后效气录井油气上窜速度的准确计算

后效气录井油气上窜速度的准确计算摘要通过后效气录井能够判断地层流体性质和在一定时间内钻井液侵入情况。

可以间接地对储集层进行评价分析，但后效气录井使用常规的油气上窜速度计算方法经常无法得到准确的数据。

在川东北、川南等工区进行试验发现，在测量后效气的油气上窜速度时，迟到时间、钻具排替对其计算结果影响较大。

我们可以通过现场实际测量情况对这两种影响因素进行校正，从而得到对油气上窜速度计算结果进行校正，不仅能够较准确地反映油气层储集丰度，还可利用油气上窜速度等数据指导钻井井控工作，保证钻井安全施工正常进行。

关键词后效气录井；油气上窜速度；钻具排替；迟到时间0 引言油气层被钻穿后，地层压力与钻井液液柱压力发生压力差，地层中的油气就可以以扩散、渗滤两种形式进入井筒钻井液液柱并沿钻井液液柱上窜，现场通过对后效气录井资料的分析可以对已钻油气层地层原始压力。

储集层的物性等方面进行定性的评价，为下步勘探决策提供参考依据；同时，在准确计算油气上窜速度及高度的前提下，可以利用该数据合理选择钻井液性能参数实现近平衡钻进，达到既保证井下安全又保护油气层的目的[1]。

在现场通常使用常规的油气上窜速度计算方法—迟到时间法来计算油气上窜速度。

但在实际的测量过程中要进行短起下、停开泵（倒泵）、抽吸等不确定性因素的影响，计算得到的数据与实际情况会较大的差别。

针对这一问题，在川东北、川南等地区进行了方法改进的试验，发现通过对一些因素的校正，可以对油气上窜速度计算方法进行改进，获得较准确的油气上窜速度。

1 油气上窜速度的常规计算方法钻井液在井筒内静止一段时间后，再次下钻循环时，经常会出现油气水侵。

这是由于油气层压力大于钻井液液柱压力，在压差的作用下，油气水进入钻井液中，并沿井筒向上流动，引起油气上窜现象。

关于油气上窜速度的计算，现场录井过程中通常采用迟到时间公式法[2],即：v=(H-(h /t)/(t1-t2)/t静（1）在实际应用中，经常直接使用公式中t1-t2的结果t0进行计算，故得出公式v=(H-ht0 /t)/t静（2）式中 v 油气上窜速度，m/h；H 油气层顶深深度，m；h 开泵循环钻井液时钻头所在井深，m；t1 后效气明显上升时间，min；t2下钻至井深h时的开泵时间，min；t 开泵时钻头所在井深h时的迟到时间，min；t0 开泵到后效气明显上升时所用的时间，min；t静井内钻井液从上次停泵到此次开泵之间的静止时间，h。

2 油气上窜速度影响因素油气上窜速度测量过程主要受油气层压力、钻井液液柱压力（又分为静压力、循环压力、激动压力、抽吸压力等）、钻井液性能、储集层物性、含油气丰度、钻具排替、迟到时间不确定性等因素的影响。

（2.1）压力差的影响当储集层流体压力小于钻井液液柱压力时，油气主要以溶解气的形式进入井筒，这类后效气显示偏弱，上窜速度小；当储集层流体压力大于钻井液液柱压力时，油气主要以压差气进入井筒，伴随次要作用的溶解气，后效气显示活跃，而且二者压差越大，油气上窜速度则越大。

（2.2）钻井液性能的影响钻井液的密度越大，井筒液柱压力越大；钻井液的粘度及切力越大，其携砂能力越强，但不利于油气进入井筒。

高密度、高粘度、高切力会明显减弱后效气强度。

（2.3）储集层物性的影响储集层物性越好，越有利于油气进入井筒，当储集层压力大于液柱压力时，后续接替能力就越强，后效气显示更明显。

在相同压差及含油气丰度条件时，裂缝型储集层的后效气显示比孔隙型更为强烈。

（2.4）油气丰度的影响在溶解作用下，储集层含油气丰度越高，后效气显示越明显。

但主要影响的是后效气量的高低，而对上窜速度影响较弱。

（2.5）钻具排替的影响现场在后效气测量前一般会进行一个短起下活动钻具，因井控需要，现在在钻具组合中都会带上内防喷工具，所以在起钻过程中可以通过灌浆来平衡后效气位置。

