快速色譜錄井技術(shù)在延長氣田的全面推廣及應(yīng)用

胡登平 王潤剛

摘 ?要：文章從快速色譜技術(shù)原理出發(fā)，分析比較了快速色譜技術(shù)和常規(guī)色譜技術(shù)之間的差異?？焖偕V技術(shù)具有分析周期短、靈敏度高、獲得油氣層信息豐富的特點(diǎn)，能夠有效解決快速鉆井過程中巖屑描述難度高、薄層發(fā)現(xiàn)難，水平井錄井信息量少等制約天然氣勘探開發(fā)的難題，在延長氣田鄂爾多斯盆地天然氣勘探開發(fā)過程中具有明顯優(yōu)勢(shì)。結(jié)合地層天然氣識(shí)別實(shí)際需求，得到了更適合延長氣田的色譜選用標(biāo)準(zhǔn)。為延長氣田在鄂爾多斯盆地天然氣高效勘探開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：快速色譜;錄井;延長氣田;推廣;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P631.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）20-0142-03

Abstract： Based on the principle of rapid chromatography， this paper analyzes and compares the differences between rapid chromatography and conventional chromatography. Rapid chromatography technology has the characteristics of short analysis period， high sensitivity， and rich oil and gas reservoir information， which can effectively solve the difficulties of cuttings description andthin layer discovery in the process of rapid drilling， as well as the lack of logging information in horizontal wells restricts the exploration and development of natural gas， which has obvious advantages in the process of natural gas exploration and development in Ordos Basin of Yanchang Gas Field. Combined with the actual demand of formation natural gas identification， the chromatographic selection standard which is more suitable for Yanchang Gas Field is obtained. It lays a foundation for efficient natural gas exploration and development of Yanchang Gas Field in Ordos Basin.

Keywords： rapid chromatography; mud logging; Yanchang Gas Field; popularization; application

氣測錄井作為一項(xiàng)重要的錄井技術(shù)，在發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)油氣層以及監(jiān)控鉆井方面起著不可替代的重要作用，同時(shí)它也是試氣選段時(shí)的一項(xiàng)重要依據(jù)，但由于氣測錄井從鉆井過程中的氣體，從采集到分析受諸多方面因素的制約，影響了氣層錄井資料的準(zhǔn)確性。隨著油氣開發(fā)難度的增加和鉆井技術(shù)的發(fā)展，對(duì)氣測錄井技術(shù)的要求也隨之增加，特別是水平井鉆井施工，隨水平段的增加，由于水平段的沉降，導(dǎo)致鉆遇地層可被攜帶至地面的信息量急劇減少;PDC鉆頭的使用，返出巖屑粒度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于牙輪鉆頭，對(duì)地質(zhì)師的要求增加，對(duì)氣測的依賴性更強(qiáng);薄油氣層的開發(fā)，對(duì)氣測的反應(yīng)速度也提出了更高的要求。為了提高解釋符合率，進(jìn)而對(duì)錄井氣測儀器的響應(yīng)速度、檢測靈敏度、維護(hù)時(shí)間等提出了更高要求。

1 快速色譜錄井技術(shù)簡介

1.1 快速色譜分析的基本原理

快速色譜技術(shù)的工作原理就是通過把鉆井液攜帶的儲(chǔ)層含油氣其信息進(jìn)行脫離和采集，將采集到的烴類混合氣體送入色譜柱進(jìn)行快速、高精度分離，進(jìn)而完成單組分的分離過程。分離后的單組分以此通過焰氫燃燒形成離子流，經(jīng)過電流放大后，形成脈沖信號(hào)，再通過計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換為單組分濃度值（ppm），從而完成單組分濃度檢測過程。

1.2 快速色譜與常規(guī)色譜差異分析

錄井氣測儀器的核心是在線氣相色譜儀?？焖偕V儀與常規(guī)色譜儀有許多不同之處，主要表現(xiàn)如下：

快速色譜儀色譜柱更加精細(xì)，體積縮小為常規(guī)的1/3，氣體分析周期因此而大幅度縮短，從3～4min縮短到30s，分析速度比原來快了6倍。

分析靈敏度有所提高，常規(guī)色譜最小氣體檢測體積分?jǐn)?shù)為10×10-6，而快速色譜儀則為1×10-6，相互之間差了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5190-2016《石油綜合錄井儀技術(shù)條件》對(duì)全烴測量要求是測量范圍1×10-5～1，甲烷最小檢測濃度1×10-5;對(duì)烴組分測量的要求是測量范圍1×10-5～1，最小檢測濃度（甲烷）1×10-5;烴組分分析周期分為快速色譜（30s）、普通色譜（90s）。

1.3 快速色譜分析的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

快速色譜技術(shù)與常規(guī)色譜技術(shù)相比較，除了快速色譜分析速度快，靈敏度高以外，再具體應(yīng)用上還具有以下優(yōu)勢(shì)。

1.3.1 有利于薄油氣層的發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)

快速色譜技術(shù)相較于常規(guī)色譜技術(shù)更適用于發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)薄油氣藏。在薄油氣層地區(qū)，普通色譜儀可通過全烴曲線出現(xiàn)梯形峰來觀察發(fā)現(xiàn)油氣藏，但分析周期要3～4min，當(dāng)鉆時(shí)小于3min/m時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)只采集到氣層段上的某一個(gè)點(diǎn)，甚至采集不到的情況。這樣導(dǎo)致的結(jié)果就是，氣測錄井資料只能得到一個(gè)只有全烴的可疑薄油氣層，而不能真實(shí)反映該薄層的組分情況。快速色譜分析技術(shù)最短分析周期僅為30s，有的甚至可編輯，這樣厚度不小于0.2m的超薄油氣層都可能被檢測和識(shí)別出來。

