录井技术分类、机理及其应用

录井技术分类、机理及其应用李彬（中国地质大学（武汉）石油与天然气工程专业，湖北武汉，470074）摘要：井场信息化是现代石油勘探与开发的需要。

该文从录井技术的角度,探讨了各种录井技术的分类、机理和作用；详细阐述了录井技术及其信息在建立地质剖面、发现油气水层、储集层评价和钻井工程（例如监控方面）油气层保护等方面的的具体应用情况；在此基础上,对录井信息采集、处理及应用前景进行了展望。

相信对加速井场信息化建设、提高录井信息的应用程度和水平以及推动录井技术的发展具有重要作用。

关键词录井技术信息分类应用意义作用展望0 引言[1]随着计算机技术在石油行业的广泛应用和统计地质学等一些边缘学科的创建，极大地提高了录井技术的应用程度,使得获取录井信息的方式和信息量不断增多。

随着井场信息的不断丰富和信息化处理手段的提高，对录井信息进行整理和界定，正确认识他们在发现与评价油气层中的作用，不但对录井技术的发展具有重要作用，而且对加速井场信息化建设具有重要意义。

1 录井技术分类方法[2]-[4]用地球化学、地球物理、岩矿分析等方法，观察、收集、分析、记录随钻过程中的固体、液体、气体等返出物的信息，以此建立录井剖面，发现油气显示，评价油气层，为石油工程（投资方、钻井施工、其他施工）提供钻井信息服务的过程，称为录井。

录井工作在石油勘探中普遍存在，本文所讨论的录井特指石油录井。

在我国，有石油钻井就有石油录井。

录井分为常规录井、特殊录井和综合录井。

常规录井技术主要指：岩屑录井、岩心录井、气测录井、钻井工程参数录井（钻时录井、钻井液录井）、荧光录井、井壁取心等。

常规录井以其经济实用、方便快捷和获取现场第一手实物资料的优势，在整个油气田的勘探开发中一直发挥着重要的作用；特殊录井主要指非常规地质分析服务或新技术推广应用服务，主要技术有岩石热解地球化学录井、罐顶气轻烃录井、核磁共振录井、定量荧光录井、PK录井等，均属实验室移植技术的推广。

其特点是灵敏度高，定量化，获取的资料不仅用于发现和评价油气层，还可以用于生、储盖层的评价。

综合录井仪录井技术主要包括随钻检测全烃录井、组分录井、非烃录井、工程录井。

其特点是实现了仪器连续自动检测与记录，实现了录取资料的定量化，参数多，有专门的解释方法和软件，油气层的发现和评价自成系统，现已成为录井工作的主体。

综合录井技术主要通过岩心录井、岩屑录井、气测和综合录井仪录井等录井方法获取直接反应地下情况和施工情况的多项资料。

其显著特点是第一手资料真实可靠，信息量大，便于综合应用。

同时，由于录井工作是随钻采集资料，随钻进行评价，具有获取地下信息及时、分析解释快捷的特点，因此综合录井是发现和评价油气层最及时的手段，是任何其他油气勘探方法都望尘莫及的。

录井技术与其他勘探技术相比，具有成本低、信息及时、第一手资料多、现场应用快等特点。

因此，录井技术作为一项重要的井筒技术，在勘探开发中得到了广泛的应用。

2.录井技术机理及作用2.1 常规地质录井技术2.1.1 岩屑录井技术岩屑录井是按照一定的取样间距及迟到时间，连续捞取并描述钻井过程中被钻头破碎后随钻井液返出井口的岩屑，并利用测井资料使其归位、建立岩石地层剖面的过程。

录取的资料主要岩屑实物与相关描述资料：分层深度、岩性、颜色、矿物成分、化石及含有物、物理性质、结构、构造、与稀盐酸反应情况、含油气情况等。

岩屑录井资料是现场地质录井工作中直接了解地下岩性、含油性的第一手资料，编制的岩屑录井草图是编绘录井综合图的基础，并为钻井工程提供资料，同时也为测井解释和进行地层对比提供地质依据。

