随钻监测地压技术

随钻过程中的地压监测新技术:核磁共振和离子色谱。

常规做法钻前利用地震资料预测,钻后利用声波测井检测,钻进过程中多利用dc指数,泥页岩密度等来检测。

钻前预测取决于区域钻井的多少,多数时候预测并不精确,满足不了现场的需要,钻后检测有一点点马后炮的味道,更重要的作用是为该区以后的施工总结经验,提供数据。而录井关心的随钻检测,长期以后都停留在dc指数和泥页岩密度上。最常用的dc指数,随着钻井工艺的改进,日益受到质疑,某些地区已经成鸡肋,被抛弃不用,让录井行业好不尴尬。王志战先生提出的利用核磁共振和离子色谱参数来进行随钻压力检测,令人眼前一亮。

读王先生的论文后的收获:

1、异常压力的分类及表现
成因机制多达十余种,按作用过程可分为两种:应力相关型和流体扩张型。
应力相关型超压会导致岩石孔隙体积发生变化,从而引起岩石密度、可钻性、声波传播速度的变化。
流体扩张型超压会由于孔隙流体体积或性质的变化引起地层电性、钻井液性能和性质的变化。
在岩石物性方面,异常高压带的岩层表现为致密程度的异常,通过岩石可钻性参数(钻时、dc指数、Sigma指数)以及孔隙度、密度、声波等参数可进行有效识别与评价。
在孔隙流体方面,由于烃类的生成、粘土矿物脱水、水热增温、盐类渗透(渗透与渗析——参考《石油地质学》课件,廖明光,西南石油大学)等成因作用,超压层在钻开时会引起钻井液性能的异常。如钻井液出口温度,可能会因为地层温度在超压带随深度增加的速度高于正常速度(这点在我现在的工作中,几乎完全被忽略...),出口电导及氯离子含量的变化等。
另外,可能存在不寻常的自生矿物,如孔隙填充式方解石、高含量晚期胶结物等(如何识别?),以及生物化石微细结构的保存等,都可以作为超压层的重要标志。钻井过程中岩屑大小和形状的变化(变大、多角或尖角)、扭矩和摩阻的急剧增加都可作为进入超压层的辅助标志。

2、常规地层压力随钻检测方法
⑴工程及地质录井法
工程录井主要是dc和Sigma指数评价方法。这两种方法均是基于孔隙体积变化的。最常用的是dc指数法,但如前所述,由于钻井工艺的改进,而录井很少对dc指数进行修正,导致目前该方法如同鸡肋。dc指数法检测的效果和精度取决于正常压实趋势线的准确确定,需要通过大量的钻井实例进行总结和归纳。
⑵地质统计分析法。其实这个也不能算常规方法,是近年来提出的方法。只适宜于勘探程度较高的区块。通过地层压力、使用钻井液密度在二维或三维空间的分布情况进行地层压力的定量预测。这种预测的精度取决于成图数据量,也就是目标区的井位密度。

3、核磁共振录井孔隙度参数的应用
目前绝大多数地层压力评价技术都是基于岩石孔隙体积变化这个压力异常的证据,即通过直接或间接检测岩石孔隙度变化来达到异常压力评价的目的。核磁共振录井技术能够在钻井现场快速测定岩样的物性参数,孔隙度是最成熟、最可靠的参数之一。借助于核磁共振录井孔隙度数据可以实现地层压力的随钻检测的计算。
存在问题:对岩屑有一定要求,如今广泛使用的pdc钻头对该技术的运用有很大的影响。

4、离子色谱的应用
地层水的盐度与地层压力之间有一定的相关性,而离子色谱技术能随钻检测钻井液滤液中的相关离子质量浓度。
对于单纯的孔隙体积增大或粘土矿物脱水成因的异常地层压力而言,压力与地层水盐度成反比;对于盐丘底辟、盐类渗透成因的超压地层而言,可能成正比。但总而言之,可以通过地层水盐度在纵向上偏离正常压力地层盐度的趋势,来检测异常压力的存在。
存在问题及解决办法:受岩层中可溶解性矿物、钻井液添加剂、钻井生产用水等因素的影响。须按循环周期同时检测钻井液出、入口离子含量的变化,才能消除影响,准确反应地层水的真实矿化度。

5、结论
核磁共振录井孔隙度是一项非常准确的参数(为什么xnlj的核磁共振应用不成功?why?),对于地层压力的检测更可靠。离子色谱录井技术不受井眼条件及钻头类型的影响,能够真实反应地层流体矿化度的变化,达到检测地层压力的目的。
dc指数和地质统计属于定量评价(具体定量的精度怎么样是另外一回事了),核磁共振和离子色谱分析属于定性分析。


参考文献:
[1]王志战,许小琼.地层压力随钻评价方法应用研究——以济阳坳陷为例[J].录井工程,2008,19(4)。
[2]王志战.沉积盆地异常压力体系及其预监测[D].西北大学,2006。
[3]王志战.利用核磁共振和离子色谱参数开展随钻压力检测的探讨[J].录井工程,2007,18(1)。

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