利用测井资料评价钻井液漏失层

利用测井资料评价钻井液漏失层

甘秀娥

(四川石油管理局测井公司)

摘要

甘秀娥.利用测井资料评价钻井液漏失层.测井技术,2002,26(6):474~477

川东地区的钻探中不同程度的井漏普遍存在,为了有效地实施堵漏作业,必须明确漏失井段的位置、漏失深度和漏失性质,即是属于重泥浆对地层的压裂造成的漏失还是属于储层低压漏失(包括裂缝、溶洞等)。归纳了钻井液漏失现象在测井资料上的响应特征,提出了通过井温测井、常规电阻率测井资料结合成像测井资料寻找出漏失层段,分析漏失性质的综合评价方法。通过2口井的测井实例分析,说明测井资料可以为钻井堵漏作业提供直观可靠的依据。

关键词: 井温测井 电阻率测井 成像测井 井漏 漏失层

ABSTRACT

Gan Xiue.Evaluation of Mud Loss While Drilling by Using Temperature Logging and Imaging Log ging Data.WLT,2002,26(6):474-477

M ud loss often happens w hile drilling in the east of Sichuan basin in recent years.In order to imple ment measures for plugging lost circulation zones effectively,the lost circulation zone s locations,their depths and natures m ust be figured out definitely,i.e.w hich kind of situation it is,lost circulation zone w ith high mud pressure or low mud pressure.Summarized are the characteristics of logg ing responds to the lost zone w ith drilling.Proposed is the method for searching the lost zones and analyzing their properties throug h temperature log ging and conventional resistivity logging combined w ith image logging data.Tw o case histories are g iven to illustrate that logging data can be used to prov ide a direct and reliable m aterials for plugging the lost zone w hile drilling.

Subjects: tem perature log ging resistivity log ging image logging mud loss

lost circulation zone

引言

在川东地区的探区不同程度的井漏十分频繁,并且堵漏难度大,损失时间长,已严重制约着该地区钻井勘探开发速度。井漏发生后制订堵漏方案时要明确泥浆漏失的深度和井段以及漏失的性质,即是属于重泥浆对地层的压裂造成的漏失还是属于储层低压漏失(包括裂缝、溶洞等)。为了提高钻井效益及降低堵漏成本,运用成像测井技术与生产测井结合找出具体的漏失井段,分析泥浆漏失的机理,有的放矢地进行堵漏工作。

用测井资料分析漏失层的原理在钻井过程中,泥浆密度的选择是在安全泥浆比重范围内采用密度略高的泥浆,使泥浆柱压力略大于地层压力。在地层压力异常低的井段受泥浆柱压力的驱动会造成井筒内泥浆漏失的现象,即所谓的井漏。

井漏形成主要有3种情况,第1种是由于构造作用造成区域上某一层段地层压力系数相对上下围岩偏低,使所用的泥浆不能匹配,造成泥浆漏失;第2种是由于地层的渗透性好,而储层内所含流体的压力低,井筒中的泥浆侵入地层或发生驱替而产生漏失;第3种是由于泥浆密度过高,泥浆柱压力不仅高于地层压力,而且产生了与三轴向地层应力不平衡,直接导致岩石破裂,即出现井壁压裂现象而造成井漏,这类井漏通常发生在致密的碳酸盐岩地层中。

在这3种情况中,第3种情况漏失量较小,第1种情况漏失量较多,而第2种情况比较复杂,遇到大的溶

洞和十分发育且延伸较远的裂缝,漏失量会显著增大,纯裂缝性漏失则表现为漏失不均,漏失量较少,且封堵困难。

1.用常规测井资料寻找漏失层段

当钻至某一深度后若泥浆发生漏失,在进行有效封堵后可顺利恢复钻进,通过钻井的井深可直接得到井漏出现的具体深度。如果在一定范围内漏失层段较多,且封堵效果不理想,即在泥浆漏失层段堵漏不彻底或由于在后续钻进中泥浆性能变化或起下钻具造成反复漏失,钻井就不能准确地确定漏失层段。

利用测井资料寻找漏层,主要是利用井温曲线来反映井筒内泥浆的动态变化情况。发生井漏时,由于井筒内的泥浆温度还没有与同深度的地层温度达到平衡状态,而泥浆的温度接近地面的温度,即使受地面温度的影响,随着深度的增加泥浆的温度相应增加,并且在一段时间后接近地层温度。泥浆漏失层段,上部的泥浆不断地下移,因此在漏失段泥浆的温度与漏失层段下部的泥浆温度有一突变,漏失层段的温度比下部的泥浆温度低,即低温异常,且异常的幅度大小与漏速一致,因此可通过测量井温来确定漏失层段。

