综合录井在油气勘探中的应用

综合录井仪在油气勘探中的应用 胜利石油管理局地质录井公司2O12年9月 目录 前言一 综合录井仪简介二 综合录井仪的应用三 存在问题及努力方向结束语 前言 综合录井是一项集应用电子 传感器 气相色谱分析 计算机数字采集处理和地质 钻井工程系统评价技术于一体 并进行连续随钻录井和钻井过程监控的综合应用技术 该技术在国外一般称为泥浆录井 Mudlogging 前言 目前胜利地质录井公司已经拥十九台居世界领先水平的综合录井仪 如法国GEOSERVICE公司生产的Geo6000综合录井仪和美国BAKERHUGHES公司生产的ADVANTAGE综合录井仪 它们在色谱分析周期 色谱精度 数据传输技术等方面都有了长足的发展 它们正在为油田的勘探开发 增储上产和胜利录井公司外部市场乃至国际市场的开拓发挥着积极作用 目录 前言一 综合录井仪简介1 综合录井仪的系统组成2 联机工作软件3 后台脱机工作软件二 综合录井仪的应用三 存在问题及努力方向结束语 1 综合录井仪的系统组成综合录井设备主要由传感器 气体检测装置 传感器信号规整面板 数据采集面板及计算机网络系统组成 图1 综合录井仪简介 ADVANTAGE综合录井仪 SL ALS 2综合录井仪 模块化设计高速精确的色谱检测系统实时监测钻井过程 快速进行工程预报功能强大的后台应用程序 包括水马力程序 CASE作图程序等具有MWD LWD数据接口地质描述和油气水综合评价完备的Riglink远程数据传输功能 综合录井仪简介 采集信息管理流程图 数据采集 工程应用 地质描述 实时检测应用 数据处理 数据传输 模块化设计 图1综合录井仪系统结构图 传感器按功能主要分为13类 综合录井仪不仅可以实时录取30余个钻井参数 钻井液参数和气体参数 而且由此可以得到300多个对钻井工程具有指导意义的录井参数 综合录井仪简介 2 联机工作软件 1 实时数据采集系统可以实现对所有录井参数的采集与处理 2 灵活方便的传感器标定 气测调校及其它系统初始化系统 3 按井深和时间进行存储 同一硬盘可存储数个井深数据库 4 方便灵活的数据库管理系统 5 迟到时间 钻时 超压等实时数据计算 6 起下钻监控软件包 7 多用户网络系统 8 实时数据传输 综合录井仪简介 3 后台脱机工作软件 1 符号编辑软件 可以进行包括岩性符号在内的300种符号的编辑 2 随钻油气评价及资料处理 包括油气解释与评价软件 3 地层压力检测数据处理 4 随钻资料处理 5 钻井监控及参数优化 综合录井仪简介 目录 前言一 综合录井仪简介二 综合录井仪的应用1 气相色谱录井2 随钻地层压力检测3 实时钻井监控 确保钻井安全4 综合录井仪在特殊工艺井中的作用5 远程网络传输功能三 存在问题及努力方向结束语 1 气相色谱录井1 随钻发现油气显示综合录井作为一种勘探手段 最初的应用是从发现油气显示开始的 通过对气测资料的分析 进而实现对油气层的随钻解释 现代综合录井技术 通过综合分析气测资料 地化分析数据 定量荧光分析数据等资料 进一步分析储集层类型 含油级别 更加及时准确发现油气层的存在 综合录井仪的应用 2010 2011年综合录井胜利油区油气显示统计表 综合录井仪的应用 2 结合地化 定量荧光等其他录井方法 现场评价油气层 定量荧光录井技术弥补了传统荧光录井的不足 它具有以下特点 a 对轻质油藏 凝析油藏有一定的优势 b 数字化显示样品的荧光强度信息 C 通过QFT荧光录井工作曲线 建立原油浓度与荧光强度值的回归方程 综合录井仪的应用 OFA II定量仪 QFT定量仪 