1.3.2 有利于快速鉆進(jìn)條件下發(fā)現(xiàn)油氣層

在鉆進(jìn)速度極快（<1min/m）的情況下，分析周期為3min的常規(guī)色譜儀極有可能漏失正鉆穿油氣層的色譜組分檢測分析，但定量快速色譜儀在這種情況下，卻至少能夠采集到一個(gè)樣品，來實(shí)現(xiàn)對(duì)所鉆穿油氣層的氣體組分分析?？焖偕V分析所得到的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線，每一個(gè)臺(tái)階的變化即表明其檢測分析了一次，也就是說在8min內(nèi)能檢測分析11次，而常規(guī)色譜儀則只能檢測分析2～3次。在PDC鉆頭快速鉆探和淺層鉆探時(shí)，快速色譜技術(shù)是有效發(fā)現(xiàn)油氣顯示和預(yù)防淺層氣事故的最佳手段。

2 快速色譜儀對(duì)比性分析

目前延長氣田在用色譜儀主要是ACE2智能色譜儀、SK-3Q02G和SK-3Q04色譜儀，占比為43%。通過對(duì)錄井資料統(tǒng)計(jì)，使用SK-3Q04色譜儀的氣測資料準(zhǔn)確率為98%，而使用SK-3Q02色譜儀的氣測資料準(zhǔn)確率為91%。分析原因主要有兩點(diǎn)，其一，是SK-3Q02色譜儀分析周期長（180秒），而以目前復(fù)合鉆進(jìn)的特點(diǎn)（鉆進(jìn)速度快，鉆時(shí)低），造成了薄層資料的漏取，同時(shí)組分采樣間隔長，采集的數(shù)據(jù)少，影響氣測資料的準(zhǔn)確性。其二，是氣測全烴值雖為全井段連續(xù)測量，但其受泥漿性能的影響（泥漿液中也含有氣體），組分值的精確度直接影響了全井氣測資料的準(zhǔn)確性。幾種色譜儀主要技術(shù)參數(shù)見表1。

從表1可知，目前延長油田部分在用色譜儀無論在分析時(shí)間，還是在分析靈敏度上均達(dá)不到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，自然也影響到氣測解釋準(zhǔn)確率。

Y21M井使用的是SK-3Q04型快速色譜錄井儀，其對(duì)天然氣組分的分析時(shí)間短，能夠每30秒進(jìn)行一次分析，在正常鉆進(jìn)過程中能夠識(shí)別出3450.9m-3451.6m（0.7米）、3475.9-3476.5（0.5米）、3476.4-3477.0（0.6米）等小于1米的薄氣層，有助于準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)地層含氣分布情況和對(duì)射孔選段（如圖2）。

P2M1200井是一口水平井，鉆進(jìn)初期使用的是SK-3Q02G智能色譜儀，但在水平段鉆進(jìn)過程中由于設(shè)備靈敏度不夠高且穩(wěn)定性表現(xiàn)不好，使得不能有效指導(dǎo)水平井導(dǎo)向，最后出現(xiàn)多次鉆出目的層。隨后更換了SF-3000型快速色譜儀，其分析快，精度高，性能穩(wěn)定的特點(diǎn)滿足了現(xiàn)場要求，最終該井按照實(shí)際要求成功完鉆。

除此之外，在實(shí)際使用過程中還發(fā)現(xiàn)，快速色譜技術(shù)在準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)地層含油氣性、克服常規(guī)色譜中甲烷含量大于全烴的問題和淺層鉆進(jìn)過程中鉆井液混入油后擾亂油氣層發(fā)現(xiàn)等都有明顯的效果。綜合分析認(rèn)為快速色譜技術(shù)能夠保證天然氣勘探過程中錄井氣測的準(zhǔn)確性。

3 快速色譜儀的推廣及應(yīng)用

為滿足復(fù)合條件下鉆井的需要，以石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為參考，選用快速色譜儀是提高氣測解釋準(zhǔn)確度的關(guān)鍵手段，目前國內(nèi)外高性能色譜儀從技術(shù)參數(shù)看必然能達(dá)到這個(gè)要求。利用快速色譜錄井技術(shù)來提升錄井氣測準(zhǔn)確性的可行性上是有先例的，目前在石油行業(yè)，中石油、中石化、中海油已基本淘汰SK-3Q02G，全面推廣快速色譜技術(shù)。快速色譜在分析周期縮短為1/6、靈敏度提升一個(gè)數(shù)量級(jí)的情況下價(jià)格相較于常規(guī)色譜只增加了4-7.4萬，性價(jià)比很高?；谘娱L氣田錄井技術(shù)服務(wù)由民營企業(yè)承擔(dān)的特點(diǎn)，選用色譜儀既要滿足必須的性能參數(shù)，又不至于為企業(yè)增加太大的經(jīng)濟(jì)壓力。綜合認(rèn)為快速色譜技術(shù)能夠保證天然氣勘探過程中對(duì)錄井氣測準(zhǔn)確性的要求，建議在延長氣田全面推廣應(yīng)用。

4 結(jié)束語

（1）通過分析對(duì)比，快速色譜技術(shù)和常規(guī)色譜技術(shù)在分析周期、靈敏度和穩(wěn)定性等方面有明顯差異。

（2）快速色譜技術(shù)相較于常規(guī)色譜技術(shù)分析周期更短，靈敏度更高，有利于發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)薄油氣層、有利于快速鉆進(jìn)條件下發(fā)現(xiàn)油氣層。

（3）分析認(rèn)為快速色譜技術(shù)能夠保證天然氣勘探過程中對(duì)錄井氣測準(zhǔn)確性的要求。建議在延長氣田全面推廣應(yīng)用。

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