录井资料在渤海探区钻井工程中的应用研究进展

谭伟雄 尚锁贵 马金鑫 郭明宇 李戈东 徐 昱

(①中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司；②中海石油(中国)有限公司天津分公司)

0 引 言

录井技术是油气勘探开发工作中的一项随钻监测、评价技术，包含了录井信息的采集、处理和应用。通过传感器跟踪钻井施工，获取地下和井场信息，数据具有多样性、连续性和实时性等特点[1]。录井采集的原始数据有50多种，但其衍生的中间数据、分析数据达500多种。随着数据远程传输技术和数据处理技术的发展，从录井资料中提取钻井工程所需的各种信息成为可能。利用录井资料建立连续反映地层特征的各种变化规律能够实现优化钻井，推动技术应用研究，因而得到了普遍重视[2-3]。

自2005年以来，渤海探区综合应用ALS-3录井系统、geoNEXT录井系统、井场信息实时传输系统、井场岩性薄片鉴定、X射线元素录井、XRD全岩衍射录井和PreVue地层压力录井等技术手段，在钻井工程技术服务领域发挥着越来越重要的作用，并具有广阔的发展前景。

1 应用研究方向及范围

随着录井基础理论体系的形成与发展，系统提出了信息采集理论、油气评价理论和工程应用理论，录井在钻井工程服务中的主要内容包括地层压力随钻预测与监测、工程异常预警、有毒有害气体检测与预报等[4]。随着钻井工程异常机理分析及技术应用推广，数学地质方法在钻井工程中得到广泛应用，数据远程传输和处理等技术的进步，推动了基于录井资料的钻井工程应用技术研究快速发展。按照工程录井在钻井工程服务中的主要服务范围和技术应用研究进展，划分了五大应用研究方向(表1)。

表1 录井资料在钻井工程中的应用分类

2 应用研究进展

2.1 地层岩性解释

地层岩性解释需要结合岩石学、地球化学的岩石解释方法，并引入元素俘获测井、岩石薄片鉴定等岩性解释手段，实现地层岩性准确定名，从而修正地层岩性解释模型，提高解释精度。

渤海探区基于录井资料，应用数学地质研究方法，针对渤海潜山多结构、多岩性、多成因的特点，形成了适应渤海探区地质特点的地层岩性解释评价方法。孙哲等[5]运用敏感元素含量交会图方法，建立了3类主要岩性的元素区分图板和火山岩、碳酸盐岩的元素成分命名图板；尚锁贵等[6]通过建立渤海油田元素录井岩性判别函数，提高了元素录井的岩性解释精度；胡云等[7]总结出三大岩类在矿物含量上的差异性规律，筛选出石英、长石、暗色矿物等敏感元素，通过不同矿物交会分析，建立了火成岩、砂泥岩和碳酸盐岩不同岩性特征的图板；阚留杰[8]利用井场薄片岩性鉴定技术准确识别出沙河街组生物碎屑灰岩、古生界灰岩和白云岩、中生界凝灰岩等，切实提高了对地层复杂岩性及疑难层位识别、判断的准确率。

2.2 地层可钻性分析

综合考虑钻压、转速、钻井液性能、钻头类型、水力参数、钻井设备等因素，探索钻井参数与地层参数对钻井速度的影响规律，建立机械比能、功指数、可钻性极值计算模型，用于判断地层的致密程度以及钻头的使用情况。

谭伟雄等[9]引入模糊数学理论将功指数和岩石力学参数有机结合，建立了测录综合评价方法，对潜山储层进行快速识别与评价(图1)；陈迪等[10]通过钻井效率分析软件对机械比能值进行监测，综合判定钻头磨损程度、钻井参数选用的合理性，计算地层岩性的强度；张志虎等[11]针对监测钻头失效、磨损以及钻头泥包等问题提出了功指数在钻井工程中的应用步骤，取得良好应用效果。

图1 渤海探区X井测录综合解释成果图

由于地层具有区域性、局部性和暂时性，方法的推广应用受到了制约，需要不断地更新和修正分析指标，结合地质力学(地应力、岩石力学)、地层压力、水力学和钻柱振动的深入研究，扩大在钻井效率监测、钻头磨损监测、钻头泥包监测等钻井工程中的应用范围。

