錄井中鉆井液影響因素分析及油層識(shí)別方法

李金權(quán)

（大慶鉆探工程公司錄井一公司，黑龍江大慶163411）

錄井中鉆井液影響因素分析及油層識(shí)別方法

李金權(quán)*

（大慶鉆探工程公司錄井一公司，黑龍江大慶163411）

油氣勘探工作中準(zhǔn)確地取全地質(zhì)資料、及時(shí)發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確評(píng)價(jià)油層是地質(zhì)錄井工作的最終目的，但由于在鉆井過(guò)程中處理鉆井工程事故、使用油基鉆井液或硅酸巖鉆井液鉆井，造成鉆井液中混入有機(jī)物質(zhì)，在很大程度上影響地質(zhì)錄井對(duì)油層的發(fā)現(xiàn)。因此在鉆井液混油條件下如何進(jìn)行地質(zhì)錄井并及時(shí)發(fā)現(xiàn)含油顯示進(jìn)而準(zhǔn)確評(píng)價(jià)油層是油氣勘探工作急需解決的難題。介紹了一種應(yīng)用熱解分析、氣相色譜分析資料建立的鉆井液混油條件下油氣顯示的識(shí)別方法，該方法主要是依托錄井新技術(shù)，在大量實(shí)驗(yàn)工作基礎(chǔ)上建立的，在生產(chǎn)應(yīng)用中見到了較好的效果。

鉆井液混油；錄井；巖石熱解；氣相色譜；油層識(shí)別

在油氣勘探工作中準(zhǔn)確的錄取各項(xiàng)地質(zhì)資料、及時(shí)發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)油氣層是地質(zhì)錄井工作的最終目的，作為攜帶劑的鉆井液尤其是使用油基鉆井液或工程目的加入一定量的原油、成品油或有機(jī)添加劑時(shí)，給錄井油氣顯示識(shí)別帶來(lái)許多困難。因此在鉆井液混油條件下如何進(jìn)行地質(zhì)錄井并及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣顯示進(jìn)而準(zhǔn)確評(píng)價(jià)油氣層是油氣勘探工作急需解決的難題。錄井新技術(shù)的應(yīng)用為解決這類問(wèn)題提供了可能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)建立了鉆井液混油條件下油層的識(shí)別方法。

1　錄井中鉆井液影響因素分析

1.1鉆井液使用概況

大慶油田近幾年使用的鉆井液主要是有機(jī)硅、兩性離子、低聚硅、鉀酸鹽和硅酸鹽鉆井液體系。鉆井液中的有機(jī)質(zhì)成分影響錄井對(duì)油層的識(shí)別。

含有機(jī)質(zhì)鉆井液主要以下4種情況：一是油基鉆井液，鉆井液中混入90%柴油；二是硅酸鹽鉆井液，鉆井液中混入潤(rùn)滑劑、新配硅等有機(jī)溶劑；三是水基鉆井液，鉆井液中混入一定量的磺化瀝青等有機(jī)添加劑；四是為處理卡鉆等工程事故在鉆井液中加入柴油、石油等有機(jī)物質(zhì)。這些均影響了對(duì)油氣層的發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)。為確定其影響程度，應(yīng)用熱解分析、氣相色譜分析進(jìn)行“地化樣品損害試驗(yàn)”。

1.2鉆井液混油對(duì)巖石熱解分析結(jié)果的影響程度分析

巖石熱解分析能在一定程度上反映儲(chǔ)層的含油豐度，但不同混油條件下對(duì)其影響程度不同。

表1　不同混油鉆井液對(duì)巖石熱解分析影響程度表

（1）油基、硅酸鹽、鉀酸鹽鉆井液對(duì)巖石熱解分析的影響程度分析，用油基、硅酸巖、鉀酸鹽鉆井液對(duì)巖芯、巖屑、井壁取芯樣品浸泡并分析，分析結(jié)果具體情況見表1。

分析可見硅酸鹽、鉀酸鹽鉆井液對(duì)分析樣品具有沖洗作用但污染較小；而油基鉆井液對(duì)樣品污染程度大，特別是井壁取芯樣品尤為嚴(yán)重，巖芯受污染較小。

（2）10%柴油、原油混油鉆井液對(duì)巖石熱解分析的影響程度分析，在鉆井過(guò)程中使用的混油鉆井液和處理卡鉆事故中使用的解卡劑，主要是在鉆井液中混入3%～15%的乳化原油或柴油按1∶1比例混合并摻入少量粘土而成。經(jīng)用15%混油鉆井液浸泡后的樣品進(jìn)行分析得出如下結(jié)論（見表2）。

