岩屑自然伽马录井技术研究及应用

1、岩屑自然伽马录井技术研究及应用佘明军 3潘晓辉 李 力 邹士雷 岳喜凤 邵国军 ( 中原石油勘探局钻井三公司地质录井公司 ; 中原石油勘探局测井公司)摘要佘明军 ,潘晓辉 ,李力 ,邹士雷 ,岳喜凤 ,邵国军 . 岩屑自然伽马录井技术研究及应用. 录井技术 ,2004 ,15 (1) :15如何解决 PDC 钻头钻井条件下岩屑细碎甚至呈粉末状给岩屑录井带来的困难已成为录井行业急待解决的问题 。该文作者结合录井工作实践 ,大胆借鉴有关测井理论 ,提出了一种全新录井技术岩屑自然伽马录井技术 ;阐述了岩屑自然伽马录井理论与实验方法 ,给出了具体实验数据和结果 ,并与电测数据进行了对比 。通过实践表明

2、 ,该岩屑自然伽马录井方法与电测自然伽马相比具有较好的一致性 ,对于今后解决细碎岩 屑录井识别岩性问题 ,提供了理论依据 ,且增加了岩屑录井识别岩性的手段 。关键词 自然伽马 岩屑 录井 电测 理论 试验对比为了更好地解决钻井新工艺给地质录井工作引言随着钻井新技术 、新工艺的快速发展及广泛 应用 ,给地质录井工作带来了严峻的挑战 。比如 , PDC 钻头的应用造成岩屑颗粒细小导致传统的 岩屑录井手段往往失去作用 ;大斜度 、大位移定向 井为了顺利施工 ,通常要在钻井液中加入原油作 为润滑剂而减小井壁摩阻 ,这样就容易造成荧光 录井 、气测录井过程中出现假异常等 。如何应对 钻井新技术给地质录井

3、工作带来的诸多挑战 ,已 成为每一位地质录井工作者亟待解决的问题 。经过广大地质录井工作者的不懈努力 ,目前 已研究出多种新方法来解决地质录井工作现场的 实际问题 。比如针对 PDC 钻头的应用造成岩屑 细小而难于挑选砂样的问题 ,就出现了多取岩屑及其压碎后再进行四氯化碳滴照而进行荧光录 井 ;对于钻井液中混入原油的问题有人就提出了 基值扣除的办法来消除原油影响的方法1; 而对 复合钻进工艺则采取了利用多种录井资料进行综 合分析来达到录井的目的2。上述方法在实际应用过程中尽管能够解决一些录井中出现的新问 题 ,但是效果仍值得探讨 。0带来的各种问题 ,我们在实际工作中 ,利用自然伽马测井原理

4、,结合录井工作实际 ,研究出了一种新的录井方法岩屑自然伽马录井技术 。1自然伽马录井原理自然伽马测井是在井内测量岩层中自然存在的放射性元素核衰变过程中放射出来的伽马射线的强度 ,来认识岩层的一种放射性测井方法 。自然伽马测井曲线具有以下功能 :划分岩性 、地层对比 、确定岩层的泥质含量3。而这些功能恰恰正是地质录井工作需要解决的问题 。同时自然伽马测井曲线的主要影响因素有放射性强弱的影响 。所谓自然伽马岩屑录井技术就是利用自然伽马曲线主要与地层中含有的天然放射性元素的含量有关 ,受其它因素影响小的特点 ,通过研制专用的仪器 ,对钻井过程中返出岩屑的自然伽马能量进行测量记录 ,得到一条实时的自然

5、伽马曲线 。由于自然伽马曲线的相对变化量只与钻遇地层的岩性有关 ,不受岩屑颗粒大小及钻井液中所混入的原油影响 ,因此 ,可以充分利用所录取的该条曲线进行地层划分 、地层对比及岩性判别 ,从而3 佘明军 工程师 ,1992 年毕业于江汉石油学院电子仪器与测量专业 ,石油大学在职研究生 ,长期从事测井仪器 、录井仪器的操作与维修 ,现为中原石油勘探局钻井三公司地质录井公司仪器工程师 。 邮编 : 475300 。 电话 : ( 0393 ) 4751129 , 4751124 。 E - mailmingjun5577 sina . co m 。为了保证样品的可靠性 ,我们对样品岩心分别进行了粉末

