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基于光电吸收截面指数的漏点识别及漏失参数评价_孙玉红.pdf
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1、测 井 技 术WELL LOGGING TECHNOLOGYVol.47 No.2 Apr 2023第47卷 第2期 2023年4月文章编号:1004-1338(2023)02-0204-06基于光电吸收截面指数的漏点识别 及漏失参数评价孙玉红1,张志虎1,许靖康2,谭伟雄1,张浩3,张磊1(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津 300452;2.延边大学工学院,吉林 延吉 133002;3.中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300452)摘要:井漏会增加作业成本,延误工期,封堵漏液会影响测井资料对地层信息的响应。渤海地区第三系的砂泥岩地层井漏现象严重、漏失频次高,部分井
2、漏失规模大,导致出现失返现象。准确定位漏失层段和预测漏失规模,进而对易漏地层开展针对性研究,可为后期钻探提供风险预警。通过光电吸收截面指数测井曲线准确定位漏失层段,利用其与瞬时漏速相关性较好预测漏速。提出采用多矿物模型分析方法计算地层中重晶石相对体积含量,将其与泥浆中重晶石实际含量结合计算漏失量。在渤海地区几大油田的现场应用表明,利用光电吸收截面指数计算的漏速和漏失量与现场实际提供的数据对比,误差较小。利用光电吸收截面指数定位漏失层段、计算漏速及漏失量的方法可用于漏点识别及漏失参数评价。关键词:井漏;测井曲线;光电吸收截面指数;重晶石;漏速;漏失量中图分类号:P631.84 文献标识码:ADo
3、i:10.16489/j.issn.1004-1338.2023.02.012Identification of Leakage Points and Evaluation of Leakage Parameters Based on Photoelectric Absorption Cross-Section IndexSUN Yuhong1,ZHANG Zhihu1,XU Jingkang2,TAN Weixiong1,ZHANG Hao3,ZHANG Lei1(1.Engineering Technology Company,CNOOC Energy Development CO.LTD
4、.,Tianjin 300452,China;2.College of Engineering,Yanbian University,Yanji,Jilin 133002,China;3.Tianjin Branch,CNOOC China Limited,Tianjin 300452,China)Abstract:Lost circulation can increase operational costs,delay project schedules,and influence the response of logging data to formation information t
5、hrough plugging fluids.The tertiary sandstone and mudstone formations in the Bohai area have severe and high frequency lost circulation,some wells with large loss scale leading to the occurrence of loss of return.Accurately locating the leakage interval and predicting the leakage scale,and then cond
6、ucting targeted research on vulnerable formations,can provide risk warning for later drilling.The photoelectric absorption cross-section index logging curve is used to accurately locate the leakage interval,and its good correlation with instantaneous leakage rate is used to predict the leakage rate.
7、A multi mineral model analysis method is proposed to calculate the relative volume content of barite in the formation,and the leakage amount is calculated by combining the relative volume content of barite with the actual content in the mud.Field applications in several major oil fields in the Bohai
8、 area have shown that the calculated leakage rate and amount using the photoelectric absorption cross-section index have relatively small errors compared to the actual data provided on site.The method of using the photoelectric absorption cross-section index to locate the leakage interval,calculate
