综合录井在生产中的应用和发展

综合录井在生产中的应用和发展时间：2007-10-0110:12:27来源：石油科技论坛作者：李绍芹姜春来摘要：综合录井是一项成熟的技术，它不仅是判断地层岩性、发现油气层的有力工具，也是预防和防止钻井工程事故的武器。这些年来，随着钻井工艺技术的进步和发展，为之配套服务的综合录井技术，其功能也向前大大延伸，在指导钻聪明井、智能井、水平井方面发挥了越来越明显和重要的作用。关键词：综合录井预防事故地质导向辽河油田的勘探和开发已经进入中后期。受复杂多变的地质条件的影响以及注水采油工艺的制约，钻井过程遇到许多复杂的井下情况，如何确保安全？“低、深、难、稠、小”的油田地质特点，如何及时发现和实时评价？大规模的实施水平井开发，如何有效控制井眼轨迹，保证在油气层钻进？这些都是辽河油田当前勘探开发迫切需要解决的问题。综合录井技术是一项比较成熟的录井技术，它是多学科、综合性较强的应用技术。应用这项技术可以快速获得各项井下参数，对安全钻井、实时评价储层提供了手段。该项技术在辽河油田得到了广泛的应用，并取得了非常好的效果。一、综合录井是确保安全钻井的工具钻井是一项高投入、高风险的工程，存在着大量的模糊性、随机性及不确定性[1]。综合录井是多学科、多技术集成的高科技的产物，它可以提供大量的工程信息，分析判断钻井施工过程中地面、井下各类设备的工作状态，科学指导钻井，及时预报事故隐患，避免事故的发生，提高钻井速度，缩短钻井周期，降低钻井成本。1．监测钻具扭矩参数，判断钻头使用情况监测钻具扭矩参数，分析其变化情况，是一个评价钻头使用寿命、防止井下钻井事故的非常重要的方法。通过分析扭矩曲线变化特点，能够为认识井下情况提供有意义的信息。我们把钻头下井使用划分为三个阶段，各阶段的情况是：第一阶段，牙轮钻头下井工作初期，扭矩曲线平滑均匀、低频低幅。初期，钻头轻微有规律地跳动，钻具轻微粘滑，形成均匀扭矩直线。这个阶段可以正常钻进。第二阶段，钻头使用中期，曲线振幅较大，曲线毛刺、尖峰摆幅增多，且多呈对称分布。这个阶段因为牙轮钻头的牙齿磨蚀，钻具振动，导致钻头过早受损，钻杆疲劳，钻头跳跃加剧从而加速了轴承和牙齿的磨损。因此钻进操作上必须调整钻井参数，如钻压、转盘转数、钻井液性能等，以消除或减少破坏性，如果调整得当，则扭矩曲线平滑均匀，接近于第一阶段。第三阶段，钻头工作后期，曲线大幅波动，无对称分布，高频高幅。我们通常称为钻头危险期。在这一时期，牙齿断损、牙轮旷动进一步加剧，扭矩曲线摆幅继续加大，但其摆动频率是连续不断的，扭矩曲线显纺纱棒形特征。由于断齿、轴承抱死等现象随时可能发生，必然使钻头跳跃和疲劳加剧，随时可能因钻头受力不均而蹩钻，牙轮掉井，钻具断裂，事故概率增大。因此，应立即起钻更换钻头。在MX井录井过程中，我们就成功监测到钻头后期出现的异常情况，并进行了预报，为安全施工起到重要作用。该井施工时正常钻压为240kN,悬重1080kN，转盘转速70转/min,转盘扭矩范围为5～5.5kN·m。当钻进至井深3788.20m时,其他参数未变而转盘扭矩范围变化为9～12kN·m，且波动剧烈。我们及时通知了钻井队工程技术人员,经继续观察发现,钻进至3790.24m时转盘扭矩变化更加剧烈,于是决定立即起钻，起钻后检查发现3号牙轮轴承抱死。2．利用DC指数，评价地层特性DC指数反映地层的可钻性，它是根据钻时、钻压、转盘转速、钻头直径计算后通过钻头磨损、当量密度等参数校正得到的。