录井中钻井液影响因素分析及油层识别方法

李金权

（大庆钻探工程公司录井一公司，黑龙江大庆163411）

录井中钻井液影响因素分析及油层识别方法

李金权*

（大庆钻探工程公司录井一公司，黑龙江大庆163411）

油气勘探工作中准确地取全地质资料、及时发现和准确评价油层是地质录井工作的最终目的，但由于在钻井过程中处理钻井工程事故、使用油基钻井液或硅酸岩钻井液钻井，造成钻井液中混入有机物质，在很大程度上影响地质录井对油层的发现。因此在钻井液混油条件下如何进行地质录井并及时发现含油显示进而准确评价油层是油气勘探工作急需解决的难题。介绍了一种应用热解分析、气相色谱分析资料建立的钻井液混油条件下油气显示的识别方法，该方法主要是依托录井新技术，在大量实验工作基础上建立的，在生产应用中见到了较好的效果。

钻井液混油；录井；岩石热解；气相色谱；油层识别

在油气勘探工作中准确的录取各项地质资料、及时发现和评价油气层是地质录井工作的最终目的，作为携带剂的钻井液尤其是使用油基钻井液或工程目的加入一定量的原油、成品油或有机添加剂时，给录井油气显示识别带来许多困难。因此在钻井液混油条件下如何进行地质录井并及时发现油气显示进而准确评价油气层是油气勘探工作急需解决的难题。录井新技术的应用为解决这类问题提供了可能。通过实验统计建立了钻井液混油条件下油层的识别方法。

1　录井中钻井液影响因素分析

1.1钻井液使用概况

大庆油田近几年使用的钻井液主要是有机硅、两性离子、低聚硅、钾酸盐和硅酸盐钻井液体系。钻井液中的有机质成分影响录井对油层的识别。

含有机质钻井液主要以下4种情况：一是油基钻井液，钻井液中混入90%柴油；二是硅酸盐钻井液，钻井液中混入润滑剂、新配硅等有机溶剂；三是水基钻井液，钻井液中混入一定量的磺化沥青等有机添加剂；四是为处理卡钻等工程事故在钻井液中加入柴油、石油等有机物质。这些均影响了对油气层的发现和评价。为确定其影响程度，应用热解分析、气相色谱分析进行“地化样品损害试验”。

1.2钻井液混油对岩石热解分析结果的影响程度分析

岩石热解分析能在一定程度上反映储层的含油丰度，但不同混油条件下对其影响程度不同。

表1　不同混油钻井液对岩石热解分析影响程度表

（1）油基、硅酸盐、钾酸盐钻井液对岩石热解分析的影响程度分析，用油基、硅酸岩、钾酸盐钻井液对岩芯、岩屑、井壁取芯样品浸泡并分析，分析结果具体情况见表1。

分析可见硅酸盐、钾酸盐钻井液对分析样品具有冲洗作用但污染较小；而油基钻井液对样品污染程度大，特别是井壁取芯样品尤为严重，岩芯受污染较小。

（2）10%柴油、原油混油钻井液对岩石热解分析的影响程度分析，在钻井过程中使用的混油钻井液和处理卡钻事故中使用的解卡剂，主要是在钻井液中混入3%～15%的乳化原油或柴油按1∶1比例混合并掺入少量粘土而成。经用15%混油钻井液浸泡后的样品进行分析得出如下结论（见表2）。

表2　10%柴油、原油混油钻井液对岩石热解分析影响程度表

分析可见由于岩屑在井筒内停留时间较短，混油钻井液对其污染程度低，不含油岩屑分析增值达不到评价标准，含油岩屑分析增值对储层含油性评价效果不构成影响，但在样品分析前应洗净样品表面的钻井液，降低污染；由于钻井液混油对岩芯中心部位岩石热解分析结果无影响，但在分析时应注意选取中部样品；由于钻井液混油浸泡井壁取芯后分析值增值大，其结果只能做为发现油气显示的参考资料，不能作为定性评价油层的依据。

