李瑞林

（大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司，黑龍江大慶163411）

二氧化碳?xì)怏w的檢測(cè)、識(shí)別及評(píng)價(jià)

李瑞林*

（大慶鉆探工程公司地質(zhì)錄井一公司，黑龍江大慶163411）

隨著勘探的不斷進(jìn)行，CO2氣體越來(lái)越受到人們的重視，但該種氣體的錄井檢測(cè)、識(shí)別與評(píng)價(jià)難題已逐漸顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)為顯示分層困難，而且顯示與產(chǎn)能不能很好匹配，給氣層評(píng)價(jià)造成了很大難度。從CO2檢測(cè)影響因素分析入手，建立了一套儲(chǔ)層CO2氣錄井顯示識(shí)別方法，可以區(qū)分顯示真假、確定顯示厚度、幅度，判斷CO2氣相對(duì)含量，提高了CO2氣顯示識(shí)別能力；確認(rèn)了評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)參數(shù)，準(zhǔn)確求取了鉆井液含氣量，從而對(duì)深層CO2氣層進(jìn)行了有效的評(píng)價(jià)。

二氧化碳?xì)怏w；檢測(cè)；識(shí)別；評(píng)價(jià)

1　概述

松遼盆地具有典型的斷陷層富氣、坳陷層富油“層樓式”油氣聚集特點(diǎn)，在深層勘探過(guò)程中證實(shí)斷陷層烴類氣中大量混入CO2，從5%一直到100%都有分布［1］。

一些井試氣獲得了較高產(chǎn)的CO2氣流，可是錄井卻未發(fā)現(xiàn)明顯的CO2異常，隨著松遼盆地北部深層勘探的深入，錄井識(shí)別與解釋CO2氣層的困難逐步顯現(xiàn)出來(lái)?？傮w上主要表現(xiàn)為：CO2錄井顯示反映不靈敏，異常顯示分層困難，顯示與產(chǎn)能不匹配，造成解釋評(píng)價(jià)難度很大。

2　二氧化碳?xì)怃浘畽z測(cè)方法

二氧化碳檢測(cè)分析主要手段是二氧化碳?xì)鉁y(cè)分析儀。按檢測(cè)原理分為2種：一種是熱導(dǎo)式氣體分析儀；另一種是紅外線氣體分析儀。

2.1熱導(dǎo)分析

熱導(dǎo)式氣體分析儀在測(cè)量氣體組分時(shí)，熱敏元件吸附被測(cè)量氣體，其電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率就會(huì)發(fā)生變化，元件的散熱狀態(tài)也就隨之改變，當(dāng)鉑線圈感知元件狀態(tài)后電阻會(huì)相應(yīng)變化，電橋平衡被破壞而輸出電壓，通過(guò)對(duì)電壓的測(cè)定即可得到氣體測(cè)量結(jié)果。

2.2紅外線分析

這種分析儀只用一個(gè)光源、一個(gè)測(cè)量室、一個(gè)紅外線傳感器就能完成氣體濃度的測(cè)量。利用一定頻率的紅外線照射不同濃度的CO2氣體而產(chǎn)生不同的輻射能量，通過(guò)檢測(cè)輻射能量的變化，從而得到相應(yīng)CO2氣體的濃度值。

3　二氧化碳?xì)怃浘畽z測(cè)環(huán)境影響因素分析

一般來(lái)說(shuō)，CO2氣儲(chǔ)集狀態(tài)分為游離狀態(tài)、溶解狀態(tài)和吸附狀態(tài)3種。CO2氣進(jìn)入鉆井液后，游離氣以氣泡形式與鉆井液混合，然后逐漸溶于鉆井液中，還有被鉆碎的巖屑吸附著與鉆井液混合。CO2進(jìn)入鉆井液的方式歸納為：破碎氣、擴(kuò)散氣、壓差氣（接單根氣和后效氣）、再循環(huán)氣。

3.1鉆井液藥品

一些特殊鉆井液處理劑對(duì)氣測(cè)錄井會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，在目前的鉆井過(guò)程中，鉆井液中要根據(jù)不同的鉆井施工需求，加入一定數(shù)量的鉆井液處理劑。

3.2鉆井液體系

松遼盆地北部深層鉆井使用的鉆井液一般為有機(jī)硅鉆井液體系和水包油鉆井液體系。這2種鉆井液中都含有大量的水，CO2一般以微弱結(jié)合的水合物形式存在，填隙形式存在為輔，一小部分形成碳酸（H2CO3）。碳酸在堿的作用下，能生成酸式碳酸鹽M（HCO3）2和碳酸鹽MCO3（M代表二價(jià)金屬）。鉆井時(shí)，鉆井液酸堿度必須維持在一個(gè)偏堿性的狀態(tài)，pH值保持在9左右。為了維持這樣一個(gè)偏堿性的狀態(tài)，鉆井時(shí)特別是鉆遇CO2時(shí)就必須不斷往鉆井液中加入堿性添加劑，由于加入堿的不均勻性，這就有可能造成CO2錄井出現(xiàn)低值或無(wú)值的現(xiàn)象。

