方位伽馬在石油鉆井中的應(yīng)用

＊程召 李小鵬

（川慶鉆探長慶鉆井總公司定向井技術(shù)服務(wù)公司 陜西 710018）

方位伽馬在石油鉆井中的應(yīng)用

＊程召 李小鵬

（川慶鉆探長慶鉆井總公司定向井技術(shù)服務(wù)公司 陜西 710018）

石油鉆井工作是我國在石油開發(fā)中的一項重要技術(shù)工作，運動恰當?shù)你@井方式能夠提升石油開采質(zhì)量與效率，極大程度上節(jié)約資金，降低資源損耗。方位伽馬探測技術(shù)作為一種新型勘探技術(shù)，由貝克休斯英特公司所研發(fā)，能夠?qū)M行八個方位進行有效勘探，并有效上傳勘探數(shù)字，準確定位石油儲備位置，有助于石油資源的開采與利用。為此，本文將著重針對方位伽馬在是有鉆井中的應(yīng)用進行分析與探索。

方位伽馬；石油鉆井；應(yīng)用

伴隨著社會的不斷發(fā)展，石油開采量不斷的增加，石油鉆井技術(shù)的引進與開發(fā)，方位伽馬測井已經(jīng)成為石油測井時的一項必測工作。方位伽馬測井就是在石油鉆井時，利用多個探測儀器進行地下勘探工作，這種勘探方式具有極強的范圍性，并且能夠?qū)Φ讓舆M行成像，有利于探測人員進行地層評價，對石油開采工作具有重要的應(yīng)用價值。

1.方位伽馬的概念

(1)伽馬。伽馬，即“γ”，同樣被稱為“γ粒子流”，是由放射性原子核發(fā)生衰變后，產(chǎn)生一種高能量級別的新型核能，這種高能量級別的核能朝著低能量級進行跨越，釋放出一種射線，其波長小于0．01埃電磁波，又稱“γ射線”。這種γ射線具有極強的穿透性。在20世紀70年代被美國軍方所發(fā)射的維拉人造衛(wèi)星探測到來自太空的強烈射線爆發(fā)。

(2)方位伽馬原理。巖石中擁有放射性核衰變，產(chǎn)生伽馬射線，具有一定的能級寬度，利用閃爍技術(shù)器對伽馬射線進行捕獲，或是利用API刻度，在套管井和裸眼井中進行施工，這種鉆測技術(shù)與普通的鉆測技術(shù)沒有任何本質(zhì)上的區(qū)別，進行資料處理時可以利用傳統(tǒng)伽馬資料進行處理。

巖石層中所產(chǎn)生的自然放射強度與鉀、釷、鈾的含量有直接關(guān)系，這三種袁術(shù)主要分布在黏土礦物和頁巖之中，巖石層能夠自然的產(chǎn)生γ射線被γ探測儀器進行探測，通過光電增加把閃光轉(zhuǎn)化為電子脈沖信號，然后再轉(zhuǎn)化為泥漿沖信號，以此準確的測量出巖石中的信息。

在鉆井探測過程中，方位伽馬儀器的安裝工作需要在無磁鉆鋌中完成，由于地層γ放射性的強度能夠利用電子線路轉(zhuǎn)變成脈沖信號，將一部分范圍數(shù)據(jù)進行及時上傳，使探測者能夠及時、準確、有效的了解到底下信息；將另外一部分的數(shù)據(jù)進行儲存，通過相關(guān)伽馬操作設(shè)備進行呈現(xiàn)。利用伽馬探測測量系統(tǒng)能夠及時了解射線信息，有效實現(xiàn)探測導向，及時對測量數(shù)據(jù)的范圍進行成像處理。

(3)方位伽馬結(jié)構(gòu)。方位伽馬利用兩個探測器，相對排列，呈現(xiàn)對稱分布，測量值被分成八個扇形區(qū)域，進行井下記錄，井下一起的方位信息與實際記錄下來的測量值具有密切關(guān)聯(lián)。油田鉆井中為了降低數(shù)據(jù)傳輸量，將八個范圍的信息劃分為上、下、左、右傳輸?shù)降孛嬷稀７轿毁ゑR在集成無磁鉆鋌上，由于這種測量方式不靠近井壁，測量結(jié)果直接受到井液鉀荒涼、鉆井眼尺寸等方面的影響，需要利用軟件進行校正。

(4)技術(shù)指標。①需要兩個閃爍計數(shù)器，進行對稱分布。②探測器的探測范圍在0-500API。③測量環(huán)境在100API、測量速度18．3米每小時情況下，探測器探測精準度在±2．5API。④測量分辨率錘子方向大約是153毫米。⑤鉆探測井和探頭位置、底層巖石密度有關(guān)，其半徑大約是153毫米。⑥方位伽馬在石油鉆井中進行探測時最大旋轉(zhuǎn)速度能搞達到每分鐘400轉(zhuǎn)。⑦方位伽馬探測技術(shù)能夠在150攝氏度以下的工作環(huán)境下進行工作。⑧方位伽馬探測儀器能夠承受最大工作壓力為5．36MPa。

2.方位伽馬在石油鉆探中的影響作用

(1)放射性統(tǒng)計性漲落。利用范圍伽馬在石油鉆井中進行勘探，其放射性統(tǒng)計性漲落對整個鉆井工作有重要的影響。放射性統(tǒng)計性漲落的增加和減小與計數(shù)率有著密切的關(guān)系，一旦計數(shù)率增加，放射性統(tǒng)計性漲落就會減小。為此，想要確保探測器具有充足的計數(shù)率，需要降低放射性統(tǒng)計性的漲落幅度。除此之外，多次測量的平均值是測量真值的代表數(shù)值。因此，增加測量時間與測量次數(shù)能夠有效降低放射性統(tǒng)計性漲落。

