵水眼、钻具振动和黏滑、钻井液漏失与增溢等各种钻井复杂情况进行有效监测与识别。

2.2 FLAIR流体识别系统

FLAIR流体录井是一种在地面上从钻井液中提取流体进行连续分析，来评价地层流体性质的技术。其最大的优点是实时、连续地实现对油气层的早期快速评价，在复杂和深水环境下可迅速、正确地决策［4］。

图2 geoNEXT进出口气测自动校正图

FLAIR录井系统采用的脱气器可实现定量恒温脱气，不但能够保证吸入定量的钻井液，而且能够保证脱气时处于恒温状态，从而保证了脱气条件的一致性；从脱气器脱出的气体可负压传送至检测系统中，保证了C5～C8组分的顺利传送；采用双气路设置，同时检测钻井液的出、入口气体，可准确确定钻井液中的气体增量；根据实际需要，可以选择检测烃和非烃类物质，分析周期75～90s；分辨率比Reserval大幅度提高；该系统还可对作业过程全程实时跟踪，通过软件自动表明所测数据的质量情况。

2.2.1 FLAIR实时流体检测

深水录井中钻井液出口温度比井底低约20～30℃，低温对钻井液脱气影响较大，常规录井系统只能分析出C1～C5组分。而FLAIR录井系统可实现在加热恒温、恒容、恒速条件下对钻井液中的溶解气进行全脱分析，分析范围为C1～C8组分，同时还能分析芳香族中的苯、甲苯等 （图3），并对其进行定量评价，比常规录井获得更多、更好的资料。

2.2.2 FLAIR油气层评价

FLAIR流体识别技术除能够对油气层进行定性评价外，还可以利用组份比值识别生物降解作用、通过多井对比进行储层连通性及盖层封堵性研究、利用芳香组份进行油源分析等，也可评价储层含烃丰度、识别水淹层、判断油气藏类型等。因此，FLAIR流体录井技术在识别地层孔隙中流体类型、研究油气成藏条件和演化规律上具有明显的优势，尤其是常规电测对于如 “三低”等特殊油藏的解释存在一定困难时，FLAIR资料的应用是一项十分重要的补充，其价值必将在今后的勘探开发过程中得到更加充分的体现。

2.3 Prevue实时压力录井系统

深水钻井作业中，地层孔隙压力梯度与破裂压力梯度之间的窗口异常狭小，极易造成当量循环密度或关井后的井内压力大于破裂压力 （图4），从而可能导致严重的钻井事故。

Prevue是一套用于评价地层孔隙压力梯度和破裂压力梯度的录井系统，主要是应用于钻井现场进行地层压力梯度的监测与计算，也可用于钻前单井压力梯度分析。该系统综合了现代有关地层压力梯度评价的几种方法和技术，来进行实时压力梯度评价。运用地层压力建模软件提供的实时压力信息优化套管程序、优化钻井液密度及循环当量密度来避免如卡钻等井下复杂事故，降低作业成本，提高作业效率。

图3 常规气测资料与FLAIR气测资料对比

3 结 语

实践证明，这套录井组合技术对于南海深水钻探具有较好的适应性，在发现油气层以及工程实时监测方面均取得了良好效果。随着海洋油气勘探水深的加大，深水综合录井所面临的环境越来越复杂，探寻新的、更有效的综合录井技术组合，以确保深水油气勘探在安全、高效的前提下及时发现、评价油气层，并为钻井作业提供更好的工程服务。

图4 破裂压力梯度的窗口随水深的变化关系

［1］孙清.中国深水海域油气及相关资源勘探开发进展及关键技术［J］.中国海洋大学学报，2005，35 （6）：1049～1052.

［2］陶维祥，丁放，何仕斌，等.国外深水油气勘探评述及中国深水油气勘探前景 ［J］.地质科技情报，2006，25（6）：59～66.

［3］庞茂昌，郭明宇，邓强，等.深水钻井对综合录井的影响因素探讨 ［J］.录井工程，2008，19 （4）：73～76.

［4］李建周，蒋钱涛，孙金山，等.深水综合录井新技术及应用［A］.首届中国石油工业录井技术论文集 ［C］.东营：中国石油大学出版社，2011.170～180.

Key Technology of Integral Mud Logging in Deepwater of South China Sea

LI Jian－zhou，GUAN Li－jun，JIANG Qian－tao，SUN Jin－shan，LI Jian，ZHU Yu－jun（Authors＇Address：CNOOC Limited－Shenzhen，Shenzhen518067，Guangdong，China）

The huge cost and high risk of deepwater exploration determine the importance of integral mud logging technology.Mud logging service has the characteristics of very difficult to track the depth and determine the lag time，low gas value for detection.It＇s found that the integrated geoNEXT smart logging system，FLAIR real time fluid logging technique，Prevue real time pressure logging technique play an very important role in reservoir identification and drilling monitoring，they obtain good application effect in real－time detection.

deepwater；mud logging；smart logging；fluid identification；pressure log

TE142

A

1000－9752（2012）08－0053－04

2012－03－20

国家科技重大专项 （2008ZX05056）。

李建周 （1954－），男，1982年大学毕业，高级工程师，现主要从事油气勘探作业管理工作。

［编辑］ 宋换新