3.3儲(chǔ)層性質(zhì)及地層流體

儲(chǔ)集層滲透性的對(duì)氣體檢測(cè)影響可分為2種情況：其一是當(dāng)鉆井液柱壓力大于地層壓力時(shí)，鉆井液發(fā)生超前滲濾。由于鉆井液濾液的沖洗作用，向地層深處擠跑了一部分油氣，使進(jìn)入鉆井液的油氣含量減少氣測(cè)錄井異常顯示值降低。其二是當(dāng)鉆井液柱壓力小于地層壓力時(shí)，儲(chǔ)集層的滲透濾越高，進(jìn)入鉆井液中的油氣含量越多，氣測(cè)錄井異常顯示值越高。

地層水由于水型和礦化度不同，也會(huì)對(duì)儲(chǔ)層中CO2產(chǎn)生影響。

3.4工程因素

（1）井眼直徑。進(jìn)入鉆井液中的CO2氣，其中一部分是來(lái)自被鉆碎的巖屑中，由于鉆頭直徑的不同，破碎巖石的體積和速度不同，單位時(shí)間破碎巖石體積與鉆頭直徑成正比。因此，當(dāng)其它條件一定時(shí)，鉆頭直徑越大，破碎巖石體積越多，進(jìn)入鉆井液中的油氣含量越多，氣測(cè)錄井異常顯示值越高。

（2）鉆速。在相同的地質(zhì)條件下，鉆速越大，單位時(shí)間破碎巖石體積越大，進(jìn)入鉆井液中的油氣含量越多。

（3）鉆井液排量。氣測(cè)錄井異常顯示值的高低與鉆井液排量有著密切關(guān)系，鉆井液排量越大，鉆井液在井底停留的時(shí)間越短，通過(guò)擴(kuò)散和滲濾方式進(jìn)入鉆井液中的油氣含量相對(duì)減少，氣測(cè)錄井異常顯示值降低。

3.5檢測(cè)條件

目前，在井口至導(dǎo)管口之間是一個(gè)半封閉的系統(tǒng)，含氣鉆井液在這個(gè)區(qū)間流動(dòng)時(shí)，部分氣體逸散，逸散的量與鉆井液含氣飽和度和鉆井液粘度有關(guān)，氣體的散失導(dǎo)致氣測(cè)顯示值下降。

3.6其它因素

一直以來(lái)，沒(méi)有把CO2作為主體勘探對(duì)象，造成對(duì)CO2檢測(cè)儀器的選擇及使用上可能還存在一些人為的問(wèn)題，這也是造成CO2識(shí)別與評(píng)價(jià)困難的因素之一。另外CO2檢測(cè)儀本身易受現(xiàn)場(chǎng)錄井條件和分析樣品的潔凈度影響較大，容易發(fā)生氣室污染，從而使測(cè)量值出現(xiàn)漂移。

4　二氧化碳?xì)鈱幼R(shí)別與評(píng)價(jià)

隨著近年來(lái)大慶勘探的逐步深入，勘探的對(duì)象更加多樣，勘探區(qū)塊的氣水關(guān)系越來(lái)越復(fù)雜，徐深圍子地區(qū)深層火山巖儲(chǔ)層巖性復(fù)雜多變、儲(chǔ)層流體多樣、氣水關(guān)系也較為復(fù)雜，在火山巖儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別方面存在較大困難［2］，對(duì)CO2氣層識(shí)別評(píng)價(jià)技術(shù)提出了更高的要求。

4.1儲(chǔ)層二氧化碳?xì)怙@示識(shí)別

（1）CO2氣真假顯示判斷。當(dāng)錄井現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)CO2氣檢測(cè)值異常后，及時(shí)收集氣測(cè)資料和鉆井液資料，經(jīng)過(guò)初步分析，去偽存真后，排除檢測(cè)儀器和鉆井液添加劑對(duì)檢測(cè)值的影響，確定是否為氣測(cè)顯示。

（2）CO2氣顯示層劃分：

①基值的確定。根據(jù)實(shí)測(cè)二氧化碳值，通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸的方法，對(duì)連續(xù)超過(guò)4m深度范圍，氣測(cè)對(duì)數(shù)值波動(dòng)在0.15范圍內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸計(jì)算，得出此深度段基值數(shù)據(jù)，將所有查找的基值段連接即為二氧化碳?xì)鉁y(cè)數(shù)據(jù)基值。

②顯示層厚度的劃分。以二氧化碳數(shù)據(jù)曲線來(lái)識(shí)別劃分解釋層，利用烴類氣體的敏感性，作為CO2輔助分層的標(biāo)志，采用半幅點(diǎn)法來(lái)劃分氣測(cè)顯示層的頂界底界深度，分層判斷標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1　CO2分層判斷標(biāo)準(zhǔn)