表2　10%柴油、原油混油鉆井液對(duì)巖石熱解分析影響程度表

分析可見由于巖屑在井筒內(nèi)停留時(shí)間較短，混油鉆井液對(duì)其污染程度低，不含油巖屑分析增值達(dá)不到評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，含油巖屑分析增值對(duì)儲(chǔ)層含油性評(píng)價(jià)效果不構(gòu)成影響，但在樣品分析前應(yīng)洗凈樣品表面的鉆井液，降低污染；由于鉆井液混油對(duì)巖芯中心部位巖石熱解分析結(jié)果無(wú)影響，但在分析時(shí)應(yīng)注意選取中部樣品；由于鉆井液混油浸泡井壁取芯后分析值增值大，其結(jié)果只能做為發(fā)現(xiàn)油氣顯示的參考資料，不能作為定性評(píng)價(jià)油層的依據(jù)。

（3）鉆井液添加劑對(duì)熱解分析的影響分析，目前所使用的鉆井液添加劑在熱解分析上具有如下特點(diǎn)（見表3）：

①S1含烴量高，S2無(wú)含烴量，如RHF潤(rùn)滑劑、油酸、聚合物、螺紋密封脂等。

②大多數(shù)有機(jī)添加劑的最大裂解溫度Tmax與油產(chǎn)率指數(shù)在判斷原油性質(zhì)上成反比關(guān)系，即Tmax高，而OPI低，Tmax低而OPI卻高，這與原油性質(zhì)判斷不匹配。

③對(duì)熱解分析影響較小的處理劑主要有鉀酸鹽、降濾失劑、無(wú)機(jī)鹽、磺化丹寧等14種。

2　鉆井液混油條件下油層識(shí)別方法

從上述分析可明顯看出，鉆井液混油對(duì)錄井資料有較大影響，給油層的識(shí)別和評(píng)價(jià)帶來(lái)了很大難度，為此建立了鉆井液混油條件下的油層識(shí)別方法。

2.1巖石熱解識(shí)別法

為了建立區(qū)分方法我們選取下列樣品分別進(jìn)行熱解分析（ROCK-EVALⅥ），A：非含油砂巖樣品，B：含油砂巖樣品，C：非含油砂巖+柴油，D：含油砂巖+柴油，E：非含油砂巖+絲扣油，F(xiàn)：含油砂巖+絲扣油，G：非含油砂巖+機(jī)油，H：含油砂巖+機(jī)油，I：非含油砂巖+油基鉆井液濾液，J：含油砂巖+油基鉆井液濾液，K：鉀酸鹽鉆井液，可以看出各種樣品的S1、S2、S4CO、S4CO2四個(gè)峰值的變化。

（1）混入柴油的識(shí)別。首先將非含油砂巖樣品進(jìn)行熱解及氧化分析，其譜圖特征是S1、S2、S4CO、S4CO2的曲線峰值很低，近似為基線。

混入柴油后再進(jìn)行熱解及氧化分析，其譜圖特征是S1峰較高且峰較窄，S2、S4CO、S4CO2的曲線峰值很低，說(shuō)明柴油的碳數(shù)范圍較窄，沒有300℃以后的組份。

把柴油與含油砂巖樣品混合進(jìn)行分析，由于柴油沒有重組合，可以只進(jìn)行熱解分析。將含油砂巖樣品進(jìn)行熱解分析，其譜圖特征是S1、S2均有峰，S1峰較高且較柴油的S1峰寬。然后在該含油砂巖樣品中混入一些柴油進(jìn)行熱解分析，其譜圖特征是S1峰遠(yuǎn)大于S2峰，其S1峰為柴油的S1峰與樣品中原油S1峰疊加，導(dǎo)致疊加后的S1峰較柴油的S1峰寬，S2峰為樣品中原油S2峰，由于S1峰增值較大，圖形的比例發(fā)生變化，S2峰值增值較小或不變，使S2值壓縮的很低，使其譜圖基本形態(tài)與非含油砂巖與柴油混合后的FID圖相似。因此根據(jù)譜圖的形態(tài)能夠識(shí)別柴油的污染，并且能識(shí)別受污染樣品是否具有油氣顯示，但無(wú)法確定污染導(dǎo)致的增值量，由于混入柴油濃度不同，其污染增值不同。

（2）混入機(jī)油的識(shí)別。在非含油砂巖中混入機(jī)油進(jìn)行熱解及氧化分析，其譜圖特征是S1、S2均有峰且S1、S2峰較圓，S2峰面積約為S1峰面積2倍左右，400℃以后S2峰很低逐漸趨于基線，S4CO、S4CO2峰值很低，機(jī)油的裂解烴含量較高，其次是熱解烴，不含殘余烴。再把機(jī)油與含油砂巖樣品混合進(jìn)行熱解分析，其譜圖基本形態(tài)在400℃～500℃之間有平緩的峰，是含油砂巖S2峰的一部分，在500℃以后S2峰逐漸趨于基線。因此根據(jù)譜圖的形態(tài)可以識(shí)別樣品中混入的機(jī)油，并且能識(shí)別受污染樣品是否具有含油顯示，但無(wú)法確定污染導(dǎo)致的增值量，由于混入機(jī)油濃度不同，其污染增值不同。

