氣測(cè)錄井影響因素及對(duì)策分析

董柏聞

（大慶油田鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司，黑龍江 大慶 163000）

地質(zhì)錄井工作在油氣勘探與開發(fā)過程中發(fā)揮重要作用。地質(zhì)錄井工作內(nèi)容主要包括巖屑錄井、氣測(cè)錄井、地化錄井等，其中氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)是監(jiān)測(cè)油氣顯示及評(píng)價(jià)儲(chǔ)層含油氣性的重要依據(jù)。在石油鉆井的過程中，井下的油氣層中會(huì)包含著較多的烴類氣體，這些烴類氣體往往會(huì)形成較為明顯的氣體壓力。在這種氣體壓力的作用下，當(dāng)鉆井深度達(dá)到油氣層時(shí)，其中的烴類氣體就會(huì)進(jìn)入泥漿中，隨著泥漿的循環(huán)被帶到地面上，到達(dá)泥漿池出口。在泥漿池出口安裝有脫氣器，脫氣器中高速旋轉(zhuǎn)的攪拌棒能夠?qū)@井液中烴類氣體分離出來。脫氣器與氣測(cè)管路相連，烴類氣體會(huì)通過氣測(cè)管路到達(dá)烴類氣體檢測(cè)裝置，經(jīng)過氣相色譜分析后，得到全烴及組分含量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于監(jiān)測(cè)油氣顯示，評(píng)價(jià)儲(chǔ)層含油氣性具有重要的指導(dǎo)意義[1-3]。由于氣相色譜分析精度高，對(duì)檢測(cè)環(huán)境要求較為苛刻，錄井現(xiàn)場(chǎng)多處于野外，環(huán)境較為惡劣，對(duì)氣測(cè)錄井分析結(jié)果影響較大，因此，加強(qiáng)對(duì)氣測(cè)錄井影響因素分析，采取必要措施，提升氣測(cè)錄井結(jié)果準(zhǔn)確性，對(duì)于發(fā)揮錄井在油氣勘探中的作用具有重要意義。

1 氣測(cè)錄井的作用及方法分析

首先，從氣測(cè)錄井的實(shí)際作用角度分析，現(xiàn)階段，氣測(cè)錄井的應(yīng)用作用已經(jīng)得到了較為廣泛的拓展，其一方面得益于有效的氣液循環(huán)系統(tǒng)，另一方面也有石油鉆井的工藝創(chuàng)新相關(guān)。一般而言，通過開展氣測(cè)錄井工作，可以直接對(duì)油氣層的位置和深度進(jìn)行定位，從而完成油氣層的勘測(cè)工作。在此基礎(chǔ)上，可對(duì)油氣水層進(jìn)行前提的預(yù)估和評(píng)價(jià)，進(jìn)而為后續(xù)的石油鉆探工作提供有效的參考數(shù)據(jù)。另外，現(xiàn)階段，氣體分析儀已經(jīng)可以在這個(gè)過程中對(duì)油層的性質(zhì)進(jìn)行初步判斷，即可將油層的物理屬性分為重質(zhì)油層和輕質(zhì)油層。需要注意的是，氣測(cè)值本身在氣測(cè)錄井的過程中會(huì)呈現(xiàn)出一定的波動(dòng)性，這種波動(dòng)性與工程測(cè)量的實(shí)際工藝流程相關(guān)，也與相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行效能相關(guān)，尤其與鉆頭組件相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行效能，其會(huì)直接影響鉆井的實(shí)際速度，從而對(duì)氣測(cè)錄井的實(shí)效性產(chǎn)生影響；其次，從氣測(cè)錄井的方法角度分析，技術(shù)人員需要重點(diǎn)選擇與氣測(cè)錄井相關(guān)的設(shè)備資源的輔助性的探測(cè)資源，尤其是鉆井液，其實(shí)際的物理密度會(huì)對(duì)鉆井的安全性以及速率均有直接影響。更為關(guān)鍵的是，在接觸到油氣層之后，油氣層中的氣體需要被及時(shí)輸送到氣體分析儀中，此件，鉆井液、鉆頭前進(jìn)速率以及鉆井排液量等均會(huì)對(duì)氣體的回流效率產(chǎn)生影響。如果這種影響不能得到具體地控制，則氣測(cè)錄井的實(shí)際數(shù)值會(huì)變得非常不穩(wěn)定[4]。一般情況下，氣測(cè)錄井的方法可以分為半自動(dòng)氣測(cè)以及色譜光測(cè)。在不同的測(cè)量方法中，其準(zhǔn)確度影響因素不同，實(shí)際的作用形式也存在差異。如果從氣測(cè)錄井的氣測(cè)方式角度進(jìn)行劃分，其也可被分為隨鉆氣測(cè)以及循環(huán)氣測(cè)過程，這兩種氣測(cè)過程在氣測(cè)流程中有關(guān)系，但實(shí)際的氣測(cè)過程往往相反。