（3）顯示層氣測(cè)值求取及顯示程度劃分。對(duì)劃定的異常顯示層井段求取其氣測(cè)基值、最大值、最小值、平均值。通過(guò)對(duì)CO2氣檢測(cè)值的校正處理，可以劃分CO2氣顯示程度。利用灌滿系數(shù)可以輔助判斷CO2氣顯示程度。灌滿系數(shù)（Wd）是指氣測(cè)顯示厚度比儲(chǔ)層有效厚度，在相同鉆井條件下，氣測(cè)顯示厚度大，Wd值高，反映儲(chǔ)層含氣性好，氣測(cè)顯示厚度薄，Wd值小，反映儲(chǔ)層含氣性差。

4.2二氧化碳?xì)鈱釉u(píng)價(jià)

（1）CO2儲(chǔ)層物性識(shí)別評(píng)價(jià)。dcs指數(shù)除與鉆井參數(shù)有關(guān)外，還與地層本身特性有直接關(guān)系：是否欠壓實(shí)，巖石堅(jiān)硬致密程度，另一方面它還反映地層孔隙裂縫發(fā)育程度。生產(chǎn)實(shí)踐也表明：通常情況下，鉆遇不同巖性及物性的儲(chǔ)層，其dcs指數(shù)是不同的。dcs指數(shù)越小，反映巖石的可鉆性越好，地下巖層越疏松，巖石裂縫、孔隙越發(fā)育，即巖石物性越好；相反dcs指數(shù)越大，反映巖石的可鉆性越差，地下巖層越致密堅(jiān)硬，巖石裂縫、孔隙越不發(fā)育，即巖石物性越差。

（2）二氧化碳?xì)鈱釉u(píng)價(jià)參數(shù)求取。通過(guò)對(duì)徐深氣田儲(chǔ)層巖芯分析資料的研究，巖芯孔隙度分析資料與錄測(cè)井解釋孔隙度進(jìn)行比較，以及測(cè)井、錄井參數(shù)與巖芯孔隙度關(guān)系曲線，優(yōu)選有效孔隙度模型。經(jīng)單層錄測(cè)井計(jì)算有效孔隙度與巖芯分析有效孔隙度對(duì)比，選用密度曲線參數(shù)與巖芯分析有效孔隙度建立的解釋孔隙度模型相關(guān)性最好。

CO2氣鉆井液含氣量是鉆井液中鉆井氣在地面條件下的濃度。由于CO2氣的特殊性和CO2分析儀的局限性，不能采取烴類氣體Gt求取方法。實(shí)驗(yàn)是在常壓下往反應(yīng)釜注入不同體積的CO2氣與鉆井液充分混合，反應(yīng)釜鉆井液含氣量與現(xiàn)場(chǎng)井筒鉆井液含氣量一致，因此可以用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求取鉆井液含氣量Gt。

鉆井液含氣量為：

式中：Gt——?dú)庖貉h(huán)裝置內(nèi)鉆井液含氣量，%；

vg——注入氣樣的體積，L；

v0——整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的容積，L；

cg——注入氣樣濃度，%。

通過(guò)前面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)錄井資料分析，影響鉆井液含氣量Gt分析的主要因素包括：鉆井液溫度、鉆井液粘度、鉆井液含氣飽和度。

排除它影響因素，經(jīng)過(guò)鉆井液基值校正，利用鉆井液溫度、鉆井液粘度、鉆井液含氣飽和度和實(shí)驗(yàn)測(cè)定的CO2檢測(cè)值，可以建立一系列三參數(shù)圖版，通過(guò)某口井鉆井液資料可以查得鉆井液粘度和溫度，對(duì)CO2氣測(cè)資料進(jìn)行校正處理，求得校正后的CO2檢測(cè)值，通過(guò)三參數(shù)圖版，利用插值法可以求取鉆井液含氣量Gt。

5　結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)二氧化碳?xì)鉁y(cè)錄井環(huán)境復(fù)雜性，結(jié)合二氧化碳井錄井資料、物理化學(xué)性質(zhì)資料分析，確定了二氧化碳?xì)鉁y(cè)錄井環(huán)境影響因素，并對(duì)CO2檢測(cè)值進(jìn)行了系統(tǒng)連續(xù)的校正處理，較大地提高了二氧化碳?xì)鉁y(cè)資料應(yīng)用性。建立了一套儲(chǔ)層二氧化碳?xì)怃浘@示識(shí)別方法，可以區(qū)分顯示真假、確定顯示厚度、幅度，判斷二氧化碳?xì)庀鄬?duì)含量，提高了二氧化碳?xì)怙@示識(shí)別能力。利用氣測(cè)資料、測(cè)井資料、巖芯分析資料等求取其它評(píng)價(jià)參數(shù)，從而對(duì)深層二氧化碳?xì)鈱舆M(jìn)行了有效的評(píng)價(jià)。

［1］王盛鵬，羅霞，孫粉錦，等.松遼盆地CO2氣藏的形成與分布特征［J］.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，26（1）：22-28.

［2］張可操，曹鳳俊.深層天然氣井氣水層錄井解釋評(píng)價(jià)方法探討［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)：江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，27（5）：728-731.

TP212

A

1004-5716（2016）04-0061-03

2015-04-17

李瑞林（1967-），男（漢族），山東壽光人，助理工程師，現(xiàn)從事生產(chǎn)運(yùn)行管理工作。