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油气勘探气测录井系统的评价研究

杜静

陕西延长石油(集团)有限责任公司,油气勘探公司,716000   

摘要: 在油气勘探过程中,需要利用分析仪器对若干代表性气体及可能性定量分析,得到气体显示。气测录井系统包括样本采集设备、样本分析仪器、取样方法、位置以及取样类型等多种方面,对其评价应当从以上方面展开。本文将从油气勘探气测录井系统的角度出发,针对其应用现状以及影响因素进行研究,并就如何对气测录井系统进行评价提一些意见和建议。
关键词: 油气勘探;气测录井系统;评价研究
DOI:10.12721/ccn.2022.157242
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一、引言

气测录井系统作为油气勘探过程中的重要工具,可以对油气层中的烃类气体与液体进行测量,以期了解油气层中的资源储量以及深度等信息。但在实际的气测录井系统应用过程中,不可避免地受到地质等环境的影响,影响了其分析评价效果。接下来将阐述与探究气测录井系统的现状及影响因素,并从影响因素角度出发,就如何对油气勘探气测录井系统进行评价介绍一些方式或方法。

二、油气勘探气测录井系统的现状及影响因素

(一)油气勘探气测录井系统的现状

油气勘探气测录井系统自20世纪50年代问世以来不断发展,目前虽然经过若干年的发展,但气测录井系统进行样本采集的流程依然是将气体送入脱气器,将其从钻进液中分离出来,再用抽气泵将分离出的物质抽出传输至检测器,对气体中的烃类物质进行全量或者组分分析。分析评价的气体包括全烃、烃类气体组分以及非烃类气体等类型。其中,烃类气体主要包括甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷以及正戊烷等物质;非烃类气体包括硫化氢、二氧化碳、氢气以及氦气等物质。具体的工作原理为:由于地层中气体的渗透与扩散作用,油气层中的烃类液体与气体会渗透或扩散至油气井内的泥浆,最终随泥浆运送至地面的泥浆槽中,泥浆槽中的脱气器会脱出泥浆中的气体,再利用真空泵将其送入色谱气测仪进行成分的分析与评价,最终得出油气层的有关信息。而脱气器也经历了从早期非动力型脱气器到目前动力型脱气器的发展。总的来说,气测录井技术作为油气勘探行业不可或缺的设备,需要依据油气层的变化而不断更新,未来将会在脱气器以及色谱气测仪方面不断完善。

(二)气测录井系统的影响因素

气测录井系统的影响因素可以简单分为地质因素、钻井条件、脱气器安装条件与脱气效率、气测仪性能与工作状况四个方面。其中,地质因素又可以细分为天然气性质与成分、储层性质、地层压力、上覆油气层的后效。具体影响效果为①天然气密度越小,检测到的轻烃成分越多,因而色谱气测显示越明显;②当储层厚度、孔隙度与含气饱和度越大时,钻井过程中渗透与扩散进钻井液中的油气成分越多,因而油气成分显示越好;③井底为正压差时,气体显示较低。若为负压差时,随着负压差的增大,地层渗透性也就越好,气显示越高;钻井条件因素可以细分为钻头直径、机械钻速、钻井液密度、粘度、流量以及添加剂等类型[1]。具体效果为①钻头直径越大,其钻破的岩石体积越大,气显示也就越高;②机械钻速越高,单位时间内破碎的岩石体积越大,气显示越高;③钻井液密度越大,液柱压力与井底压差越大,气显示越大;④钻井液粘度越大,脱气困难,气显示越低;⑤钻井液流量受含气量与体积的影响,因而对气显示影响不大;⑥部分钻井液添加剂会在一定时间内产生烃类气体,造成假异常;脱气器安装位置过高或过低都会降低脱气效率,同时脱气效率越高,气显示越好;气测仪的灵敏度以及标准差都会影响气显示的好坏。

三、如何对油气勘测气测录井系统进行评价

(一)气测录井系统的检测周期

在油气勘探过程中,气测录井系统的首要评价指标就是对气体的检测周期。由于气测录井系统需要对硫化氢、二氧化碳以及全烃等气体进行监测[2]。首先就硫化氢气体的分析测试而言,需要配备半导体探测器,同时温阻的要求较高,一般要在-10℃~50℃左右。而在仪器运转寿命方面,应当在两年以上;由于检测器探头需要随着化学成分而变化,因此需要使样本气流分路通过,才能满足复杂环境下气体分析评价的要求。其次,在二氧化碳的检测方面,可以采用带有远红外吸收的传感器作为二氧化碳探测器,此探测器的吸收过滤装置应当满足二氧化碳气体正好通过,从而避免与其他气体混合影响检测效果。最后,在全烃气体的探测方面,一般有远红外探测器与离子火焰分析仪两种仪器。远红外探测器相较于离子火焰分析仪而言,吸收过滤装置更加严格、价格也较为低廉,使用寿命更长,因此多选用远红外探测器来感受全烃气体的存在与含量,并通过样本管线送至色谱分析仪进行分析,从而得到试验效果。另外,气测录井系统的检测周期可以描述为气体分析检测的时间到反吹与回零的时间,再到开启下一周期的时间,2分钟及以下作为气体分析仪器评价的重要指标。因此,在气测录井系统的仪器评价方面,需要满足检测周期≤2分钟,检测周期越短,说明该气测录井系统性能越好。

(二)加强对多种分析评价方法的应用

在气测录井系统的应用过程中,需要对烃类气体依据种类进行多种分析评价,较为常见的分析评价方法包括计算相对地层含气量判别法、酸解烃法、皮克斯勒烃比值法、烃组分三角形图解法、轻重烃比值法以及乙烷丙烷比值法等分析评价方法。而对气测录井系统而言,需要对多种分析评价方法加以应用,从油气勘探数据上对气测录井系统的性能加以体现。

例如,在气体组分分析方面,应用较为广泛的仪器包括质谱仪、远红外分析仪以及气相色谱仪等类型[3]。其中,质谱仪一般由样品导入系统、离子源、质量分析器和检测器组成,此外,还含有真空系统和控制及数据处理系统等辅助设备。虽然质谱仪在气体组件检测周期方面有着独特的优势,但此仪器价格较为昂贵,难以大量应用。远红外分析仪的测量距离有限,且在油气勘探的复杂情况下,由于干扰因素较多,而仪器的抗干扰能力较差,因此容易被干扰,影响组分分析的准确性。而气相色谱仪是当前烃组分分析较为准确且价格合适的气体分析仪器。主要原理为从样本气体中提取具有代表性的气样,将气样注入分离柱,在分离柱中气体组分被分解为单一组分,再利用承载气体将组分输入色谱柱,色谱柱依据自身特点将组分进行洗提,最终送至探测器进行组分探测,得到气体组分的有关信息。另外,技术人员也需要依据气测录井系统的危险区域使用证书、整机适用性、安装条件以及维修保护是否方便等信息或指标进行评价。最终根据油气勘测的实际情况选择合适的气测录井系统。

总结:气测录井系统作为油气勘测中气体分析测试的主要工具,需要分析其应用时的影响因素,并根据此类因素得出气测录井系统的评价方法,包括检测周期以及组分分析等指标,从而进一步完善气测录井系统应用流程。

参考文献:

[1] 赵小红. 油气层评价中气测录井资料的解释方法应用研究[J]. 石油石化物资采购, 2021.

[2] 王志战. 国内非常规油气录井技术进展及发展趋势[J]. 石油钻探技术, 2017, 045(006):1-7.

[3] 殷杰. 钻井现场利用录井资料评价油气水层[J]. 中国化工贸易, 2018, 010(018):153.