井温和微差井温都是对井筒内温度的反映。通常是在井筒内泥浆相对静止时采取下测的方式进行,即在泥浆与地层温度达到平衡后通过测量泥浆的温度来确定地层的温度。正常情况下得到的井温曲线是一随深度增加而增大的直线,且直线的斜率代表该地区的地温梯度。影响井温和微差井温曲线的因素就是泥浆不稳定,有3种情况可能造成温度曲线的异常:

(1)由于时间短泥浆的温度与地层温度没有达到平衡或泥浆没有静止,可能的异常表现在曲线上就是曲线不平直,有上下波动;

(2)井内有流体产出也会使温度异常,一般有天然气产出导致井温降低,水的产出则导致井温增加;

(3)泥浆漏失造成温度降低。

除井温测井外,运用具有不同径向探测深度的电阻率测井系列可以寻找泥浆漏失层段,该方法的运用主要依据了泥浆漏失后势必在侵入带和冲洗带造成电阻率异常,深探测的电阻率曲线仍然反映原状地层,而中探测和浅探测的电阻率受泥浆侵入的影响有很大程度的降低,表现在测井资料上则是形成明显的差异,在重泥浆压裂造成的井漏层段反映尤为明显,呈典型的!双轨?现象。

2.用成像测井资料评价泥浆漏失的性质

确定了漏失层段后,为了能采取正确的堵漏措施,还需要知道泥浆漏失的性质,因为不同情况的泥浆漏失决定最终采取的堵漏措施。泥浆漏失总体上讲是由于泥浆柱压力大于地层压力,驱动泥浆向地层深部移动所致,而泥浆向地层侵入的前提是地层存在缝隙,如孔隙、溶洞、裂缝等,针对孔隙、溶洞、裂缝等造成的泥浆漏失,其采取的相应的堵漏措施就不一样。

成像测井是通过测量井壁附近电阻率而提供一个直观的井壁展开图像,成像测井所特有的高分辨率、全井眼覆盖、高采样率、高灵敏度(能区分几十微米内的薄层)等特点为地层评价提供了大量的井下地质信息,通过对其处理后可方便地进行各种特征的拾取和地质现象的解释,可以对宏观地质特征进行直观地识别,使得我们能辨别储层的孔隙空间类型和结构,因而成像测井对孔隙、溶洞、裂缝(包括裂缝的类型及有效性等)能有较理想的区分。

3.用成像测井资料识别裂缝的方法

钻井过程中由于钻井液压力差异,在裂缝发育层段造成泥浆侵入地层,使图像上显示为低阻的暗色条纹,而同样为暗色条纹的地质现象还有层界面、层理面、缝合线、断层面、泥质条带和泥机质条带等。由于其形成的机理不同,在成像图上的特征也有一定的区别,层界面或层理面在图象上常常是一组连续、完整、相互平行或接近平行但绝不可能相交的电导率异常,且异常的宽度窄而均匀。缝合线基本平行或垂直于层理面,且两侧有近垂直于缝合面的细微的高电导异常。断层面处总存在地层的错动,而泥质条带和泥机质条带一般平行于层面且比较规则,边界清晰。

成像图上拾取的裂缝有天然裂缝和诱导缝之分,诱导缝与地层应力有密切关系,钻井诱导缝排列整齐,规律性强,且延伸较浅,诱导缝的缝面形状较规则且缝宽变化较小,天然裂缝常为多期构造运动形成,又遭受地下水的溶蚀与沉淀作用的改造,因而分布极不规则。

4.用成像测井资料识别溶洞的方法

溶洞在成像图上表现为点状或块状的高电导异常,其边缘呈侵染状且较圆滑,与周围地层电导率是渐变的,与溶洞特征类似的主要有黄铁矿斑块、井壁崩落、角砾间隙和颗粒间隙,区别的方法为:黄铁矿斑块边缘异常清晰,与周围地层呈突变接触,由于其多为分散状分布,当其体积较大时呈方形;在椭圆井眼的长轴方向造成成像测井仪贴井壁差的原因,在图像上形成类似溶孔的假象,所以其区别的方法是井壁崩落是有方向性的,在一定层段上下有一致性,且呈对称分布;角砾一般为高阻,角砾间隙为低电阻率,类似溶洞特征,其区别在于