2 氣測(cè)錄井準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)油氣層影響因素分析

2.1 鉆井因素的影響

鉆井因素在油氣層發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)過程中的影響最為廣泛，其實(shí)際的影響效果也最為明顯，并且此種因素的影響也多樣，可對(duì)氣測(cè)錄井系統(tǒng)的運(yùn)行效果直接產(chǎn)生影響，這種影響包括對(duì)氣體回路的影響、氣體燃燒質(zhì)量的影響以及數(shù)據(jù)分析效能的影響等。首先，從鉆井設(shè)備影響因素的角度分析，鉆井設(shè)備的影響具有過程性特點(diǎn)，這種過程性特點(diǎn)與設(shè)備的運(yùn)行流程相關(guān)，包括設(shè)備的運(yùn)行順序、鉆頭的選用類型以及鉆頭的直徑等。在選擇鉆頭直徑時(shí)，需要注意的是，雖然大直徑鉆頭的深鉆效應(yīng)較好，但是在接觸到油氣層之后，其實(shí)際的接觸面積也會(huì)增加。在這種較大面積的油氣層接觸情況下，其氣體壓力雖然在單位面積之內(nèi)并沒有增加，但是，氣體的表面流通速率增加，進(jìn)而導(dǎo)致同一時(shí)間通過導(dǎo)氣管的體積增加。此時(shí)，氣體檢測(cè)儀內(nèi)部的壓力也會(huì)增加，從而導(dǎo)致氣體的燃燒速率加快。在這種情況下，氣體檢測(cè)儀的檢測(cè)進(jìn)程也會(huì)加快，從而導(dǎo)致氣體檢測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果可能會(huì)變大；其次，從鉆井參數(shù)影響的角度分析，鉆井參數(shù)一般指鉆井速度以及鉆井液的排放效能[5]。一般情況下，鉆井速度并不會(huì)太快，但是如果鉆頭的直徑較大，其可承受的鉆井速度也相對(duì)大一些。此時(shí)，即可提高鉆井速度，但是同時(shí)需要增加鉆井液的排放體量。然而，在這個(gè)過程中，受到鉆井區(qū)域巖石層密度的影響，在單位時(shí)間內(nèi)，其地層巖石的破碎量并不穩(wěn)定。如果巖石層的破碎量較大，則可能導(dǎo)致在同一時(shí)間進(jìn)入脫氣器的氣體體積增加，此時(shí)，巖石層內(nèi)部的壓力就會(huì)增大。為了避免出現(xiàn)流量不穩(wěn)定問題，工作人員應(yīng)實(shí)施檢測(cè)巖石層中底層巖石的破碎狀態(tài)，并對(duì)脫氣器的運(yùn)行效率進(jìn)行調(diào)整，這樣才能有效排除鉆井因素的影響。

