摘要：欠平衡鉆井是天然氣鉆探最有效的鉆井工藝技術之一，在大港油田、大慶油田等勘探區(qū)域成效顯著。欠平衡鉆井過程中，氣層鉆開后，使氣測井的背景值大幅抬高，甚至達到飽和狀態(tài)，導致后續(xù)氣層無法識別。本文在分析了氣測井技術局限性的基礎上，針對欠平衡鉆井工藝的特點，探討了通過對巖屑進行破碎、脫氣和含氣分析，對地層含氣情況進行識別和評價的方法，并給出了應用實例。


　　關鍵詞：天然氣勘探；欠平衡鉆井；巖屑氣；氣層識別


　　1問題的提出


　　在天然氣勘探工作中，氣測井是最主要的發(fā)現和識別氣層的錄井技術手段,主要是依據鉆開氣層時，全烴檢測值明顯增大來識別和評價氣層。經過半個多世紀的發(fā)展，氣測井技術在裝備水平、資料采集質量等方面都取得了很大的進步，為天然氣的勘探做出了重要貢獻[1][2]。


　　但也必須看到，氣測井仍有很大的局限性[3][4]，特別是隨著天然氣勘探工作的深入，鉆井工藝新技術的應用，給錄井行業(yè)提出了新的要求，錄井尚需在天然氣勘探錄井配套技術方面進行攻關，特別是在欠平衡鉆井條件下，第一個氣層打開后后續(xù)氣層的發(fā)現和識別等問題亟待解決。


　　2 欠平衡鉆井的工藝特點及錄井面臨的主要問題


　　2．1 欠平衡鉆井的工藝特點


　　欠平衡鉆井工藝與常規(guī)鉆井工藝相比，除了在設備上增加了油氣分離器等設備之外，最大的特點是在這種工藝條件下，鉆井液的密度低，以保證鉆井液產生的液柱壓力低于地層壓力，進而達到保護儲集層、解放氣層的目的。


　　2．2 欠平衡鉆井條件下錄井面臨的主要問題


　　地質錄井隨鉆過程中地層含氣的檢測，多年來一直局限于氣測井方法，即以脫氣器從鉆井液中脫氣、送入色譜儀中進行分析，通過分析全烴檢測值增大的幅度判斷氣層的存在并進行產能的初步評價。隨著欠平衡鉆井工藝技術的應用，原有工藝流程和方法的局限性日益突出，特別是在第一個氣層打開后后續(xù)氣層發(fā)現的問題上存在明顯的不適應。


　　具體地表現在，由于鉆井液產生的液柱壓力低于地層壓力，因此，在氣層打開后，氣層中的氣持續(xù)不斷地進入到鉆井液中，使鉆井液中的含氣量一直表現為高值，在這種情況下，后續(xù)的氣層打開后，氣體進入鉆井液時，在氣測井曲線上表現為全烴增大的幅度很小，甚至全烴檢測值沒有變化，造成氣層無法發(fā)現和識別。


　　比如，ZHS11井自3170m采用欠平衡鉆井工藝，鉆至氣層，全烴最大值由3.78%升至92.11%，鉆至3194.4-3198.8m全烴最大值升到92.76%左右,此后一直持續(xù)到3415m，從地層的巖性、物性上看，計有12個具有一定儲氣能力的儲集層，到底哪幾個層含氣難以確定。這就給試氣層位選擇等工作造成很大的影響。因此，必須開展欠平衡鉆井條件下氣層識別方法研究，以滿足天然氣勘探工作的需要。


　　3 欠平衡鉆井條件下巖屑樣品中微、痕量氣體分析技術實驗研究


　　為解決欠平衡鉆井條件下，第一個氣層打開后后續(xù)氣層發(fā)現的問題。作者針對大慶探區(qū)WSH501等井開展了室內和現場試驗研究工作。總體思路是：用機械破碎的方法使巖屑脫氣，利用新的氣體分析技術對巖屑樣品的含氣情況進行分析，考察巖屑氣分析結果與氣測井、地質錄井、地球物理測井、試油（氣）等分析資料的對應關系，明確巖屑氣分析技術對地層含氣的發(fā)現能力；考察油基鉆井液對巖屑氣分析結果是否有影響；


　　3．1基地實驗情況


　　研究表明，泥巖巖屑在經歷了降壓脫氣過程之后仍然保留一部分含氣信息[5]，砂巖巖屑在經歷了降壓脫氣過程之后仍然保留一部分含油信息，并可以進行檢測[6]。巖屑中的氣體是否在經歷了降壓脫氣過程之后氣體全部逸散？現有的技術裝備能否測出巖屑含氣？油基鉆井液對巖屑浸泡后對巖屑含氣分析結果是否有大的影響？


　　為回答上述問題，作者對現場采集的巖屑樣品，用SDL-9000型綜合錄井儀進行了含氣分析，從試驗結果的初步分析來看，可以初步得到以下結論：一是現有的技術裝備能測出巖屑含氣，巖屑中的氣體在經歷了降壓脫氣過程之后氣體沒有全部逸散。二是油基鉆井液對巖屑氣分析結果基本上沒有影響。這就為欠平衡鉆井條件下第一個氣層打開后，后續(xù)氣層（下面地層是否含氣）的落實提供了一種可供借鑒的方法。當然對于常規(guī)鉆井條件下氣層的發(fā)現和落實也有指導意義。
　　3．2 現場實驗情況

　　為了進一步驗證這種方法的可行性，作者以滿足巖屑氣分析的特制配套儀器，在大慶WSH501井、ZHSH11井、WSH11井進行了進一步的實驗研究。

　　通過對3口井、1000包巖屑樣品的分析，共計發(fā)現了14個巖屑高含氣井段，其中有3個井段已經試氣，都有天然氣產出，說明用巖屑氣分析數據識別地層含氣是較為有效的，特別是與常規(guī)氣測井資料相比，具有定位準確、發(fā)現氣層能力強的特點。

　　4 結束語

　　巖屑在經歷了降壓脫氣過程之后氣體沒有全部逸散，現有的技術裝備可以測定巖屑的含氣量。油基鉆井液對巖屑氣分析結果基本上沒有影響。

　　應用巖屑氣分析數據可以識別地層是否含氣，這就為欠平衡鉆井條件下第一個氣層打開后，后續(xù)氣層（下面地層是否含氣）的落實提供了一種較為有效的方法。巖屑氣分析資料較常規(guī)氣測井資料相比，具有定位準確的優(yōu)勢，因此，對于常規(guī)鉆井條件下氣層的發(fā)現和落實也有指導意義。