(2)井眼環(huán)境的影響。范圍伽馬鉆井探測技術(shù)受到井眼環(huán)境的直接影響，主要包含在以下幾個方面：

其一，井眼尺寸。井眼尺寸的改變能夠直接影響到井眼泥漿厚度的改變，泥漿越薄，方位伽馬探測出的數(shù)據(jù)越準確。其二，石油鉆井過程中，范圍伽馬探測器被安裝寨鉆鋌中，鉆鋌能夠吸收來自地層中的方位γ射線，降低γ探測器的計數(shù)率。如果鉆鋌的密度過大，擁有較大的厚度，對γ探測器的計數(shù)率影響更為嚴重。其三，鉆井速度和鉆鋌轉(zhuǎn)速。除上述三個方面外，γ探測器計數(shù)率還受到鉆井速度和鉆鋌轉(zhuǎn)速的影響。

3.方位伽馬在石油鉆井中的應(yīng)用

(1)利用上伽馬和下伽馬確定鉆出和鉆入的儲集層

在傳統(tǒng)的自然伽馬探測中缺乏相關(guān)的方位信息，而且不能對外鉆信息進行及時的儲存。通過方位伽馬探測儀的使用，能夠?qū)Φ貙犹綔y信息進行上傳、下達，將探測出的信息進行及時的儲存，及時有效的告知決策者鉆頭軌跡的相關(guān)信息，用最快的速度返回到儲集層中。

使用無方位鉆探資料計算地面傾斜角使，需要同一個地面被兩次或者是兩次以上進行鉆探，才能夠?qū)Φ孛鎯A斜角度進行準確的計算。然而利用方位伽馬鉆探資料時，只需要進行以此地面勘探就能夠準確的測得地面傾斜角度，而且能夠準確的探測到儲集層的位置，獲得調(diào)整井眼軌跡的時間，有效實現(xiàn)地質(zhì)導向工作。

使用上伽馬資料和下伽馬資料計算地層傾斜角的公式如下：

(2)利用伽馬成像資料獲取地層傾斜角

利用公式能夠準確計算出地層“視”傾斜角度，通常石油鉆井使用“真”的地層傾斜角，需要使用方位伽馬獲取成像資料。一般情況有以下兩種方式：其一，使用伽馬儀器在出井后進行內(nèi)存數(shù)據(jù)的獲取，運用一系列后期處理方法獲取地層傾斜角；其二，利用方位伽馬進行鉆井探測，獲取數(shù)據(jù)及時上傳，形成左、右、上、下這四條伽馬曲線，然后快速成像。

利用伽馬成像資料獲取地層傾斜角時，需要注意以下幾個方面的內(nèi)容：①MPR電阻率數(shù)值的下降速率，低角度鉆探出儲集層是否出“極化角”現(xiàn)象。②伽馬曲線的數(shù)據(jù)變化十分的突然，并不像儲集層在低角度鉆出時的緩慢變化。③假若鉆探數(shù)據(jù)結(jié)果突然出現(xiàn)過低數(shù)值，這一現(xiàn)象與斷層附近巖石分布情況有一定的關(guān)系。④根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，鉆探深度在2975米之后的曲線與2975米之前的曲線呈現(xiàn)不同特點。

4.總結(jié)

綜上所述，方位伽馬不但能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的自然伽馬鉆探方式，而且能夠準確測得空間方位信息，所測得的信息一部分內(nèi)容及時上傳，另一部分進行成像處理，適合運用在水平井地質(zhì)導向。因此，在進行方位伽馬運用時，需要及時更新鉆探設(shè)備，有效地引進國內(nèi)外先進的石油開采技術(shù)，完善石油開采體系，加強石油鉆探技術(shù)的管理，提升石油鉆探人員的專業(yè)技能，及時對石油鉆探人員做好培訓工作，使石油鉆探思想能夠緊跟時代發(fā)展潮流。

[1]袁超,周燦燦,張鋒,陳摯．MC模擬在隨鉆方位伽馬成像正演中的應(yīng)用[J]．原子核物理評論,2014,(04):505-510．

(責任編輯：任聰)

Application of Orientation Gamma in Petroleum Drilling

Cheng Zhao, Li Xiaopeng

（Directional Well Technology Service Company, Changqing Well Drilling Company, Sichuan Changqing Drilling and Exploration Company, Shanxi, 710018）

Petroleum drilling work is one important technical work in China’s petroleum development and using proper well drilling method can promote the petroleum exploitation quality and effciency, besides, can save cost and reduce resources losses to the utmost extent. Orientation gamma exploitation technology, as one new type exploitation technology, is studied and developed by Baker Hughes Intel Company and it can take effective exploitation from eight cardinal directions, besides, it can upload effectively the exploration digital and position accurately the location of petroleum reserve, which contributes to the exploitation and utilization of petroleum resources. Therefore, in this paper, it takes analysis and exploration of the application of orientation gamma in petroleum drilling.

orientation gamma；petroleum drilling；application

T < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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程召（1981～)，男，川慶鉆探長慶鉆井總公司定向井技術(shù)服務(wù)公司；研究方向：信息管理與信息系統(tǒng)。