2.1.2岩心录井技术所谓岩心录井就是在钻井过程中利用钻井取心工具将地下岩层取出来以后，所进行的整理、描述、分析并回复原始地层剖面的过程。

岩心录井录取的资料主要是岩心实物和相关描述资料、扫描图片等：取心层位、次数、井段、进尺、岩心长度、收获率、颜色、成分、结构、化石、含有物、油气水显示、岩层之间的接触关系、地层倾角、磨光面位置、破碎带位置、岩心出筒情况、重要的油气产状、沉积现象、结构、构造现象、化石等，在描述时或完成后进行岩心照像。

岩心录井资料是最直观的、反应地下岩层特征的第一性资料。

通过对岩心的分析研究可以解决以下问题：获得岩性、岩相特征，进而分析沉积环境；获得古生物特征，确定地层时代，进行地层对比；确定储集层的储油物性及有效厚度；确定储集层的“四性”（岩性、物性、电性、含油性）关系；取得烃源岩储层特征及生油指标；了解地层倾角、接触关系、裂缝、溶洞和断层发育情况；检查开发效果，获得开发过程中所必需的资料等。

2.1.3 井壁取心技术井壁取心指裸眼井测井后用井壁取心器按预定的位置在井壁上取出地层岩样的过程。

井壁取心录取的资料主要是岩心实物及其描述资料。

对井壁取心进行描述，取得相应的岩性和含油性资料。

弥补录井过程中其它实物资料的不足，正实可疑岩性及其所含流体性质，修正岩电关系，为其它录井和室内分析化验提供所需的岩样，为发现、评价油气层提供较为可靠的实物资料。

2.1.4 显微薄片分析技术-现场岩矿分析利用矿物结晶学、晶体光学、岩石学理论，通过对岩石进行矿物成分、结构构造等方面的分析，鉴定岩性，从而达到确定地层层位、沉积相分析、储集层评价、成岩作用研究等目的，为录井现场及科研活动服务。

岩矿分析取得的资料是利用偏光显微镜下的薄片分析，得到的分析鉴定报告，内容包括：矿物成分、含量、岩石结构构造描述，岩性定名、地层归属与镜下图片等丰富的地质信息。

解决生产过程中的实际问题，应用于油田的综合地质研究。

2.1.5 气测录井天然气是多种烃类和非烃的气态混合物。

烃类天然气以甲烷气（CH4）为主，并含有总量不多、各自数量不等的重烃气（C2-C5）；非烃气以氮气（N2）、二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）较为常见。

另外，天然气中还含有一氧化碳、二氧化硫、氢气、以及氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氙（Xe）及氡（Rn）等微量的惰性气体。

在地下高温高压下，C5-C7烷烃和部分环烷烃、芳烃及有机硫化物也可以呈气态存在。

一般油田天然气的重烃相对含量在10%-35%左右，气田天然气的重烃相对含量在0-2%左右，凝析气重烃相对含量在10%-13%左右。

气体检测（简称气测）是通过对钻井液中烃类和非烃含量及组分的分析，以直接发现、评价油气层的一种地球化学随钻测量方法。

气测录井录取的资料中，烃类气体有全烃含量、组分（C1-C5）含量；非烃类气体主要有二氧化碳、硫化氢等。

气测录井定性解释：油气层在气测录井图上全烃和组分数值会出现异常显示，可根据气测曲线的全烃含量、峰形特征及组分情况判断油、气、水层。

油层具有全烃含量高，峰形宽且平缓及组分齐全等特征；气层具有全烃含量高，曲线呈尖峰状或箱状，组分主要为C1，C2以上重烃甚微且不全；含有溶解气的水层具有全烃含量低，曲线呈锯齿状，组分不全，主要为C1等特征；纯水层气测则无异常[5]。