综合录井仪的应用 S0油水层划分图版 QFT油水层划分图版 胜利油区QFT定量荧光录井回归方程 定量荧光录井解释结果与试油结论对比表 王 井 岩屑录井仅在2433 0 2434 5m见1 0m棕褐色稠油油浸粉砂岩 0 5m稠油油斑砂质泥岩 在2413 0 2414 0m 2427 0 2428 0m见2 0m深灰色稠油油斑白云岩 气测录井在这三层见良好显示 组分特征显示油质较好 这三层气测均解释为油层 完井讨论会上 多数意见认为无必要下套管 而录井人员根据良好的气测显示情况 坚持下油层套管测试 最后该层日产油11 0吨 气399m3 油密度0 8849 粘度37 1 钻时9 8 6 2min m 全烃3 51 95 78 组分分析 C1 52 92 C2 1 859 C3 2 219 iC4 0 690 C4 1 540 相对含量 89 4 C2 3 1 C3 3 7 iC4 1 2 nC4 2 6 王 井综合解释成果图 王120井位于济阳坳陷东营凹陷陈官庄 王家岗断裂阶状构造带 沙四段岩屑录井2415 6 2416 6m见1m深灰色稠油油斑白云岩 气测录井见良好显示 钻时9 8 6 2min m 全烃3 51 95 78 c152 92 c21 859 c32 219 ic40 690 nc41 540 相对含量c189 4 c23 1 c33 7 ic41 2 nc42 6 组分特征显示油质较好 解释为油层 2434 30 2435 00m 虽层薄但钻时变化明显11 8 6 2min m 岩屑录井为0 70m棕褐色稠油油浸粉砂岩 钻开此层时气测录井也见良好显示 全烃6 84 35 36 c118 77 c20 623 c30 764 ic40 209 nc40 648 相对含量c189 3 c23 0 c33 6 ic41 0 nc43 1 组分特征显示与上层白云岩类似 解释为油层 钻开本薄层砂岩后立即进行了钻井取心 由于层薄未取到砂岩只取到了0 51m稠油油斑砂质泥岩和不含油泥质岩 对本层储层地化资料 mg g S00 S10 59 S2116 68 S2220 73 S235 36 解释为油层 罐顶气资料 C1 C413158 8ppm C5 C7581 3ppm C5 C7 C1 C40 044 解释为油层 定量荧光强度值1649 解释为油层 从以上各项录井资料分析 这两层不同岩性的薄层储层均为油层特征 但电测资料由于电性特征不明显仅解释为干层 综合解释为油层 在完井讨论会上 多数意见认为无必要下套管 而录井资料解释人员根据良好的录井显示情况坚持下油层套管测试 射开2415 60 2435 30m 2 00m 2层 日产油11 0吨 气399立方米 综合录井仪的应用 2 随钻地层压力检测综合录井仪提供了dc指数法 sigma指数法等随钻地层压力检测方法 这些检测方法大都是基于地层欠压实理论而产生的 对于砂泥岩地层由于欠压实原因产生的地层压力异常的检测精度较高 而对地层应力集中 地层抬升 油气生成等产生的地层压力异常 则要利用区域地质及构造资料 结合其它随钻录井资料进行定性评价 如气测后效法 气测基值法 气体比值法 温度梯度法等 综合录井仪的应用 dc指数 又称地层可钻性指数 dc指数地层压力检测法 以下简称dc指数法 是利用随钻录井参数计算dc指数 再对dc指数进行处理和相应计算 从而进行地层压力检测的 dc指数法的理论依据是泥页岩压实规律 正常地层随着埋深的增加 由于上覆岩层压力增大 泥页岩孔隙度减小 岩石致密程度增加 可钻性变差 机械钻速减小 dc指数增大 在地层压实过程中 