碳酸盐岩储层钻井液漏失情况下流体性质识别方法研究

侯振学，宋光建，韩东春，王冬冬，张 璋，刘世伟

(1 中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,河北廊坊 065201；2.中国石油新疆油田公司)

碳酸盐岩储层钻井液漏失情况下流体性质识别方法研究

侯振学1，宋光建2，韩东春1，王冬冬1，张 璋1，刘世伟1

(1 中海油田服务股份有限公司油田技术事业部,河北廊坊 065201；2.中国石油新疆油田公司)

碳酸盐岩储层裂缝、孔洞发育，钻井过程中钻井液漏失严重，导致油气层电阻率降低，利用测井资料判别储层流体性质的难度大;对钻井液漏失的成因及钻井液漏失对电阻率的影响进行了研究，并通过对大量漏失井段的漏失量、测录井特征进行分析，总结了交会图法、泥浆电阻率法、录井气测分析法三种适用于钻井液漏失情况下的流体性质判别方法。在实际工作中将这三种方法结合，可有效地识别碳酸盐岩储层流体性质。

碳酸盐岩储层；钻井液漏失；流体性质识别

碳酸盐岩储层受后期成岩作用及构造作用影响较大[1-3]，孔洞、裂缝非常发育，在钻井过程中往往出现钻井液漏失。在实际工作中，测井解释评价储层流体性质主要依靠电阻率，在碳酸盐岩储层中主要为双侧向测井电阻率[4-5]。然而，双侧向测井探测范围相对较浅，在钻井液漏失的情况下，所测电阻率为泥浆与地层流体混合电阻率甚至全部为泥浆电阻率，造成油气层电阻率明显降低[6-7]，而且在钻井液漏失的情况下，为了降低测井过程中的风险，测井项目较少，这就对测井流体性质识别造成了很大的影响。这种情况下的流体性质识别目前国内外尚无相关研究，因此，本文以X地区奥陶系碳酸盐岩储层为例，针对钻井液漏失情况下的流体性质如何识别展开研究。

1 漏失成因分析

造成钻井液漏失的原因，除了泥浆密度较高、钻速过快等工程原因之外[8-9]，与地层自身的原因也是分不开的。本文根据钻井、录井及测井资料，结合前人研究成果[10-12]，根据地层因素将钻井液漏失分为以下三种类型。

(1)渗透型漏失：漏失量较小，一般在几方至十几方左右，漏速较慢，一般小于5 m3/h。根据常规测井及成像测井资料分析，这种情况下孔隙度相对较小，一般小于5%，孔隙类型主要为孔隙型储层， 在成像测井资料上主要呈暗色斑状特征。

(2)裂缝型漏失：通过成像测井资料分析，天然裂缝和泥浆压裂缝发育的地层往往造成钻井液的漏失。受多期次构造运动及溶蚀作用影响，天然裂缝多与地层孔洞沟通，造成泥浆大规模漏失，一般100～1000 m3，漏失速度较快，一般大于10 m3/h；而泥浆压裂缝多发育在致密灰岩层段，漏失规模较小，一般小于100 m3。天然缝和泥浆压裂缝在成像测井上很容易识别，天然缝主要呈暗色正弦线，泥浆压裂缝主要呈对称分布的暗色直线，延伸较长。因为泥浆压裂缝多发育在非储层段，因此本文指的裂缝型漏失主要是指天然裂缝引起的钻井液漏失。

(3)溶洞型漏失：主要由成岩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。在漏失的同时，往往伴随着钻头放空、钻时降低等情况。常规测井表现为明显扩径，声波时差、中子测量值大幅增加，密度值大幅降低，孔隙度多大于10%；成像测井上主要呈暗色块状特征。

2 钻井液漏失对电阻率的影响

在没有钻井液漏失的情况下，碳酸盐储层中的流体性质通过电阻率可以较好识别[13-14]。以X地区奥陶系碳酸盐岩储层为例，油气层电阻率较高，一般大于100 Ω·m，而含水层电阻率一般小于100 Ω·m，纯水层电阻率基本在10 Ω·m以下。但是在钻井液漏失的情况下，如果依靠这种解释经验，往往会造成解释结论的错误。以XA井为例(图1)，该井在钻至6410.00 m时，漏失钻井液1 240 m3，电阻率为30～60 Ω·m，如果不考虑钻井液漏失的影响，很容易将该层解释为含水层，但是该井后期试油证实流体为纯油气层，不含水。

图1 XA井漏失井段电性特征

通过对该地区漏失层段电阻率进行统计，渗透型漏失对电阻率影响较小，电阻率多在100 Ω·m以上，一般不影响流体性质识别。但是对于溶洞型和裂缝型漏失，油气层电阻率明显较低，多小于100 Ω·m，含水层电阻率也在近似的电阻率范围，这样就对流体性质识别造成了一定的困难。

3 流体性质识别方法

通过以上的研究可知，在发生溶洞型和裂缝型漏失时，根据电阻率很难探测到原状地层信息。如果不考虑漏失的影响，很容易将油气层错误地解释为含水层；如果考虑漏失的影响，如此低的电阻率也无法判断储层是否含水，给流体性质评价带来很大困难。