气测录井定量解释方法：评断、选取有代表性的气测数据，依据T g/(C1+2C2+3C3+4iC4十4nC4+5C5)比值对气测数据是否准确进行判断。

根据侯平等人对国内外100余口井的统计分析，如果该值为0.8-2.0[5]，用气测数据定量判别油、气、水层效果较好，反之，判别结果与实际试油结论符合率较低。

常用的定量解释方法有：地层含油气量的计算、皮克斯勒单组分比值图版、三角形烃气比值图版、C2/C1—C3/C1气体图版法、HAWORTH轻质烷烃比值法等。

由于这些方法涉及不同的地区具有不同的图版和解释标准，必须结合实际地区的气测参数计算值进行定量解释，具体方法在此不作详细介绍。

2.1.6荧光录井荧光录井是根据石油的荧光性，将现场采集的岩石样品，使用荧光分析仪器直接观察或测定荧光强弱的方法。

荧光的产生即由于物质在受光激发后可发射出较受光波长长的光谱。

由氙灯发射出的光束照射Ex(激发)分光器，Ex分光器每转动一个角度允许一种波长的光通过，连续转动过程中不同波长的光照射到样品池，其中的荧光物质吸收激发光后发射荧光Em，荧光光谱通过光纤传至列阵光谱数据处理模块，最后样品的荧光以数字显示或图谱打印的方式提供给用户[6]。

定性荧光录取主要在荧光灯底下观察、记录干照、湿照及滴照的颜色、级别等。

定量荧光录取的主要资料有：（1）油性指数R：为发射波长350-500nm最大荧光强度与发射波长200-350nm最大荧光强度之比。

（2）最佳激发波长、最佳发射波长：是指获得最大荧光强度所对应的激发波长E X和发射波长E M，最佳激发波长和最佳发射波长可以反映不同油种及不同添加剂的各自特性。

（3）荧光强度F：原油中荧光物质所发射荧光的强弱，反映被测样品中荧光物质的多少。

（4）含油浓度c（mg/L）：指1g岩石样品中含油荧光级别的高低；是由含油浓度派生的参数。

N=15-(4-logc)/0.301。

定量荧光录取所得的原始资料形式主要是荧光强度数据和荧光光谱图等，如三维荧光光谱图。

荧光录井经过多年的研究，已经从荧光灯下的定性观察发展到定量荧光录井，这是荧光录井数字化、信息化的一大进步，定量荧光取代传统方法已成必然趋势。

定量荧光取代传统方法已成必然趋势。

定量荧光仪最大的特点是对油气检测的灵敏度高，能在现场快速发现并初步定量评价储集层的性质，与其它录井方法相结合，可大大提高油气层的发现率和判识的准确率。

2.1.7钻井工程参数录井钻探井的目的是为了获取地质资料，而钻井工程本身和其他建设工程一样，反过来也要碰到许多地质问题，所以钻井工程参数不是可有可无的。

钻井工程参数主要是应用综合录井仪器进行随钻录井，能够直接监测钻井、钻井液、气体等多项参数，可以连续监测钻井过程中的全过程。

钻井工程录井的主要资料如表1；钻井工程参数可以用来评判各种钻井过程中的异常情况：地质异常情况，主要是油水异常显示，是为发现和评价油气层服务的。

主要的地质异常特征主要有：气侵、油侵、盐水侵和淡水侵。

地质-工程异常特征，包括异常高压地层、井涌和井漏三种类型，都可能引发井内恶性异常的事件。

同时还包括钻井工程异常特征和接单根、起下钻及停钻期间的异常特征。

表1.钻井工程参数录井数据表钻井液录井是指由于钻井液在钻遇油、气、水层和特殊岩性地层时，其性能将发生各种不同的变化，所以根据钻井液性能的变化及槽面显示，来判断井下是否钻遇油、气、水层和特殊岩性的方法称为钻井液录井。

主要收集油气显示的资料及其级别，水侵显示的资料及油气上窜的速度等。

钻井液录井资料的应用：（1）在钻进过程中通过泥浆槽、池油气显示，发现并判断地下油气层，通过钻井液性能的变化，分析并研究井下油气水层的情况；（2）利用钻井过程中钻井液性能的变化，可以判断井下油气水层的情况；（3）通过进出口钻井液的性能及量的变化，发现水层、漏失层或高压层；（4）通过钻井液录井，发现盐层、石膏层、疏松砂层、造浆泥岩层等；（5）加强泥浆循环槽、池面观察及池面定时观测记录，及时发现油气显示、井漏或井喷预兆、岩膏侵等异常情况，采取必要措施，确保安全钻进；（6）合理调节钻井液的性能，保证近平衡钻进，可以防止钻井事故的发生，保证正常钻进，加快钻井速度，降低钻井成本，为发现油气层、保护油气层提供措施依据，是打好井、快打井、科学打井的重要措施与前提。