如果由于构造或地层的原因 地层水的排出不畅 或不能排出 致使地层孔隙度增大 形成欠压实地层 在正常压力层中 上覆岩层的压力主要有岩石骨架承担 但在欠压实地层中 上覆岩层的压力则部分地被地层水承担 从而形成地层压力异常 综合录井仪的应用 利用dc指数法和sigma指数法等多种方法来进行地层压力检测 可以计算出地层压力梯度 破裂地层压力梯度 地层孔隙度 当量钻井液密度等多项参数 指导钻井工程合理调配使用钻井液性能 指导安全钻井并保护油气层 根据检测结果井深342 00 2900 00米为正常压实地层 保持正常地层压力梯度 使用当量钻井液密度在1 1 1 2g cm3 3100 00米开始至3250 00米为地层压力异常井段 地层压力系数由1 10逐渐升高 至3200米达到最大地层压力系数1 55 压力异常段当量循环钻井液密度介于1 45 1 50g cm3 我们根据地层压力系数建议井队采用1 60 1 65g cm3的当量循环钻井液密度被井队采纳 D指数 FP 地层压力在坨 井的应用 综合录井仪的应用 3 实时钻井监控 确保钻井安全在钻井施工过程中 钻井工程事故发生随时都存在 是威胁钻井安全的最大隐患 也是影响经济效益和勘探效益的重要因素 综合录井仪应用于随钻录井 能够直接监测钻井工程参数 钻井液参数 气体参数和地层压力参数等多项参数 可以连续监测钻井施工的全过程 实现对钻井工程事故的连续监测和量化分析判断 进而指导安全优化钻井 综合录井仪的应用 录井现场工程异常预报 是使用综合录井仪通过对钻井工程参数 钻井液参数 气体参数 地层压力检测参数进行实时监测 及时发现因地面或地下异常而直接导致的相关参数的变化 预测异常发展趋势的技术手段 重视工程异常预报有利于及早采取措施和对策 达到保障钻井施工安全 减少投入 提高勘探开发整体效益的目的 综合录井仪的应用 1 钻井异常预报统计表三为近三年来胜利地质录井公司在对外承担综合录井任务时为钻井工程施工提供各种工程预报的总数和准确率 工程预报其中包括 工程预报其中包括 井漏35次 井涌19次 断钻具23次 钻头寿命终结7次 钻具刺28次 泵刺9次 震动筛跑泥浆7次 水眼刺7次 卡钻6次 溜钻3次 水眼堵11次 超拉5次 掉牙轮12次 综合录井仪的应用 近三年工程预报统计 综合录井仪的应用 2 工程预报实例在钻井施工过程中 若井下出现异常情况 综合录井仪录取的相关参数值会有异常的变化 根据这些参数的变化和井上的实际情况 就可综合判断工程异常 从而提前预报工程事故 综合录井仪的应用 A 井涌在钻井液入口流量稳定的前提下 井涌的一般特征为 体积增加 出口流量增大 立管压力上升 密度减小 温度升高 油侵 或降低 水或气侵 电阻率升高 油气或淡水侵 或降低 盐水侵 SXX井12月6日12 47 12 52总池体积由原来的116 47m3上升到120 88m3 通知钻台后于12 45打完重泥浆 13 00起钻 这时总池体积继续上涨 13 35上涨到135 35m3 至20 00 总池体积上涨到170 77m3 共计上涨54 30m3 井队进一步采取加重泥浆的措施 终在0 10将井涌控制 SUM TORQUE WOH SPP PUMP2 综合录井仪的应用 B 井漏井漏的一般特征为 在钻井液入口流量稳定的情况下 会出现体积减小 出口流量减小 立管压力下降等特征 井深2872 84m 6 10泥浆池体积下降 6 10 6 20总池体积由93 68m3下降至82 99m3 漏失量10 87m3 平均漏速为54 30m3 h 6 23井队起钻处理 