新型技术在石油地质勘探中的应用

李岳

（中海艾普油气测试（天津）有限公司，天津 300452）

1 引言

如今，人们对油气资源的需求量逐年递增，只有加大石油开发力度，提高油量预测精准度，才可以提高石油开发效率，利用技术优势，为后续施工作好铺垫。基于此，文章结合可视化技术，利用光纤矢量水听器，做好测井工作，判断油源位置和油源方向，之后使用录井技术和钻井技术，完成地质勘探和石油开采工作，为施工人员提供帮助。

2 石油地质勘探过程

从本质上讲，石油勘探就是指利用所有现行科技手段，探究地下地质状况，查明油气资源分布情况，确定石油资源集聚的有利地区，预测石油含量和产出能力，在整个地质勘探过程中，主要分为两个阶段，分别为：

第一，调查阶段。技术人员根据地面地质调查情况，结合地球化学探测调查法，了解地质概况，初步查明储油条件、地质构造单元、大体构造轮廓、含油远景，分析岩相厚度变化特征，在判定石油有利聚集地区之后，进行详细调查，研究组成构造带的地层剖面，分析石油埋藏深度，根据油藏保存条件，查明该地质条件下的水气油概况。

第二，勘探阶段。主要利用钻井探井技术，对前期的预测进行验证，探明油藏边界，进一步开辟生产试验区，算准储量。主要勘探方法为地质法、地球化学法、地球物理法和钻探法[1]。

3 石油地质勘探技术

3.1 现行技术

3.2 新型技术

为提高石油勘探精准度和开采的安全性，研究人员加大科技创新力度，做好重大关键勘探技术展望，创新石油地质勘探路径，例如，利用三维地震模拟方法，结合计算机仿真技术，通过地下成像，利用盆地模拟、油藏模拟、含油气系统模拟等多种方法，对地质层石油形成、运移和聚集进行深入研究，实现工程设计、力学研究、数据组织等方面的质的飞跃。从2020年以来，膨胀套管技术在石油地质勘探中的应用越来越广泛，例如，壳牌科技研究公司已经证实利用该技术可以突破深度井下作业限制，并且如今已经广泛应用于大型油气田钻井勘探中，如大庆油田和胜利油田。此外，当前石油地质勘探中，利用四维检测方法，在继续做好成熟配套技术的基础上，逐步向一体化勘探迈进，坚持陆地和海洋两条路径协同发展，以此满足石油勘探需要。以上提到的新型技术发展前景广阔，具有极大的商业潜力，可以提高地质勘探的精准性和安全性，实用性更强。

4 石油地质勘探工作中新技术的应用

4.1 地质评价方面：利用X 射线分析石油储存物性

在石油勘探之前，技术人员需要一套完整的规范流程和技术方法来回答基础地质问题，如油气性质和有机质耦合关系、岩石层物理条件、岩石矿物成分、地质可动性等，以此对地质进行快速评价，解决油气散失性、页岩非均质性等技术难题。因此在现场决策部署之前，应该结合探井现场实验[2]，重点关注地质储集性、脆性矿物含量、含油性热演化程度等指标，本文以页岩油开采为例，在开采之前，为保证含油性评价更为真实准确，应该对本次施工项目进行细化评价，主要分为以下几个方面，如表1 所示。

表1 页岩油开采地质评价

在样品取样流程中，首先应该解剖岩心，冷冻后48 h 切出1/3，利用伽玛能谱扫描，剩余2/3 再切出1 cm 的小条，切好后岩心送回样品处理间，利用X 射线荧光元素扫描，测试判断岩心出筒后是否有大量气泡产生，以此来判别页岩油气性质，对于新鲜的岩心，通过逸散气收集法，得出轻烃和气组分，对于非冷冻样品可以利用XRF 元素扫描之后，进行孔隙度分析，做好洗油实验之后得出渗透率。对于冷冻的岩心，可以先利用三维定量荧光，对溶液和残渣进行分解，其中溶液利用色谱质谱分析，残渣利用热解法分析，通过游离烃、吸附烃等定量分析方式，得出XRD 矿物质，获取页岩含油量、成熟度、有机碳等不同库存状态，以此快速测定沉积环境，为今后的石油开采和判别提供科学依据。