2.3 地层压力随钻监测

异常压力的成因和保存机理是异常压力随钻监测的理论基础，异常压力理论和随钻监测方法的选择为地层压力监测的关键要素。另外，钻井液性能变化直接反映井下地层变化情况，实现对钻井液表征参数的实时监测能够及时判断地层压力的变化。

毛敏等[12]论述高温高压特殊录井条件下，基于监测软件的更新，结合随钻测井资料进行随钻地层压力监测；谭伟雄等[13]在综合研究异常高压形成机理的基础上，编制地层异常高压分布图，指导作业现场基于气测录井、dc指数录井、PreVue地层压力录井等技术手段，开展地层异常高压的监测和预测；郭东明[14]采用地层压力监测技术，利用dc指数、声波时差及地层孔隙压力等曲线数据对大套泥岩段地层进行了精细对比，通过泥岩段内部细微参数变化发现本井与邻井的层位关联与差异。

2.4 钻井工程监控与预警

井下复杂情况的识别和监测技术取得快速发展，逐步向信息化、智能化和自动化方向发展，监测和诊断系统得到广泛应用。钻井工程监控与预警系统整体方案的实现，需要综合录井与地质工程、地球物理、信息工程等学科综合应用，发展配套解释应用软件和综合信息平台，对钻井全过程进行监控。

陈迪、倪朋勃等[10，15]论述了Thema智能分析软件根据各项参数智能分析钻井工程情况，诸如通过钻具振动、钻井效率、井眼清洁情况、同步事件等进行智能分析，实时分析钻头磨损、钻具磨损、井眼清洁、压力平衡等情况，并提出合理化建议；袁洪水等[16]论述钻井实时监测与分析系统的建设与应用，利用远程实时数据进行钻井施工措施和钻井参数优化与分析、实时技术决策；和鹏飞等[17]利用E-Drilling、Landmark、Drillwoks等软件的相关计算模型，结合已钻老井数据，对该井下步作业中的摩阻、水力、地层压力等参数进行模拟预测。

2.5 综合信息平台建设

渤海探区通过井场信息动态数据库开发，建立数据标准和规范，实现了井场数据高效、统一的存储、管理。搭建实时数据传输及远程支持系统，实现了远程井场信息的实时可视化(图2)；开发终端信息发布平台，在即时通信的基础上，提供作业汇报、备钻跟踪、专业计算等应用服务。

图2 渤海探区远程数据实时传输系统

信息采集和信息处理技术得到快速发展，集成化信息应用平台开发急需融合地质资源与地质工程、电子科学与技术、计算机科学与技术等多学科知识，加快大数据、智能化技术的引入和综合应用，形成完善的商业化应用平台。综合信息平台和商业化应用平台快速发展对推动录井学科建设、促进录井技术进步具有重要作用，是录井学科快速发展的主要方向。

3 结论与建议

(1)依托于数学地质理论和综合信息平台的建立，加强信息采集技术、数据挖掘技术和计算机技术融合，促进录井基础理论体系和技术服务体系的形成与发展。当今地质力学、工程力学、地球化学、信息工程等多学科交叉，以及录井装备技术的发展，扩大了录井资料在钻井工程中的应用研究范围。

(2)综合录井的研究对象包括地层岩石、地层流体、钻井工艺、循环介质等，录井参数信息多源，国内外学者根据录井资料与地层信息的相关性，不断开发集成的数据采集、筛分、标准化和数据分析系统，扩大了录井资料在区域之间的钻井工程应用研究成果的推广，并在岩性解释、地层可钻性分析、地层压力监测与预测、钻井工程监控与预警和综合信息平台建设等方面取得了丰硕的成果。

(3)录井资料在钻井工程中的应用向自动化、智能化方向发展，离不开录井软、硬件装备的研发和商业化应用。对集成化的应用平台的开发，加快信息技术的引入和综合应用，建设完善的录井综合信息平台(信息采集、信息处理、信息应用)，是推动录井资料在钻井工程应用研究快速发展的重要方向。