从而避免了事故的进一步恶化 泵压由137 90bar下降至103 40bar 出口流量由38 80 下降至22 80 层位 马家沟组 岩性 深灰色白云质灰岩 K 井 综合录井仪的应用 Triptank在起下钻过程中的应用C 钻具刺穿在泵冲数及钻井液出口流量稳定的前提下 钻具刺穿的一般特征 立管压力逐渐下降 钻时增大 扭矩增大 于LJL井 21时55分钻至井深2332 00m 值班人发现立压由120 50bar降至118 10bar 下降2 40bar出口流量 泥浆体积及其他工程参数均无明显异常 值班人员在落实井队未加重泥浆 及泵工作正常后 将异常情况通知司钻 工程决定保持钻进观察 本班于23时40分 钻至井深2337 76m 立压下降至110 50bar 累计下降1MPa 值班人员在落实情况后再次向司钻发出异常通知 工程人员经仔细研究后 怀疑钻具有刺穿处 遂决定起钻检查 当起至第二柱钻铤时 发现公扣台阶处有一长约2cm 宽约0 5cm的刺痕 SPP LJL井 综合录井仪的应用 D 掉钻具掉钻具的一般特征 钻进时 大钩负荷突然减小 立管压力下降 扭矩减小 起下钻过程中 大钩负荷突然减小 5月23日11 40 立压从74 10bar下降至12 10的64 83bar 第一次预告 钻具刺穿 17 35立压从69 94bar降至18 00的63 23bar 第二次预告 钻具刺穿 18 45立压从70 58bar下降至19 10的60 35bar 至19 23降至55 88bar 同时岩屑中铁屑增多 第三次预告 19 54WOH从99 99t下降至93 92t 20 03又降至86 89t 共下降13 1t判断钻具已掉落 预计落鱼为120m左右 第四次预告 断钻具 起钻结果 最下一根钻杆9 02m本体处见一横向不规则圆形断面 纵向20cm裂口 落鱼长度为124 24m DGE井 综合录井仪的应用 E 堵水眼在钻井液入口流量稳定的前提下 堵水眼的一般特征 立管压力增加 钻时增大 扭矩增大 SHY井 4月10日 13 15立压开始缓慢上升 13 44立压升至220 0bar 降泵冲后立压仍缓慢上升 4 06升至215 5bar 2 泵冲由13spm降至11spm后 14 20立压仍缓慢上升至200 8bar 换泵1 检查 泵冲6spm 但立压仍很快上升 并且在此期间出口流量逐渐减少 地面管汇及泵都正常 立压 泵冲1 泵冲2 出口流量 综合录井仪的应用 F 钻头寿命终结在钻压及转盘转速不变的前提下 钻头寿命终结的一般特征为 扭矩增大并大幅度波动 钻时增大 钻井成本增加 岩屑变细或有铁屑 7月8日于DGE井 9 20钻进 岩性为石炭二迭系深灰色泥岩 从9 20至9 57 扭矩从245amps增大为346amps 共增101amps 其他参数无明显变化值班人及时通知司钻 井队决定起钻检查钻头 起钻后发现 钻头已到使用后期 钻头两个轴承严重松动 DGE井 扭矩 综合录井仪的应用 以上是综合录井仪在钻井施工过程中 监测和发现工程异常的几个实例 通过这些实例 可以反映出综合录井仪在实时录井过程中对工程异常预报所起的重要作用 由于工程异常所带来的后果有可能是很严重的 它不但直接影响钻井工程施工进度 而且会带来巨大的经济损失 而综合录井仪则能够在工程施工过程中 充当工程施工的 千里眼 提前预测和监测到各种井下 井上工程异常 避免事故的发生 从而保障工程顺利施工 综合录井仪的应用 4 综合录井仪在特殊工艺井的作用 1 利用随钻录井资料进行水平井导向综合录井仪在特殊井 疑难井施工中 随钻录井技术起着不可替代的作用 