之后利用三维定量荧光分析技术，快速测定页岩含油性[3]。由于石油在紫外光照射下出现荧光反应，并且在照射之后光立即消失，因此，该种性质可以应用于石油勘探中，快速判断岩石中是否含有石油，分析页岩中石油化学结构。由于石油中本身存在不饱和烃，该种物质衍生物会发出荧光，分子量越大，荧光色越深，呈现棕褐色、褐色和黄色，发光颜色随时因组分而改变，并且浓度越高，发光越强，因此可以利用石油这一性质，促进地质勘探工作高效进行。技术人员利用计算机收集扫描数据，利用三维定量荧光录井技术对页岩游离油进行快速评价，一般选用非极性溶剂，萃取页岩游离油烃，萃取时间大于等于24 h，并且根据热解分析结果和三维定量荧光分析结果，得出含油性趋势，同时也可以利用页岩热解分析技术，在热解过程中含有已经生成的油，分析含油饱和指数，可以得出页岩油量可动性参数，根据样品烃损失率，判定页岩滞留烃流动性，一般来讲，二者呈现正比例关系，即损失率越高，流动性越好。

4.2 测井方面：利用可视化井眼跟踪地质导向技术，做好地质建模

在测井过程中，应该对井点轨迹进行计算，通过实钻轨迹斜测计算方法，利用可视化井眼跟踪地质导向技术，在石油地质勘探过程中，可以精确扫描算法，保证测算达到预定目标，预测井眼轨迹和靶间的位置，该种可视化技术可以依据测算数据、路径信息对复杂的地质条件进行判别，提高油层有效钻遇率，达到节约施工成本的目的。在地质勘探现场录井数据中，通过数据编辑、导入导出、参数分析、地层建模等，可以对井眼轨迹的实时动态进行监测，软件的设计结构为：

①实时数据源，LWD/MWD，钻井仪表，综合录井仪。

②实时处理导向参数跟踪，实时计算参数成像，调用井眼轨迹处理、岩性跟踪。

③建模数据源，主要包括设计轨迹、设计靶数据、地质岩性，之后构建三维地质模型，实时动态跟踪预警，根据三维井眼轨迹，显示得出轨道设计结论，之后输出成果。

Case 2.m=1,此时〉,满足o(a)=q.首先证明CP(a)是真含于P的G的极大正规子群.显然CP(a)＜ P,由于且满足,从而,若N＜P且,则NQ成群即N≤CP(a).由文献[12]中定理1.1可知CP(a)=Φ(P).

在这一过程中，该软件主要利用气测参数、工程参数、电阻率等技术，结合应用惯性趋势法，判断实时轨迹吻合情况，完整显示井眼轨迹，做出现实指示图，通过该种扫描，帮助钻井操作人员获取最新信息，防止碰撞产生，也可以与邻井状态进行扫描，如果出现碰撞，及时发出警报。

同时也可以搭建光纤矢量水听器，利用相关相谱，验证流速，测量油气水混合流动特性[4]，从而获取更加精准的石油产量，该种技术测量敏锐度较高，方向性更好，可测带宽，如今已经成为水下石油探测的重要仪器设备。通过电学测井技术、成像测井技术、套管测井技术、随钻测井技术、声波测井技术，对水油气3 项混合进行动态监测，测定气相液相流量之后，对石油和水进行分离，利用流体密度、持气率和流量这3 项指标，获得更准确的测量效果。矢量水听器可以分为加速度型、位移型和质点振动速度型，测量时每个传感器测得声压，通过声压梯度和加速度矢量之间的关系，测量振动频度。本文以同频式矢量水听器为例，其原理为：通过筒状结构，在正方体结构质量块上，固定缠绕弹性圆筒，通过胶粘等方式确保6 个面圆筒两两相对，大小均等。当存在声波作用时，刚性球反复震动，从而拉伸光纤，光纤相位发生变化，最终解调出待测信号。传感光纤产品规格如表2 所示。

