综合录井技术在钻井井控中的作用

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　　摘要：钻井井控是石油勘探过程中的一项重要工作，综合录井仪通过安装在井场上的各种传感器可以对钻井施工过程进行全程监控，当发生工程异常情况时，能够及时进行预报，从而避免井喷等重大事故的发生。本文从多个方面阐述了综合录井技术在井控方面发挥的重要作用。
　　关键词：综合录井 压力检测 异常预报 安全监控
　　引言
　　油气钻探过程中，综合录井技术在随钻油气发现与评价方面发挥了重要作用。在钻井井控方面，综合录井仪可以利用实时采集、计算丰富的钻井工程、钻井液、地层压力数据的优势，为钻井井控提供有力的技术支持。
　　1 综合录井技术在井控中发挥的作用
　　综合录井仪是由各类传感器、气体检测仪、传感器信号处理与数据采集单元、计算机网络系统及辅助设备组成的用于石油勘探过程中随钻录井和实时钻井监控的重要设备。在录井服务期间可以通过钻前地质交底、随钻地层压力检测以及气测、钻井工程、钻井液参数的检测与预报，为实现安全钻井提供技术支持。
　　1.1钻前地质交底
　　录井人员上井前领取《钻井地质设计书》，掌握施工井的地理位置和构造位置，了解施工井区的地层、构造、地层压力和含油气情况，以及邻井施工中出现的井下复杂情况、处理经过和经验教训。为做好地层压力检测，录井人员应进行以下工作：
　　（1）搜集与本井地层压力有关的资料数据。包括邻井的测井资料、钻井液参数、地层压力检测成果图、完井地质总结报告等；
　　（2）从《钻井地质设计书》及邻井的完井地质总结报告、地层压力检测成果图等资料中寻找异常压力信息；
　　（3）确定采用dc指数进行地层压力计算时应使用的软地层或硬地层系数；
　　以上工作完成后，开钻前录井人员向工程施工方进行地质交底，作为制定各项技术措施的压力依据，为做好井控工作奠定基础。
　　1.2地层压力检测方法与异常预报
　　在地层压力检测方面，综合录井仪提供了dc指数法、泥（页）岩密度法等压力检测方法，这些检测方法适用于基于孔隙体积变化成因的压力地层；而对于空隙流体性质发生变化形成的地层压力异常，则要利用气测法、地温梯度法等方法结合其它随钻资料来定性评价地层压力。现将常用的几种检测方法简介如下：
　　（1）dc指数法
　　dc指数地层压力检测法是利用随钻录井参数计算dc指数，再对dc指数进行处理和相应计算，从而进行地层压力检测。在正常压实地层随着埋深的增加dc指数增大，在欠压实地层中，由于地层可钻性变好，机械钻速变快，dc指数偏离（减小）正常趋势线。
　　（2）泥（页）岩密度法
　　泥（页）岩密度法就是在钻井过程中测量泥（页）岩的体积密度。在正常压实地层，泥（页）岩的密度随着深度的增加而增大。泥（页）岩密度画在半对数坐标上，形成一条“正常压实趋势线”。当钻遇具有异常高压的欠压实地层时，由于岩层中孔隙度的增大和大量水的存在，使泥（页）岩体积密度偏低，而偏离正常压实趋势线。
　　（3）气测法异常预报
　　综合录井录取的气测参数，一方面用于随钻油气显示的发现和评价，另一方面，根据气测异常的明显程度、气侵现象的是否出现，可以判断地层压力与钻井液密度的匹配关系，录井人员根据实际情况及时向监督和井队相关人员报告，为采取必要措施提供充足的时间。
　　实例：CB819井钻进至井深3599.95m，出口流量由21.4%突然增至35.2%，气测全烃由3.4%升至40.81%。总池体积由192.5m3增加至193.7 m3，值班人员及时通知司钻及相关人员，由于录井的提示，井队迅速采取打开放喷阀、关井、配高密度钻井液压井等井控措施，控制了井口，确保了施工安全。
　　（4）钻井工程、钻井液参数异常预报
　　综合录井仪通过安装在井场上的各种传感器，可以同时测量30多个实时、迟到参数，加之派生计算得到上百个参数，施工过程中，录井人员通过对实时参数的监测，发现因井下异常而导致的录井相关参数变化，经过综合分析进行及时预告。
　　①出口钻井液温度增高
　　在异常高压地层含有较多的水或油气，这些流体热导率较小，对热传导起到了阻碍作用，使更多的热量滞留在地层中，从而使地层温度升高，同时也导致了地温梯度的增大。录井人员通过连续检测出口钻井液温度的异常变化确定地层异常高压的存在。
　　②循环池体积增加、出口流量增加
　　钻遇异常高压地层时，当井底循环压力不能平衡其压力时，地层流体会侵入到井眼内，导致出口流量的增加和循环池体积的增加。
　　③快钻时或放空
　　钻速加快或钻进放空往往是钻遇异常高压地层的早期征兆之一，录井人员通过对快钻时、钻进放空现象的及时预告，为井队应对可能发生的井漏、溢流等异常情况提供了充足时间。
　　④泵压下降
　　当钻遇异常高压地层时，大量地层流体侵入井眼，使环空钻井液密度降低，钻柱内钻井液液柱压力高于环空液柱压力，在压差作用下，使泵压下降。
　　1.3起下钻过程中的安全监控
　　按照《中国石化井控管理规定》第4.8条规定：钻井队在起下钻、检修设备、电测等非钻进过程中，录井人员应坚持坐岗观察，发现井漏、溢流应及时通知当班司钻，并录取井控相关资料。由此可见，起下钻过程中的安全监控是录井人员的重要职责。
　　（1）在工程相关标准中，对起下钻速度有着明确规定，如果起钻速度过快，会产生较大的抽汲压力，导致地层流体进入井眼内，诱发井喷；下钻速度过快会产生较大的激动压力，导致井漏，因此，抽汲和激动压力的计算和控制尤为重要。综合录井仪能实时监控起下钻速度，并根据录井仪提供的抽汲、冲击计算软件包（Surge & Swab程序），实时计算起下钻过程中的抽汲、激动压力，确定允许的起下钻速度。
　　（2）油气上窜速度的计算
　　地质设计要求，钻穿油气层后，每次起下钻到底后，均要进行后效录井，计算油气上窜速度，油气上窜速度过快会导致井涌或井喷事故的发生，上窜速度过慢，又可能因钻井液密度过大压死油气层，施工人员可根据录井提供的油气上窜速度及时调整钻井液密度，从而实现既能保证安全钻井，又能保护油气层。
　　2 结论
　　钻井施工过程中，综合录井仪通过安装在井场上的各种传感器可以实现全过程监控，当发生工程异常情况时，能够及时进行预告，以便井队采取应对措施，避免井喷等重大事故的发生。随着综合录井技术的不断发展，在钻井井控方面，它将成为施工方的重要参谋。
　　作者简介：陈京义 工程师，1969年生，1990年毕业于华北石油学校测井专业，现从事综合录井技术管理工作。通讯地址：山东省东营市莱州湾胜利石油工程有限公司海洋鉆井公司综合录井部。
　　（作者单位：中石化胜利石油工程有限公司
　　海洋钻井公司综合录井部）
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