表3　各種鉆井液添加劑熱解分析數(shù)據(jù)表

（3）混入絲扣油的識(shí)別。在非含油砂巖中混入絲扣油進(jìn)行熱解及氧化分析，其譜圖特征與機(jī)油譜圖特征相似，S1、S2均有峰且S1、S2峰較圓，S2峰面積約為S1峰面積2倍左右，400℃以后S2峰很低逐漸趨于基線，S4CO、S4CO2峰值很低，絲扣油的裂解烴含量較高，其次是熱解烴，不含殘余烴。再把絲扣油與含油砂巖樣品混合進(jìn)行熱解分析，其譜圖基本形態(tài)在400℃～500℃之間有峰，是含油砂巖S2峰的一部分，在500℃以后S2峰逐漸趨于基線。因此根據(jù)譜圖的形態(tài)可以識(shí)別樣品中混入的絲扣油，并且能識(shí)別受污染樣品是否具有含油顯示，但無(wú)法確定污染導(dǎo)致的增值量，由于混入絲扣油量不同，其污染增值不同。

2.2熱解—?dú)庀嗌V指紋圖法

選取各種鉆井液添加劑、含油砂巖，分別進(jìn)行熱解—?dú)庀嗌V分析，建立色譜譜圖模式?？擅黠@看出含油砂巖、鉆井液添加劑與含油砂巖+鉆井液添加劑在色譜流出曲線模式上具有明顯差別，形成各自的特征圖，應(yīng)用中把被測(cè)樣品的譜圖與指紋圖庫(kù)中的指紋圖進(jìn)行對(duì)比就可很快判斷是何種有機(jī)物質(zhì)污染或是油氣顯示。

3　應(yīng)用效果分析

上述方法在部分井進(jìn)行了應(yīng)用，在油氣顯示識(shí)別上起到了重要作用。

經(jīng)在9口井進(jìn)行應(yīng)用，見到了較好的效果，解釋12個(gè)橫向?qū)?，其中?口井7個(gè)層經(jīng)試油或井壁取芯驗(yàn)證，符合率100%。其中發(fā)現(xiàn)2層油層，排除假油氣顯示5層，為油氣勘探工作創(chuàng)造了較好效益。

如：古141井63號(hào)層，鉆井取芯見砂巖0.69m，砂巖較純凈，熒光燈下見星點(diǎn)狀熒光，發(fā)光不均勻，含油特征不明顯，氣測(cè)無(wú)異常，地質(zhì)人員反復(fù)觀察無(wú)法確認(rèn)是否含油顯示，及時(shí)取樣進(jìn)行巖石熱解、氣相色譜分析，2種方法均呈油層特征。巖石熱解分析S1值為2.41mg/g、S2值為1.97mg/g。試油結(jié)論為工業(yè)油層。

又如：古143井43號(hào)層，錄井中見灰色粉砂巖，具微弱熒光，氣測(cè)全烴最大0.44%，比值2.4，氣測(cè)解釋為油水同層，現(xiàn)場(chǎng)地化分析S1為0.30mg/g，S2為1.41mg/g，從譜圖形態(tài)看與鉆井液藥品相似，不是含油特征，但無(wú)法確定其藥品類型，送樣進(jìn)行色譜分析并與色譜指紋圖對(duì)比，確定其類型為樹脂類添加劑。經(jīng)井壁取芯2顆灰色粉砂巖，不含油。證實(shí)判斷準(zhǔn)確。

薩53井75號(hào)層，巖屑錄井見有5%含油粉砂巖，熒光微弱，氣測(cè)全烴最大為3.24%，一般為1.68%，比值為7.2倍，解釋為差油層?，F(xiàn)場(chǎng)地化分析S1值為0.30mg/g、S2值為7.54mg/g，其峰形與瀝青類相似，送樣做色譜分析確定為瀝青類添加劑，井壁取芯2顆無(wú)油氣顯示。

4　結(jié)論及建議

（1）錄井中真假油氣顯示的識(shí)別效果直接關(guān)系到油氣勘探工作的成敗，應(yīng)用分析化驗(yàn)技術(shù)可有效地解決這一問(wèn)題。

（2）在油基鉆井液井中，鉆井液浸入帶熱解分析增值達(dá)8～10mg/g，嚴(yán)重影響其資料應(yīng)用，因此在這樣井中井壁取芯資料只能作為一項(xiàng)參考資料。

（3）色譜分析對(duì)區(qū)分特殊添加劑有較好效果，熱解分析對(duì)區(qū)分混油效果好，在應(yīng)用中應(yīng)合理使用。

［1］郎東升，等.儲(chǔ)層流體的熱解及氣相色譜評(píng)價(jià)技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1999.

［2］汪正范.色譜定性與定量［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2000：192-194.

TE2

A

1004-5716（2016）05-0042-04

2015-04-21

2015-04-29

李金權(quán)（1967-），男（漢族），黑龍江大慶人，助理工程師，現(xiàn)從事生產(chǎn)運(yùn)行管理工作。