9、the leakage rate and leakage amount in the article can be used for identifying the leakage point and evaluating the leakage parameters of the well.Keywords:lost circulation;logging curve;photoelectric absorption cross-section index;barite;leakage rate;leakage amount基金项目:中海油能源发展股份有限公司重大科技专项(课题)“钻井地质风
10、险评价及实时导向技术研究”(HFZXKT-GJ2020-01-05);中海油能源发展股份有限公司重大科技专项“监督业务数智化关键技术研究”(HFKJ-ZX-GJ-2023-01)第一作者:孙玉红,女,1971 年生,高级工程师,从事测井资料处理和解释工作。E-mail:孙玉红,等:基于光电吸收截面指数的漏点识别及漏失参数评价第47卷 第2期205 0 引 言在渤海地区钻井过程中发生井漏涉及的层位有明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组、孔店组和中-太古界,涉及的岩性有砂岩、泥岩、页岩、含砾砂岩、变质岩和火成岩等。该地区漏失的类型有在第三系物性较好地层发生的渗透型漏失,有古潜山地层的裂缝、溶洞型漏失
11、,有火山通道引起的漏失,也有钻遇断层破碎带引起的漏失等。发生井漏的位置,有的是在钻头正钻遇地层,此时漏失深度较好确定,但也有一定深度误差;有的则是由于泥浆比重加大或者排量加大等因素导致钻头位置上部的薄弱地层压漏,此时可能有多个漏点,漏点深度难以确定,且每个漏点的漏失量未知。中国学者针对裂缝型地层的漏失机理进行了研究。李大奇等1研究了碳酸盐岩地层的漏失机理,谭忠健等2研究了渤海潜山裂缝型漏失机理,贾利春等 3-4研究了由钻井诱导缝引起的井漏和井漏的特征、机理,并建立了相应的漏失模型,金衍等5利用压力统计分析井漏参数。目前学者们针对渤海地区第三系砂泥岩地层井漏的研究较少。其原因为井漏发生后,无法准
12、确识别漏失层段,找不到准确的漏失层段,就无法针对漏失层段进行岩性、压力、漏失类型等研究工作。利用成像测井资料可以很好地评价漏失层段及漏失通道,但由于渤海地区第三系砂泥岩地层较发育、井段较长、测井费用较高,使得此类测井项目极少应用于本地层中,因此,利用常规测井曲线定位漏失层位就显得尤为重要。要研究易漏地层的漏失机理,必须对地层的岩性、物性、矿物成分及其含量、岩石力学性质、地应力等特征进行针对性分析,从而为后续井眼轨迹设计、优化钻井施工方案提供可靠依据。本文利用泥浆中重晶石光电吸收截面指数值异常高的特点准确识别漏失层段。将测井曲线光电吸收截面指数值和基值的比值与钻井过程中的瞬时漏速进行线性回归,利
13、用回归公式计算出瞬时漏速,该瞬时漏速与地质日报记载的瞬时漏速相比,误差较小。利用多矿物分析的方法,将漏失到地层中的重晶石视为地层中的一种矿物,建立地层体积模型,计算出地层中重晶石相对体积含量,并结合泥浆中重晶石的真实含量,计算出每个漏点的漏失量。对于已发生泥浆漏失的井,漏失层位识别和漏失参数评价工作是该井钻后评价的关键环节,也是后续对易漏地层开展相关研究的基础工作。1 基于光电吸收截面指数曲线的漏点识别1.1 光电吸收截面指数曲线测量原理岩性密度测井利用能谱分析技术将高能谱段(即H谱段)和低能谱段(即S谱段)的伽马光子分开记录,利用H谱段的伽马射线计数率测量地层密度b,利用S谱段和H谱段的伽马
14、射线计数率的比值求出光电吸收截面指数6。岩石的光电吸收截面指数定义为岩石中某一个电子的平均光电吸收截面。对于单一元素组成的矿物,岩石的光电吸收截面指数为PZe=|103 6.(1)式中,Z为原子序数;Pe为光电吸收截面指数,b/eV*。对于某一种化合物组成的矿物,岩石的光电吸收截面指数为 PZe=|103 6.(2)式中,Z 为等效原子序数。1.2 光电吸收截面指数曲线识别井漏原理重晶石的Pe值为266.82 b/eV6,远高于石英、高岭石、原油等其他岩石、矿物及流体。在钻井过程中,为了防止井喷、井涌等事故的发生,重晶石经常被选为泥浆加重剂来增加泥浆比重。裸眼井测井前,在泥浆中加入重晶石以增加
15、泥浆比重,防止测井时井眼垮塌,造成遇阻或遇卡。当发生井漏时,含有重晶石的泥浆会渗流到地层,通过岩性密度测井测得的光电吸收截面指数曲线在漏失层位会出现异常高值,利用光电吸收截面指数值异常高的特点可准确确定漏失位置。岩性密度测井探测深度较浅,受井眼影响较大,在井壁垮塌严重的情况下,仪器在测量过程中不能很好地贴合井壁,仪器和井壁之间会有泥浆存在,如果泥浆中含有重晶石,会导致测量的光电吸收截面指数值偏高;另外如果地层岩性中含灰质等特殊岩性也会导致测量的光电吸收截面指数值偏高。除上述影响因素外,利用泥浆中重晶石的光电吸收截面指数值异常高的特点识别井漏位置的方法,不受区域、井位、层位和岩性的影响,只要在泥
16、浆中加入重晶石,就可用来识别井漏。*非法定计量单位,1 b/eV=6.241 4610-10 m2/J,下同2023年测 井 技 术206 2 利用光电吸收截面指数曲线预测漏速在钻井过程中,根据不同的地层压力,加入不同质量的重晶石,导致每口井泥浆中重晶石浓度不同,测井时测得的光电吸收截面指数曲线的基值也有所不同。在发生井漏的井中,选取长度大于100 m、井眼规则、未发生漏失的井段,读取本段光电吸收截面指数曲线均值作为基值,由于光电吸收截面指数值与泥浆中的重晶石含量为非线性正相关,因此,将漏失层段光电吸收截面指数值与基值的比值作为自变量与瞬时漏速建立关系(选取渤海地区4个油田23口探井25个漏点
17、数据),相关性较好(见图1)。利用光电吸收截面指数曲线求取的漏速为vL=20.914R22.435(3)式中,vL为瞬时漏速,m3/h;R为光电吸收截面指数值与基值的比值。y=20.914x-22.4350R2=0.814 81020304050607080900123456RvL/(m3h-1)图1 vL与R交会图3 基于多矿物模型的漏失量预测3.1 多矿物模型的原理多矿物模型基于组分分析原理,把一个岩性复杂的地层视为由若干种矿物成分组成的地层,并建立测井响应参数与矿物之间的函数关系,获取地层中各种矿物含量,进行测井岩性识别和地层参数的计算7。3.2 井漏地层数学模型的建立以渤海地区第三系砂
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