但在下入钻具的过程中，下入钻具的体积等于被排替出井口的钻井液体积，由此造成井眼与钻具环空之间的钻井液随钻具的下入而上升，从而人为的抬升后效气的位置，使其从开泵至返出井口时的时间减少，从而使油气上窜速度计算值误差增大。

（2.6）迟到时间的不确定性的影响现场在后效气测量过程中最难控制的是开钻井液泵到油气显示出现之间的时间，它受钻头下钻到底开泵循环时开钻井液泵数量、泵冲数变化、泵的上水效率等诸多因素影响。

一般刚下钻到底开泵循环时，由于钻井液静止时间长，钻井液粘度高，只能使用小排量循环，泵冲数较小，循环一定时间后再提高循环排量，升高泵冲数，并逐渐趋于平稳；也可能受泵的好坏原因，在这期间多次的停开泵、倒泵。

这样使我们的钻头所在位置的迟到时间产生较大误差，从而使油气上窜速度计算值误差增大。

3 油气上窜速度校正方法根据上述几中影响因素，我们在实际应用中油气层压力、储集层物性、含油气丰度等是地层原本具有的物理性质，我们无法控制其物性；钻井液液柱压力（又分为静压力、循环压力、激动压力、抽吸压力等）、钻井液性能可以通过后效气的强与弱来对其进行物性控制，我们无法对这几种因素进行校正。

但钻具排替、迟到时间的不确定性两种因素在后效气测量中时可变的、可调整的，所以我们为了更准确的计算出后效气的油气上窜速度，可以对这来两种因素进行校正，其校正方法分别是钻具排替校正、迟到时间校正方法。

（3.1）钻具排替校正方法气测录井在进行后效气测量时，钻头位置必须进入后效气侵段，而且必须在油气层深度以下，这样才能保证后效气的准确测量。

在现场井控要求下，在下钻钻具组合中一般都会带上内防喷工具，这样就使在下钻过程中钻井液是不会进入钻具内的，当钻具下入油气上窜段顶部以下后，随其下深的增加，气侵段就会被下入同样钻具外径体积大小的钻井液体积排替不断上升，即气侵面至井口的高度逐渐减小。

传统方法中忽视了钻具对井筒液柱的排替作用，使计算得出的后效气的油气上窜速度与实际油气上窜速度差距较大。

我们可以通过开泵泵冲排量计算出下入钻具外径体积大小排替钻井液体积所需要的时间。

计算公式： t排=V/L （3）实际应用中，直接使用V=兀（D2-d2）h1/4计算带入公式（3）中，得出方法公式 t排=兀（D2-d2）h1/4L （4）式中 t排下入钻具排替的泥浆体积排出环空所需要用的时间，min；V 下入钻具排替的泥浆体积，m3；D 井眼直径，m；d 钻具外径，m；h1下入钻具长度，m；L 绝对排量，m3/min。

由排替量时间原理可以得出t0= t1-t2+t排。

公式（4）中各项参数都可以通过现场综合录井仪采集系统采集得到的数据以及下入钻具型号中直接获得。

（3.2）迟到时间校正方法在后效气录井过程中为了保证钻头下深的迟到时间的准确性，必须保证井队的泵冲排量要绝对稳定，但是现场的实际操作过程中很难达到这一要求，在后效气录井过程中泵冲排量总是会由小到大，或者停泵、倒泵如图（1），这样情况下我们可以通过平均的每分钟泵冲数来确定较准确的迟到时间。