表2 传感光纤产品规格

4.3 钻井方面：做好套管试压，避免泄漏问题

在钻井阶段，使用随钻连续监测井斜和方位，做好中靶预测，取全、取准数据，确保井眼轨迹在设计范围内，做好套管试压，避免泄漏问题，文章以双靶大斜度定向井为例，使用的螺杆为1.25°单扶螺杆定向复合钻进，在定向段过程中，防粘卡，勤活动钻具，控制井斜狗腿不超标，复合时及时调整井斜方位达到设计靶点＜10 m 要求，直井稳斜段长施工中，结合实际的地层漂移情况，优化钻具组合，调整井斜方位，保证中靶，从而快速、优质地完成施工任务。在下套管时，应该注意到以下几点：

①依据SY/T 5412—2016《下套管作业规程》，入井套管要认真丈量登记，工程、地质两套记录必须对口。

②要认真检查套管接箍和管体表面，凡凹陷、刻痕超过名义壁厚25%者不能入井，认真清洗检查套管丝扣，使用符合标准的套管通经内径，套管上钻台应在大门方向加挡绳，在提升套管时要谨慎操作，防止碰坏套管。

③浮箍与套管螺纹使用锁固胶连接，套管螺纹丝扣使用专用密封脂。

④按入井编号顺序入井，下套管必须按规定扭矩上扣，控制下套管的速度，使其环空钻井液的返速不大于钻进时的最大返速。

⑤及时灌满钻井液，每下20 根套管灌1 次钻井液，每次必须灌满套管，下完套管后灌满钻井液，再接水泥头，尽快建立循环，处理钻井液，下套管过程中，井队要派专人观察井口钻井液返出情况，若发现溢流、井涌等复杂情况，立即采取相应井控措施。

在井眼轨迹控制阶段，一开井段时，按规定测斜，根据测斜结果及时采取纠斜措施，保证井身质量，一开采用传统的塔式钻具钻至井深305 m 下表层套管封固流沙层，钻具组 合 为：φ393.7 mm 钻 头+φ203.2 mm 无 磁 钻 铤1 根+φ203.2 mm 钻铤2 根+φ177.8 mm 钻铤6 根+φ127 mm 钻杆。在二开井段（301～2 424 m）时利用φ216 mm 钻头（PDC）+φ172 mm 单弯螺杆（1.25°）×1 根+411×410 回压凡尔＋411×411 双公接头＋410×410 定向接头＋φ127 mm 无磁承压×1根+φ127 mm 加重×20 根+φ127 mm 斜坡+下旋塞下钻控制下放速度，遇阻应起钻通井，避免划出新眼。在钻具下钻过程中，严禁划眼和悬空处理钻井液，坚持使用泵滤清器，弯壳体连续造斜钻进不应超过200 m，应进行短期下钻，修正井眼和清洁岩屑床。钻井液中应按设计加入润滑剂，严格使用四级净化装置，并坚持使用离心分离机，钻井液排量满足设计要求，以改善钻具与井壁的接触状态，降低泥饼摩擦系数，提高钻井液的携岩能力。若井下情况复杂，需要进行通井和划眼时，原则上采用上一趟钻具结构，如因实际情况必须改变钻具结构时，该钻具组合的刚性必须小于上趟钻的刚性，且有倒划眼能力。

此外，还应该做好泥包卡钻的预防[5]。第一，适时使用聚合物控制造浆，降低固相含量，使钻井液具有良好的流动性。第二，钻井中发现泵压下降1 MPa，停钻查找地面原因。地面查不出原因，起钻检查钻具。第三，钻井中发现钻时减慢、蹩钻，泵压升高、上提钻具连续阻卡，立即停止钻进。在处理钻井液、降低粘度、改善流动性的同时，高转速甩动和上下大幅度流动钻具，适当提高循环排量。第四，泥包起钻使用低档车，环空灌不进钻进液时，每起钻一柱，向钻杆内灌满钻井液一次。

5 结语

综上所述，要想加大石油开发力度，相关技术人员必须提高石油勘探精准度，运用一套完整的规范流程和技术方法，去回答基础地质问题，使用可视化技术，依据测算数据、录井信息对复杂的地质条件进行判别，提高油层有效钻遇率，做好中靶预测，取全、取准数据，确保井眼轨迹在设计范围内，做好套管试压，避免泄漏问题。