2.2 脫氣器的影響

脫氣器對(duì)油氣層評(píng)價(jià)結(jié)果的影響過程較為復(fù)雜，并且從氣測(cè)錄井實(shí)際流程的角度分析，脫氣器對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響還不止于此，其影響更多地會(huì)表現(xiàn)在系統(tǒng)層面。首先，從脫氣器影響作用形式的角度分析，脫氣器中的鉆井液體積存在動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)，這種動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)屬于鉆井液的體積變化問題。如果脫氣器的實(shí)際系統(tǒng)排放量相對(duì)較大，則進(jìn)入脫氣器的鉆井液體積也會(huì)增加，此時(shí)，在脫氣器中液體的擠壓作用下，其排除的氣體體積也會(huì)出現(xiàn)較為明顯的變化；其次，從集氣室容量的角度分析，集氣室的容量會(huì)對(duì)氣體分析儀的分析數(shù)值產(chǎn)生影響。當(dāng)集氣室的體積較小時(shí)，集氣室與脫氣室之間就會(huì)形成一個(gè)氣體容量緩沖空間。在此空間中，氣體的密度并不均勻，并且這種密度會(huì)比集氣室中的稍大，比脫氣室中的稍小，這就導(dǎo)致系統(tǒng)整體的氣體運(yùn)輸密度并不均勻，相應(yīng)的燃燒反應(yīng)也會(huì)存在不穩(wěn)定的情況。如果在此時(shí)查看氣體檢測(cè)儀的響應(yīng)曲線，其曲線的波動(dòng)性可能會(huì)非常明顯[6]。為此，工作人員應(yīng)結(jié)合氣測(cè)錄井系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行要求，合理選擇集氣室的大小。但是，需要注意的是，這種氣體緩沖效應(yīng)是無法消除的，其影響會(huì)始終存在。工作人員可以根據(jù)氣測(cè)錄井的誤差要求，反求集氣室中緩沖空間的作用閾值，從而將這種誤差降低到系統(tǒng)可以承受的范圍之內(nèi)。另外，脫氣器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)氣測(cè)錄井的結(jié)果產(chǎn)生影響。實(shí)際上，現(xiàn)階段，氣測(cè)錄井系統(tǒng)采用的脫氣器結(jié)構(gòu)一般為大口徑的出氣結(jié)構(gòu)。雖然此種出氣結(jié)構(gòu)可能會(huì)導(dǎo)致出氣的速率增加，但是可以有效避免氣體輸送的過程中出現(xiàn)氣體堵塞的問題。

2.3 鑒定器的影響

鑒定器的影響形式較為單一，其作用的系統(tǒng)檢測(cè)過程也為系統(tǒng)檢測(cè)的后半段，主要是氣體的混合燃燒過程。首先，從鑒定器的結(jié)構(gòu)影響角度分析，這種結(jié)構(gòu)影響與鑒定器中信號(hào)分析技術(shù)的應(yīng)用形式相關(guān)，一般而言，鑒定器中運(yùn)算的信號(hào)值會(huì)作用與油氣層抽離氣體的體積分?jǐn)?shù)，這個(gè)體積分?jǐn)?shù)是系統(tǒng)生成評(píng)價(jià)曲線的關(guān)鍵參數(shù)，其會(huì)對(duì)曲線的線性關(guān)系表現(xiàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。實(shí)際上，如果鑒定器的質(zhì)量較好，這種動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)效果往往也會(huì)較為穩(wěn)定，并且也會(huì)在一定程度上改善氣測(cè)錄井系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際效果；其次，從氣體燃燒效果的角度分析，鑒定器本身的燃燒作用形式也不夠穩(wěn)定。這是因?yàn)?，在這個(gè)燃燒過程中，氫氣和氧氣所產(chǎn)生的燃燒溫度并不恒定，在這種溫度的作用下，燃燒室內(nèi)部的壓力也不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致其燃燒氣體的融合效果下降。同時(shí)，在持續(xù)燃燒的過程中，這種高溫的環(huán)境會(huì)對(duì)混合室的氣體產(chǎn)生一定的分解作用，這種分解作用屬于離子層面的分解作用，即高溫的環(huán)境會(huì)將混合氣體分為正負(fù)離子，而此時(shí)的正負(fù)離子正處于活躍狀態(tài)，從而可以形成電流效應(yīng)。這種電流效應(yīng)如果在出現(xiàn)初期被阻斷，則其影響不會(huì)持續(xù)。但問題是，電流效應(yīng)的阻斷周期非常短，現(xiàn)階段還沒有非常高效的阻斷辦法，這就會(huì)導(dǎo)致燃燒室內(nèi)部形成的電路會(huì)順著氣體容腔擴(kuò)散到氣體分析儀的電子分析系統(tǒng)中，從而對(duì)分析系統(tǒng)的分析流程產(chǎn)生電磁影響，進(jìn)而導(dǎo)致儀器運(yùn)行過程中出現(xiàn)運(yùn)行準(zhǔn)確性問題。