3.1 交会图法

交会图法是测井识别中常用的一种方法[15]，通过对不同参数进行交会，可以发现不同流体性质的分布规律。通过对测井前钻井液漏失量与深侧向电阻率进行交会(图2)，可以发现油气层与水层具有不同的分布规律。

对于水层，因其矿化度较高，不论漏失量多少，电阻率一般小于10 Ω·m，含水层电阻率一般10～20 Ω·m；而油气层，在发生漏失时，电阻率普遍要降低，一般电阻率随漏失量增加而降低，漏失量小于100 m3时，电阻率大于100 Ω·m，受影响较小；在漏失量100～1000 m3时，电阻率20～100 Ω·m；在漏失量大于1000 m3时，电阻率低于20 Ω·m，与含含水层在相似范围内。因此，依靠电阻率很难识别流体性质，需要结合其他方法。

图2 X地区漏失井段漏失量与电阻率交会图

总结发现，漏失量与地层流体的可压缩性有关，气层的可压缩性较强，油层次之，水层最差，因此纯水层漏失量低，一般小于200 m3，而油气层漏失量较大(图2)。通过对漏失量与产气量进行交会(图3)可看出漏失量与产气量具有明显的正相关性。漏失量较小时说明储层流体可压缩性较差，当漏失量较大时，说明储层以可压缩性流体为主，这在一定程度上可以辅助流体性质判断。

图3 X地区漏失量与产气量关系

3.2 泥浆电阻率法

泥浆电阻率测井(WRM)是碳酸盐岩储层测井项目中的必测项目，多与双侧向测井一起测量，以往在识别流体性质方面并未引起重视。通过研究发现，当储层发生漏失，钻井液进入储层，必然有一部分地层流体被替换进入井筒，地层液体与井筒流体交换使得泥浆电阻率出现变化。可直接测量出不同深度点的井眼泥浆电阻率值，流体性质不同，造成泥浆电阻率反应不同。通过对X地区漏失井段泥浆电阻率统计并结合测试情况分析，发现以下规律，可对流体性质识别提供帮助。

(1)当储层为油气层，油气进入井筒，使得井筒内泥浆电阻率局部范围内迅速升高。以XL井为例(图4)，该井在钻至6 079 m时，发生钻井液漏失，至测井前累计漏失485 m3。该井泥浆电阻率在漏失点附近迅速升高，说明地层油气进入井筒。后期该井段试油证实为油气层。

(2)当储层为水层，地层水进入井筒，使得井筒局部范围内的泥浆电阻率快速降低。以XM井为例(图5)，该井在钻至6 184 m时，发生钻井液漏失，至测井前累计漏失185 m3。该井泥浆电阻率在漏失点附近快速降低，说明地层水进入井筒。后期该井段试油证实为水层。

图4 钻井液漏失情况下油气层泥浆电阻率特征

图5 钻井液漏失情况下水层泥浆电阻率特征

(3)当储层为含水油气层或者油水同层，油水混合流体进入井筒，由于油气水的分异作用，储层顶部泥浆电阻率升高，储层底部的泥浆电阻率局部降低。以XN井为例，该井在钻至6 801 m时，发生钻井液漏失，至测井前累计漏失45 m3。该井泥浆电阻率在储层顶部有一定升高，底部降低，说明上部主要为地层油气进入井筒，下部为地层水进入井筒。后期该井段试油证实为油水同层。

3.3 气测录井分析法

录井气测是一种直接测量地层中天然气含量及组成的地球化学测井方法[16]。通过对大量漏失井气测总结发现，在钻遇储层发育段发生井漏时，无论是油气层还是水层均有一定气测显示，但两者气测显示从气测形态、烃比值等方面具有明显差异。油气层气测全烃值高，组分全，气测形态为箱状，重烃相对含量较稳定，烃比值幅度差异稳定变化；水层或含水层气测全烃值有高有低，气测形态一般为尖峰状或指状，烃比值不稳定。

利用对气测显示形态、重烃含量、烃比值等录井气测信息进行分析，可以作为一种非常有效的辅助手段，来判断漏失井段储层流体性质。另外，录井过程中的泥浆氯离子含量突然上升、地层返出盐水、泥浆电导率上升等情况都可以辅助判别储层含水。

4 结论

碳酸盐岩储层受后期成岩作用及构造作用影响大，孔洞缝发育，钻井过程中易出现钻井液漏失现象；钻井液漏失造成油气层低阻，对测井解释过程中的流体性质识别造成很大影响。通过对X地区奥陶系近百口井漏失层段测井、录井资料的详细研究，总结了交会图法、泥浆电阻率法以及录井气测法对流体性质进行识别，可以有效的识别油气层及水层。在实际工作中将这三种方法结合，获得了很好的效果，对当前碳酸盐岩储层的测井解释具有指导意义。

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编辑：李金华

1673-8217(2015)02-0126-04

2014-09-29

侯振学，硕士，1986年生，2011年毕业于西南石油大学矿产普查与勘探专业，主要从事测井解释及储层评价等方面的研究工作。

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