在疑难井的技术决策过程中 随钻录井技术可以及时提供各种准确的参考资料 当好油公司的参谋 为下步施工及加快区块的勘探速度起着重要的作用 综合录井仪的应用 水平井导向技术是当今石油工业中的尖端技术之一 国外当前通用的LWD随钻仪已成功地实现了水平井的导向 综合录井仪在水平井导向方面具有如下作用和功能 a 具有与LWD MWD进行数据通讯的软硬件接口 可以将LWD MWD检测数据传送到实时监控机中 进行显示 记录 建立数据库 资料处理等 b 将LWD MWD的单点定向数据 输入至综合录井仪井斜处理软件 可以按照需要随时绘制设计井身三维轨迹图和实际井身三维轨迹图 从而实现了对井身轨迹的实时对比和监控 在一定条件下 一定程度上也起了水平井导向的作用 在定向钻井导向中的作用 YB P井井深轨迹 综合录井仪在录井过程中具有实时处理井斜的功能 定向钻井前可将设计井身轨迹数据输入计算机 得到设计井身轨迹 钻进过程中只要及时将实际井斜数据输入计算机 便可得到实际井身轨迹 两者相比便可及时监控井深质量 指导定向钻井 综合录井仪的应用 2 在欠平衡钻井中的应用欠平稳钻井是在钻井过程中发生严重井漏 地层流体压力低于正常液柱压力的情况下 通过降低钻井液密度 利用旋转防喷控制头 在欠平衡地层压力一定的情况下进行边喷边钻 此项技术的实施不仅有利于油气层的发现和保护 同时可提高机械钻速 降低钻井成本 特别对于低孔 低渗 低产油气层及特殊油气层的勘探开发更为重要 有资料证明 利用欠平衡钻井技术钻进的低孔 低渗 低产油气层其钻井成本比常规钻井液钻井节约4 10倍 单井产量比常规直井增加10倍 综合录井仪的应用 胜利油田的Y6井在实施欠平衡钻进的过程中 在进行的地质录井和综合录井前 考虑到钻井设备的特殊性 为了尽可能消除测量数据误差和岩屑录井的误差 特制定了一系列录井技术措施 使后期录井工作带来了较好的效果 主要表现在以下几个方面 综合录井仪的应用 a 电动脱气器安装在油气分离器的钻井液出口处 进行正常色谱分析 在油气分离器延出的排气管中开一个圆孔 用气管线和样气泵将分离器分离出的气体抽至仪器房 另接一套色谱仪进行分析 对两套分析结果进行对比 发现油气显示规律 b 钻井液出口流量的测量采用电磁流量计 解决常规出口流量传感器不能正常安装的问题 并可提高测量精度 综合录井仪的应用 c 出口密度 出口温度 出口电导率传感器安装于油气分离器后的钻井液出口区 由于安装位置距井口远可能导致测量结果有较大的误差 但曲线的形态仍能反映钻井液性能的变化趋势 d 在附加循环罐中增加体积传感器 如果钻井液产生的泡沫较多 使用超声波体积传感器会影响测量结果的准确性 必要时使用常规的浮子式传感器 综合录井仪的应用 通过该技术措施的实施 主要为了尽可能消除负压钻井设备对录井的影响 进而导致的资料误差 目标是尽可能降低这种影响的程度 达到及时发现油气层 正确恢复地层剖面的目的 综合录井仪的应用 5 运用水马力应用软件进行钻井参数优化水马力应用软件是建立在环空液流的类型和钻井液流变学基础上 寻求钻井液在井底最佳的流动方式 目的就是在钻进过程中充分有效地应用钻头 最大限度地保持井眼规则 确保井底干净 由于多数钻井液的粘度随着切变速率而变化属于非牛顿流体 因此在环空中有好几种方法可以用于描述它们的行为 最常用的方法有 宾汉模式和幂律模式 而现场应用最多的就是幂律模式 2020 4 6 宾汉模型 实际 幂律模型 水力学模型 目录 前言一 综合录井仪简介二 综合录井仪的作用三 存在问题及努力方向结束语 存在的问题 1 地层泄漏试验数据是随钻地层压力检测所必须的基