可以根据其变化发现异常过渡带，为平衡钻进提供依据，同时，可预防井涌、井喷、井漏，也可以通过压力分析进行地层对比。在SX井录井过程中，使用了ALS-2型录井仪提供的软件进行实时压力监测，共发现两段欠压实地层。我们及时将有关情况向工程监督和钻井队进行了详细说明。钻井队采取了相应的措施，在沙一段，把钻井液密度由1.26kg/L调整到1.30kg/L，经过多次顺利起下钻和电测证明，井壁维护良好；而在沙一段前，为保护油气层，不提高密度，只是调整其他性能，起下钻和测井作业均出现不同程度的遇阻遇卡，在完井电测期间多次划眼作业，说明了井壁维护不好。该井段电测时，从视电阻率、声波等计算的地层压力梯度1.39kg/L，与录井计算的压力梯度1.40kg/L基本吻合。3．监测钻井液数据，判断井漏事故通过综合录井对泥浆池体积及池体积差、出口的相对流量、泵冲数、立管压力等参数的实时监测能及时发现井漏。在XP井钻至井深3043.20m时，钻井液体积由83m3降到为78m3，池体积差由0m3变为-5m3，相对流量几乎变为0%，对应的立管压力略有降低，但这时的泵冲数没有变化，这说明入口的流量是稳定的，地面工况正常，井下出现钻井液漏失是无疑的。由于综合录井操作员及时地把这一判断汇报给了工程技术人员，工程上采取了相应的技术措施，避免了事故的进一步扩大。综合录井技术进入辽河油田20多年来，设备不断更新，采集的参数也越来越多。录井人员通过对这些参数综合分析，预报了大量的钻头磨损、钻具刺漏、井漏、遇卡、遇阻及H2S等事故前兆，为施工单位提前确定方案、采取措施提供了依据，既预防了事故，又节约了钻井成本。二、综合录井是发现油气储层的利器录井过程中及时发现、评价油气层是综合录井的重要内容之一。由于地层岩性、构造、岩石物性、岩石结构、油气性质、地层压力、钻井工艺、钻井液性能等诸多因素的不同影响，给现场工程技术人员及时发现和正确评价油气层带来了很多困难。但是，应用综合录井仪解决了这个难题，它可以进行全方位、多参数的实时监测，寻求各种直接或间接的证据，及时发现和评价油气层，克服了以往单一录井方法的局限性。1．利用全烃资料，及时发现新的油气储层在人们的认识中，储层应该是砂岩、碳酸岩，后来发展到了火山岩及变质岩。虽然人们不断地改变着想法、看法、认识，然而在人们的认识领域中泥岩是不可能作为一种油气储集层的。但是，我们综合录井在泥岩中发现了好的油气显示。在辽河东部凹陷的YX井录井过程中，地质录井认定的是泥岩，但综合录井监测的全烃值较高，达到100.0%，而且各种组分齐全。这种情况说明此套泥岩含有一定的油气。对这口井此套泥岩试油结果，获得了10.85t/d的原油产量。这口井的试油结果给人们一个启示：不管是什么岩性，只要存在存储空间，都可以成为储层。2．利用综合录井资料，及时落实油气储层辽河油区砂岩孔隙性储层中，有些地区的油质较轻，岩屑录井反映出的油气显示差。在钻井过程中，岩屑经钻井液反复冲刷，到达地面后又多次清洗，对岩屑进行荧光检测往往不可能发现油气显示的情况，极易漏掉油气层。此外，裂缝性油气藏主要依靠岩石的裂缝、溶洞、晶孔等作为油气储集的主要场所，非均质性较强，再加上油质较轻，也存在着油气显示不明显的现象。一些浅层气有时也为常规录井所遗漏。但综合录井受储层岩性及油气性质的影响相对较小，所以它在发现和评价轻质油及非碎屑岩层方面具有很大的优势。