2.4 色譜峰取值方法的影響

色譜取值方法由色譜分析儀自身的分析屬性而定，這種分析屬性屬于色譜分析儀自身的運(yùn)行結(jié)構(gòu)問題，并不會(huì)在實(shí)際的應(yīng)用過程中發(fā)生變化。此間，信號(hào)本身的記錄曲線往往存在較為明顯的波峰波谷，但是，不難發(fā)現(xiàn)，很多色譜記錄儀在刻畫此種波峰波谷時(shí)，對(duì)波峰的刻畫過程往往相對(duì)激進(jìn)，換言之，其波峰的刻畫往往高于實(shí)際數(shù)值。同時(shí)，如果氣測(cè)錄井系統(tǒng)自身的氣體流速也比較大，則可能導(dǎo)致這種測(cè)定曲線的實(shí)際測(cè)定效果更加明顯，波峰的尖銳程度也會(huì)增加[7]。實(shí)際上，在現(xiàn)代化的氣測(cè)錄井系統(tǒng)運(yùn)行過程中，工作人員會(huì)主動(dòng)對(duì)載流氣體的流速進(jìn)行約束，這種氣體流程的約束過程往往伴隨著混合氣體成分的優(yōu)化。此時(shí)，就又會(huì)出現(xiàn)上文中論述過的氣體離子分散問題，相應(yīng)的電流作用也會(huì)更加明顯。此時(shí)，若要切實(shí)降低這種峰值因素的影響，一方面，工作人員需要對(duì)儀器的數(shù)值輸出曲線進(jìn)行優(yōu)化，但是這種優(yōu)化的過程也只是軟件層面的優(yōu)化，并且實(shí)際的優(yōu)化效果往往并不好；另一方面，工作人員可以改變色譜峰的取值方法，將原來的散點(diǎn)取值法改為面積取值法，并將面積取值的區(qū)域與波峰出現(xiàn)的區(qū)域重合，從而可以降低此間電流因素的實(shí)際作用效果，也可對(duì)流速的影響進(jìn)行進(jìn)一步地優(yōu)化。另外，色譜取值方法的優(yōu)化過程需要與氣測(cè)后效數(shù)值分析過程聯(lián)系起來。此間，工作人員應(yīng)合理選擇實(shí)際的分析基礎(chǔ)數(shù)值，此類基礎(chǔ)數(shù)值可以參考以往的氣測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)，也可根據(jù)本次油氣層評(píng)價(jià)工作的具體要求進(jìn)行靈活變化，這樣才能有效改善此類因素對(duì)油氣層評(píng)價(jià)結(jié)果的影響程度，從而提高評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的整體準(zhǔn)確性。

3 結(jié)束語

總之，在氣測(cè)錄井工作中，技術(shù)人員需要根據(jù)油氣評(píng)價(jià)的實(shí)際要求以及鉆井環(huán)境的實(shí)際狀態(tài)，合理選擇氣測(cè)錄井的方法，并且技術(shù)實(shí)踐中對(duì)此類活動(dòng)的實(shí)際順序和具體流程進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而確保氣測(cè)錄井活動(dòng)的準(zhǔn)確性和完整性。需要注意的是，氣測(cè)錄井的過程也是氣測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的過程，其具備一定程度的數(shù)據(jù)對(duì)比化特點(diǎn)。