形状、分布和电导率差异的大小,角砾间隙的低电导异常围绕角砾分布,形态不规则;颗粒间隙在图上也有类似于溶孔的特征,它是由于颗粒与颗粒间隙的色差造成,其特点是间隙一般较小,均匀性强,受层界面控制。

应用实例分析

实例1:川东#井自2001年5月开钻以来,在井深700m以后就开始发生井漏,并随钻随堵。钻井液为泡沫泥浆,平均密度为0 53~0 56g cm3,可见地层压力系数很低,在钻至1390m以前,堵漏较为成功。当钻至目前井深(1690m)时,共漏失泥浆超过30000m3,大小堵漏次数近百次,以至于无法继续钻进。

针对该井钻井施工的实际情况,进行了生产测井(井温、流体密度以及流量计)和电阻率成像测井(EMIT)。从井温曲线看,存在有几段明显的低温异常段:1190~1218m、1272~1306m、1315~1375m、1398~1424m、1472~1512m、1522~1528m、1532 ~1538m、1616~1670m,说明这几段钻井液仍在漏失,而主要的漏失层段为1616~1670m(见图1),井温曲线变化幅度相当大,有一明显的压力梯度异常,微差井温也显示出明显的负异常。

从成像图来看,测量井段内裂缝发育,少见溶洞,而且天然裂缝和诱导缝并存,从1580m以下多为高角度的天然裂缝,1580m以上以钻井诱导缝发育为主,发育有部分高角度的天然裂缝,而且井壁崩落的方向为近东西向,压裂缝为近南北方向,说明水平主应力方向为近南北方向。而天然裂缝的走向与压裂缝的方向大致一致。图1中的成像图上显示明显的高角度裂缝特征,且在1650~1660m井段内见到开口较大、完整的裂缝,是泥浆漏失的主要原因。图2和图3是由于钻井诱导裂缝造成井漏的实例。

通过电阻率成像测井测量结果,全井段几乎都是高角度缝,且上下基本连通,该井1360m至目前井深(1690m),高角度缝十分发育,其间有钻井过程中产生的压裂缝和井壁崩落。综合生产测井和成像测井分析,本井在钻井过程中漏失的主要原因是由于存在高角度裂缝,加之钻井过程中产生的部分诱导缝与裂缝的走向一致,使泥浆进一步沿着天然裂缝扩散,导致堵漏不彻底,因此在钻井过程中,钻井液会随钻随漏。

实例2:大天#井,该井钻遇飞仙关组地层时,钻井液密度1 11g cm3,粘度86s,岩性为致密灰岩,出现了2

次严重漏失,漏速大于108m3,井段分别是1105~图1 高角度裂缝发育造成井漏图2 钻井诱导缝造成井漏

图3

钻井诱导缝造成井漏

图4

测井资料寻找漏层

图5 裂缝溶洞性井漏

1141m 和1171~1193m,尤其是第二段共漏失清水

5300多m 3,消耗堵漏桥浆187m 3

,堵漏水泥130t,因井漏损失钻井时间31d 。后在该层段进行了成像测井和综合测井,成像测井成果图反映,裂缝和溶洞主要发育在2个深度段内:第1段:1110~1140m,裂缝的倾角在64?~80?之间,裂缝的倾向在170?~220?范围内,在井段1130~1134m 还发育有溶洞(见图4);第2段:1168~1198m,裂缝倾角在70?~89?之间,裂缝的倾向为南西向,同时在1187~1190m 存在一大的溶洞(见图5)。

对综合测井的双侧向资料分析,在1104~1140m 和1170~1210m 井段深浅双侧向曲线呈现明显的正差异,综合分析认为井漏就发生在缝洞发育带,即1130~1134m 和1187~1190m 为主要的泥浆漏失层段,漏失的性质为缝洞性储层漏失。

利用测井资料可以准确地确定漏层位置。一般利用井温测井可以发现仍在发生的井漏,通过深中浅不同探测深度的电阻率测井系列反映泥浆的侵入情况可以确定已经发生泥浆漏失的层段,在利用成像测井资料参考其它资料可以确定泥浆漏失的性质,为堵漏施工设计提供直观可靠的依据。

(收稿日期:2002 04 15 本文编辑 王 环)