辽河油田的YQ井，常规录井油气显示不明显，但综合录井的显示则相当明显。综合录井发现的油气显示层位，在完井试油时日产油43.54t。3．利用综合录井资料，落实地层岩性扭矩曲线形态除与井下钻具工况、井身轨迹质量有关外，还与地层岩性有密切的关系。在井身质量、钻井参数变化不大的情况下，牙轮钻头的扭矩曲线表现为：钻遇泥岩时扭矩值低，曲线变化幅度小；钻遇砂岩时扭矩值偏高、变化幅度大；PDC钻头一开始钻遇砂岩时就出现高频高幅的震荡曲线，并且曲线的震荡频率、幅度与砂岩粒度有密切的关系，随着砂岩粒度由细变粗，其扭矩曲线的震荡频率和幅度也有变快、增大的趋势。泥岩表现为曲线小幅度、低频率震荡。PDC钻头使用到后期，一般扭矩值升高，但曲线频率和震荡幅度减小。辽河油田的QX井钻进过程中有取心任务，我们通过扭矩曲线的波动预判了砂层的出现，辅助卡准了取心层位。该井在钻至3200.00～3205.00m时扭矩出现不很明显的砂岩层特征，在钻到3206m时扭矩曲线出现基本平直的一条直线，录井人员判断还没有钻到取心井段，建议继续钻进。当钻至3212m时，扭矩曲线呈现高频高幅震荡的态势，引起了录井人员的注意；在钻至3214.50m时，决定停钻循环观察并随之取心。取心证实确实钻到了取心层位，扭矩参数起了重要的作用。在东部凹陷的小字号井，在揭开粗面岩顶部时，经常因为灰绿色蚀变玄武岩及角砾岩的影响而不能卡准。应用综合录井后，充分地利用钻时及气测全烃值等参数进行判别，大大提高了准确程度。在CM井钻至井深2887m时，气测全烃由0.36%升高到0.81%，C1由0.21%升高到0.53%，这一气测异常的出现提醒了地质技术人员结合其他资料进行综合分析，最后确认已钻到沙三段粗面岩顶，后经在2895～2895.44m钻井取心及电测证实粗面岩顶面卡取准确。该井由于准确的卡取粗面岩顶界深度，及时地进行了中完作业，重新调整了钻井液密度，最终钻探成功。综合录井以发现和落实油气显示为主的气测、地质资料收集、整理、油气显示评价等服务于油气地质勘探开发。气体检测和钻井液参数变化监测对及时发现、解释、评价油气层，起着越来越重要的作用。三、综合录井是打聪明井、智能井、水平井的好帮手近年来，随着辽河油田开发水平井的增加，综合录井又一项新的功能出现了，那就是地质导向功能。综合录井的地质导向功能就是通过设计的油藏数据信息资料与录井实时录取的数据资料比对，判断在水平井或其他定向井钻井中实钻井眼轨迹与设计轨迹和油气层段的空间关系，为控制井眼轨迹提供信息，确保井眼沿着目的油气层段穿越，提高钻井成功率，降低开发成本。例如，我们在HP井现场检测时，通过综合录井的水平井地质导向系统发现该井钻至井深1607m（垂深1431.25m）时气测值低于所设的下门限，综合分析认为垂深降得过快，经微调井眼轨迹，在钻至井深1630m时（垂深1430.01m，垂深向上调整1.24m），气测值便高于所设的下门限。经调整后确保了全井水平段绝大部分在良好的油气层段内钻进，在水平段试油获得了较好的产量。辽河油田综合录井作业除了上面的水平井井眼轨迹微调之外，还发展了以下功能：井眼轨迹预测技术；数据离散技术，使录井参数沿井身轨迹显示的功能得以实现；井眼轨迹待钻分析技术；邻井防碰技术等。通过这些技术的应用，使辽河油田的科学钻探、聪明打井、发现和落实油气层、评价油气层、保护油气层以及水平井钻井的水平迅速得到提高，为提高勘探开发效率、大规模推广水平井奠定了基础，创造了条件。