6、化处理 。同时 ,为了尽量减小各种 因素的干扰 ,我们对每个样品分别收集了 10 组自然伽马数据 ,最终数据为这 10 组数据的平均数 ,具体数据见表 1 。 我们对这些样品所取得的数据进行了初步分析 , 得 出 了 自 然 伽 马 数 据 与 泥 岩 含 量 的 关 系 图(图 1) 。2研究内容及方法为了确定岩屑自然伽马曲线与岩屑的自身岩性有关 ,我们对岩屑的自然伽马特性进行测量 ,并把这些数据与测井资料进行对比分析 ,验证其与 地层剖面的一致性 。具体试验如下 :2 . 1 试验一取中原油田马厂某井纯泥岩 、纯砂岩岩心各表 1岩心自然伽马数据表单位 :A P I2 。表 2 岩屑自然伽马

7、数据通过本次试验可以得到如下结论 : 不同岩屑的自然伽马读数 ,与地层岩性对比具有较好的一 致性 。2 . 3 试验三为了进一步验证该录井方法的实用性 ,我们 又在多个录井现场对其进行试验 ,基本上得到了理想的效果 。P 8 - 2 井是中原油田的一口开发井 ,该井在 钻进过程中从二开直到完井 ,均使用 PDC 钻头钻进 ,岩屑颗粒极为细小 ,难以挑选砂样 ,在该井进行了一次试验 。在录取自然伽马数据的过程中 ,图 1 自然伽马与泥岩含量关系通过本次试验可以得出以下结论 : 自然伽马 数据与泥岩含量基本呈现线性关系 ,二者的关系 式为 y = 0 . 607 3 x + 84 . 636 ,

8、同 时 相 关 系 数 R 2 = 0 . 865 7 , 说明可以很好地利用自然伽马数据 来判断岩性 。2 . 2 试验二取三春集某井的岩屑 5 包作为五个样品 , 由 实验室分别进行检测 , 测量的自然伽马数据见表序号井段 ( m)自然伽马 (A P I)岩 性13 1063 108107紫红色泥岩23 3263 328104浅灰色泥质粉砂岩33 3523 35475浅灰色粉砂岩43 3703 37291浅灰色粉砂岩53 3743 376121深灰色泥岩样品 序号质量g泥岩含量%测量次数平均值1234567891011501001381581261531441371531291551381

9、432150901421241461441361621351451651531453150801301541301281391181351341391531364150709710513515612811197118110971155150601461121501281231261461361261361336150501341291241481091011141191251101217150408710194888812199113125719981503081921058073831109210511193915020111959812499839397831069910150108811

10、29184641088792789189111500118987688926910692918692我们所使用的样品为正常录井所捞取的砂样 ,为了排除放射性强弱对录井数据的影响 ,对每一样 品均录取 10 组数据 ,把它们的平均数作为最终录井数据 ,并由这些数据绘制成岩屑自然伽马录井曲线 ,部分试验数据见表 3 ,录井与测井曲线对比见图 2 、图 3 。表 3P 8 - 2 井岩屑自然伽马试验数据图 2 井段 3 3603 389 m 自然伽马曲线对比通过多次试验证实 ,岩屑的自然伽马曲线与 测井所得到的自然伽马曲线对比 ,具有较好的一 致性 ,它可以不受钻井新工艺的影响 ,录井所得到 的曲线

11、能够很好地反映地层岩性 。尽管有些井段与测井曲线对比出现差异 ,但图 3 井段 3 4133 442 m 自然伽马曲线对比经过分析认为主要原因是由于取样不准所造成的结果 。3应用实例中原油田 P 148 井是一口重点滚动评价井井深 ( m)录井 (A P I)电测 (A P I)井深 ( m)录井 (A P I)电测 (A P I)井深 ( m)录井 (A P I)电测 (A P I)3 36092993 380951083 4231101063 36186903 381951093 424100903 362901043 3821001153 42598913 363891083 38391

12、1183 426981053 36487973 384971123 427971013 365921113 3851011133 4281031003 36677883 3861021013 429991123 36772973 38795993 430791043 36889773 388104983 43174913 36993843 3891101053 43267933 370971143 41377903 43368903 371911053 41499963 4341011033 372911163 4151031033 435981033 3731021223 416103108

13、3 436971113 374971273 417991073 4371001063 375951263 41866953 43895933 376961093 4191031033 439991263 3771041103 42083813 44096933 378951123 421107713 441101963 379981173 4221071153 44211192为了提高钻井时效 ,该井在下完表层套管后 ,就开始采用复合钻进工艺施工 。 我们利用长时间的研究成果 ,在该井的地质录井过程中 ,应用研制开发的专用仪器 ,在部分井 段充分运用了该录井方法 ,克服了复合钻进工艺4 ,录井