图（1）迟到时间计算公式[3]：t=V/L （5）实际应用中，直接使用V=兀（D2-d2）h1/4计算带入公式（5）中，得出方法公式 t=兀（D2-d2）h/4L （6）公式（6）中L是可变的，它由泵冲计算得到，在泵冲不稳定的情况下我们可以利用平时实测迟到时间得到的泵的实际上水效率，使用泵在每分钟的平均泵冲得到一个较稳定的泵冲排量，从而得到一个较稳定的迟到时间。

排量计算公式： L=兀r2abR平/4 （7）实际应用中，直接使用R平=R总/t3，t3=t0-t4计算带入公式（7）中，得出方法公式L=兀r2ab R总/4/(t0-t4) （8）故得出较准确的迟到时间计算公式：t=（D2-d2）h（t0-t4）/（r2×ab R总）（9）公式中t 开泵时钻头所在井深h时的迟到时间，min；D 井眼直径，m；d 钻具外径，m；h 开泵循环钻井液时钻头所在井深，m；t0开泵到后效气明显上升时所用的时间，mint4停泵时间，min；r 泵所用缸套直径，m；a 泵所用缸套冲程，m；b 循环钻井液泵所用凡尔数，个；R总开泵到后效明显出上升间的总泵冲数，冲。

公式（9）中各项参数都可以通过现场综合录井仪采集系统采集得到的数据以及现场设备实际应用中直接获得。

4 实例应用川南页岩气气田预探井—永页7HF井油气层深度（H）为4053.00m，下钻到钻头位置深度（h）为4980.02m时开泵进行后效气录井。

通过综合录井仪采集系统得知：井内钻井液从上次停钻井液泵到此次开泵之间的静止时间（t静）为36.07h；开泵到后效气明显上升时所用的时间为(t0)为57.00min,后效气明显上升时的泵冲排量时的迟到时间（t）为92.00min，利用中途停泵时间校正后开泵到后效气明显上升的差时间为55.00min，利用总泵冲数校正后的迟到时间为110.00min。

根据下入15柱5.5寸钻杆得出t排为6.00min,综合钻具排替与迟到时间校正方法把数据带入公式（2）计算出油气上窜速度v。

校正前的油气上窜速度：v=(H-ht0 /t)/t静=(4053-4980.02×57÷92)÷36.07 =26.82m/h校正后的油气上窜速度：v校=(H-ht0 /t)/t静=(4053-4980.02×61÷110)÷36.07 =35.80m/h5 应用效果在川东北、川南等工区近20口井施工过程中，利用钻具排替与迟到时间校正方法进行了油气上窜速度计算的实验研究。

通过油气井后期测试等手段得到的数据进行验证，实际油气上窜速度与上两种校正方法校正计算的油气上窜速度误差率较小,实验达到了预期的目的，证明了上两种校正方法的有效性和准确性。

下面就川东北元坝工区与川南页岩工区的两口有代表性的井施工时未经校正的油气上窜速度和校正后的油气上窜速度数据进行对比，如：表1、表2。

在实际应用中发现，使用钻具排替与迟到时间校正方法校正在同一油气层深度井段多次测量计算得到的油气上窜速度相对误差不大，吻合度较好；而使用未校正的数据计算后得到的油气上窜速度变化较大，相同油气层、相同条件下得到的结果相差较大。

这充分证明通过钻具排替与迟到时间这两种校正方法校正后计算油气上窜速度得到的效果比不校正要好。

6 结束语应用钻具排替与迟到时间校正方法来校正其计算原始数据，可对后效气的油气上窜速度计算方法进行改进，较准确的计算出油气上窜速度，能够较准确的反映油气层压力、储集、丰都等物性。

也能反应地层压力与井内钻井液液柱压力的平衡情况，为指导井控，保证钻井顺利施工提供有效的证据。

参考文献[1] 孙振纯，夏月泉，徐明辉。

井控技术[M]。

北京：石油工业出版社，1997。

[2]、[3] 张殿强，李联玮。

地质录井方法与技术[M]。