14、与测井曲线的对比见图 4 。从图 4 中可以看出 : 自然伽马录井与测井曲 线对比具有较好的一致性 ,同时 ,该录井曲线与全烃曲线 ( C) 和甲烷曲线 ( C1 ) 对比相关性也较为 一致 (在该图中 ,考虑到全烃曲线和甲烷曲线的数表 4P 148 井岩屑自然伽马试验数据值与伽马曲线对比偏低 ,因此 ,在数值上对它们分别放 大 了 200 与 500 倍 ) , 比 如 在 3 466 . 00 3 467 . 00 m 、3 469 . 00 3 473 . 00 m 、3 499 . 00 3 504 . 00 m井段等 。 通过录井曲线再结合钻时录井等资料基本可以提前确定为砂岩地层 ,

15、而事后的测井解释结果 也证实了该岩性判断的正确性 。由此可以看出 ,岩屑自然伽马录井方法在针对细小岩屑时录井的 有效性 。存在的问题与结论44 . 1 存在的问题通过现场的多次应用 ,我们发现岩屑自然伽 马录井方法尽管具有很多优点 ,但是仍存在有不 少问题需要在以后的工作中进一步研究和完善 , 比如由于岩屑自身的自然伽马放射强度易受录井工作环境的影响 ,需要对岩屑样品采取必要的屏 蔽措施 , 所以在录井过程中消除环境的影响是不井深m录井自 然伽马A P I测井自 然伽马A P I全烃%甲烷%井深m录井自 然伽马A P I测井自 然伽马A P I全烃%甲烷%井深m录井自 然伽马A P I测井自

16、然伽马A P I全烃%甲烷%3 436591070 . 1850 . 0403 466721190 . 2000 . 0643 496781160 . 2050 . 0943 437411050 . 1750 . 0303 467541240 . 0550 . 0163 4971071190 . 2200 . 1083 438281010 . 1250 . 0203 468861260 . 0750 . 0163 498851220 . 1350 . 0603 439181060 . 1100 . 0183 46965940 . 0750 . 0163 49973830 . 1050 . 05

17、23 44059970 . 1350 . 0203 47058910 . 1500 . 0323 50055790 . 1750 . 0583 44157940 . 1150 . 0183 47134920 . 2800 . 0963 50152770 . 1750 . 0583 442381030 . 1700 . 0163 47269950 . 2750 . 0943 50278790 . 2450 . 0563 443301150 . 1150 . 0243 473701030 . 3950 . 1583 50351910 . 2450 . 1123 444181220 . 1300 .

18、 0203 474911180 . 2600 . 0843 504821120 . 1400 . 0543 445361170 . 0500 . 0103 475661180 . 2550 . 0763 505781070 . 1650 . 0663 446311180 . 1150 . 0203 476791230 . 2700 . 0843 50638920 . 1550 . 0663 447291230 . 1600 . 0303 477481150 . 2700 . 0803 507481050 . 1950 . 0623 448361130 . 1650 . 0323 4787298

19、0 . 2500 . 0763 508331050 . 1450 . 0643 449191210 . 1350 . 0283 479981130 . 2450 . 0703 50933990 . 1150 . 0463 450521230 . 1400 . 0243 480611090 . 2350 . 0663 51050950 . 0950 . 0483 451501240 . 1000 . 0183 481531090 . 2450 . 0723 51152820 . 1550 . 0483 452211130 . 0950 . 0163 482401010 . 3150 . 1063

20、 51229880 . 2250 . 0883 453231110 . 1000 . 0163 483291060 . 1900 . 0623 51337770 . 1550 . 0443 454301110 . 1550 . 0263 484341070 . 1700 . 0663 51428840 . 1450 . 0523 455621200 . 1400 . 0243 485541120 . 1800 . 0583 515661090 . 1500 . 0523 456511250 . 1400 . 0243 48643900 . 1950 . 0623 516571000 . 160

21、0 . 0503 457391190 . 1450 . 0243 487381060 . 1850 . 0603 5171101080 . 1450 . 0423 458721290 . 1700 . 0243 488751210 . 1700 . 0543 518601120 . 0950 . 0383 459701330 . 1000 . 0223 489411150 . 1850 . 0563 51964990 . 0600 . 0283 460611220 . 0800 . 0223 490471110 . 1800 . 0563 520511030 . 0600 . 0303 461

22、461350 . 0050 . 0243 491481170 . 1700 . 03 521591070 . 0650 . 0283 462521270 . 0850 . 0203 492491180 . 2500 . 1143 522321070 . 0650 . 0263 463461120 . 0800 . 0243 493451260 . 2600 . 1203 523311100 . 0700 . 0263 464731000 . 0550 . 0143 49447980 . 2550 . 1223 52442910 . 1100 . 0283 465851090 . 0650 .

23、0223 495671090 . 2900 . 1563 525871010 . 0550 . 022图 4 P 148 井录井与测井曲线对比可忽视的问题 ,至于如何更好地消除这些影响是今后工作中应重点研究的问题 。同时 ,在不同地 区录井过程中 ,钻井工艺不同会引起录井数据与 测井数据差别较大 ,如表 3 的数据较接近 ,而表 4 中的数据相差较大 。考虑到地质录井现场对自然 伽马曲线只是应用其相对变化量 ,而没有对上述差异做深入研究 ,至于录井数据的统一标准化处 理尚需要今后做深入细致地研究 。4 . 2 结论无论是试验过程 ,还是现场应用 ,均证明了岩 屑自然伽马录井方法是一种应对钻井新

24、工艺给地质录井工作带来的诸多挑战的有力武器 。作为一种新型的录井手段 ,尤其是对各种情况所导致的细碎岩屑录井极为有效 ,具有广阔的应用前景 。参 考 文 献1陈万辉等. 复合钻井工艺对地质录井的影响及解决办法. 录井技术 ,2003 ,14 (2) :25292佘明军 ,张国杰. 复合钻井工艺对地质录井的影响及解决办法. 录井技术 ,2003 ,14 (3) :65673张守谦. 石油地球物理测井. 石油工业出版社 ,1990(收稿日期 2003 - 11 - 12 编辑 耿子友Research and a ppl icat ion of mud logging technolo2gy wit

25、h the cutt ing natural ga mma . She Mingjun , Pan Xiaohui , L i L i , Zou Shilei , Yue Xif eng andt his paper p resented a new evaluatio n parameter ,t he water - bearing index ,based o n t he analysis da2 ta of recent years , it int ro duced t he applicatio n met ho d of water - bearing index t hro

26、 ugh related samples. Simultaneo usly ,co mbining wit h geochemi2 cal analytical result s to evaluate reservoir fluid p ropert y ,a certain achievement has been o btained. Key words : geochemical logging , water - bearing index ,p yrolysis gas chro matograp hy ,peak feat ures , evaluatio nMa Youshen

27、g , Mud Logging Depart ment , HuabeiPet roleum Administ ratio n Bureau , Hebei Province ,062552 ,ChinaShao Guojun .(1) :15M u d L oggi ng Tec h nol ogy , 2004 , 15On t he co nditio n of PDC bit drilling , how tooverco me t he difficult y in t he cut ting descrip tio n wit h t he fine o r pow der cut

28、 tings has beco me an ur2 gent p ro blem. Co mbining wit h t he mud logging p ractice and using t he related logging t heo ry bold2 ly ,t he aut ho r advanced a co mpletely new co ncep t - cut ting nat ural gamma logging technical met ho d , expo unded t he t heo ry and experimental met ho ds of cut

29、 ting nat ural gamma logging , submit ted specific experimental data and result s and co mpared t hem wit h wireline logging data . The p ractice indicates t hat co mpariso n bet ween cut ting nat ural gamma lo gging and wireline logging nat ural gamma has a bet ter co nsistency ,it p rovides a t he

30、o retical basis fo rf urt her resolving t he p ro blem of using fine cut ting lo gging to identif y lit hology and increases t he means of using cut ting logging to identif y lit holo2 gy.Key words :nat ural gamma ,cut tings , mud logging , wireline logging ,t heo ry ,experiment ,co mpariso nShe Min

31、gjun , Geologging Co mpany , The Third Drilling Co mpany , Zho ngyuan Pet roleum Explo2 ratio n Bureau , L ankao Co unty , Henan Province ,475300 ,ChinaEsta bl ish f ormat ion l ithology prof ile by using mudlogging technology method. Fang Xixian and XongYuqin. M u d L oggi ng Tec h nology , 2004 ,

32、15 ( 1 ) :1013On t he co mplex drilling co nditio ns ,t he cut ting sample got in real time is hard to reflect t he t rue fo r matio n ,it is po ssible to make mistakes in estab2 lishing t he fo r matio n lit hology p rofile o nly by t he cut ting descrip tio n . Fro m t he point of co nventio nal geolo gging lit hology descrip tio n , t he specific met h2 o ds of set ting up fo r matio n lit hology p rofile were discussed in t