（3）钻井液添加剂对热解分析的影响分析，目前所使用的钻井液添加剂在热解分析上具有如下特点（见表3）：

①S1含烃量高，S2无含烃量，如RHF润滑剂、油酸、聚合物、螺纹密封脂等。

②大多数有机添加剂的最大裂解温度Tmax与油产率指数在判断原油性质上成反比关系，即Tmax高，而OPI低，Tmax低而OPI却高，这与原油性质判断不匹配。

③对热解分析影响较小的处理剂主要有钾酸盐、降滤失剂、无机盐、磺化丹宁等14种。

2　钻井液混油条件下油层识别方法

从上述分析可明显看出，钻井液混油对录井资料有较大影响，给油层的识别和评价带来了很大难度，为此建立了钻井液混油条件下的油层识别方法。

2.1岩石热解识别法

为了建立区分方法我们选取下列样品分别进行热解分析（ROCK-EVALⅥ），A：非含油砂岩样品，B：含油砂岩样品，C：非含油砂岩+柴油，D：含油砂岩+柴油，E：非含油砂岩+丝扣油，F：含油砂岩+丝扣油，G：非含油砂岩+机油，H：含油砂岩+机油，I：非含油砂岩+油基钻井液滤液，J：含油砂岩+油基钻井液滤液，K：钾酸盐钻井液，可以看出各种样品的S1、S2、S4CO、S4CO2四个峰值的变化。

（1）混入柴油的识别。首先将非含油砂岩样品进行热解及氧化分析，其谱图特征是S1、S2、S4CO、S4CO2的曲线峰值很低，近似为基线。

混入柴油后再进行热解及氧化分析，其谱图特征是S1峰较高且峰较窄，S2、S4CO、S4CO2的曲线峰值很低，说明柴油的碳数范围较窄，没有300℃以后的组份。

把柴油与含油砂岩样品混合进行分析，由于柴油没有重组合，可以只进行热解分析。将含油砂岩样品进行热解分析，其谱图特征是S1、S2均有峰，S1峰较高且较柴油的S1峰宽。然后在该含油砂岩样品中混入一些柴油进行热解分析，其谱图特征是S1峰远大于S2峰，其S1峰为柴油的S1峰与样品中原油S1峰叠加，导致叠加后的S1峰较柴油的S1峰宽，S2峰为样品中原油S2峰，由于S1峰增值较大，图形的比例发生变化，S2峰值增值较小或不变，使S2值压缩的很低，使其谱图基本形态与非含油砂岩与柴油混合后的FID图相似。因此根据谱图的形态能够识别柴油的污染，并且能识别受污染样品是否具有油气显示，但无法确定污染导致的增值量，由于混入柴油浓度不同，其污染增值不同。

（2）混入机油的识别。在非含油砂岩中混入机油进行热解及氧化分析，其谱图特征是S1、S2均有峰且S1、S2峰较圆，S2峰面积约为S1峰面积2倍左右，400℃以后S2峰很低逐渐趋于基线，S4CO、S4CO2峰值很低，机油的裂解烃含量较高，其次是热解烃，不含残余烃。再把机油与含油砂岩样品混合进行热解分析，其谱图基本形态在400℃～500℃之间有平缓的峰，是含油砂岩S2峰的一部分，在500℃以后S2峰逐渐趋于基线。因此根据谱图的形态可以识别样品中混入的机油，并且能识别受污染样品是否具有含油显示，但无法确定污染导致的增值量，由于混入机油浓度不同，其污染增值不同。

表3　各种钻井液添加剂热解分析数据表

（3）混入丝扣油的识别。在非含油砂岩中混入丝扣油进行热解及氧化分析，其谱图特征与机油谱图特征相似，S1、S2均有峰且S1、S2峰较圆，S2峰面积约为S1峰面积2倍左右，400℃以后S2峰很低逐渐趋于基线，S4CO、S4CO2峰值很低，丝扣油的裂解烃含量较高，其次是热解烃，不含残余烃。再把丝扣油与含油砂岩样品混合进行热解分析，其谱图基本形态在400℃～500℃之间有峰，是含油砂岩S2峰的一部分，在500℃以后S2峰逐渐趋于基线。因此根据谱图的形态可以识别样品中混入的丝扣油，并且能识别受污染样品是否具有含油显示，但无法确定污染导致的增值量，由于混入丝扣油量不同，其污染增值不同。

2.2热解—气相色谱指纹图法

选取各种钻井液添加剂、含油砂岩，分别进行热解—气相色谱分析，建立色谱谱图模式。可明显看出含油砂岩、钻井液添加剂与含油砂岩+钻井液添加剂在色谱流出曲线模式上具有明显差别，形成各自的特征图，应用中把被测样品的谱图与指纹图库中的指纹图进行对比就可很快判断是何种有机物质污染或是油气显示。

3　应用效果分析

上述方法在部分井进行了应用，在油气显示识别上起到了重要作用。

经在9口井进行应用，见到了较好的效果，解释12个横向层，其中有5口井7个层经试油或井壁取芯验证，符合率100%。其中发现2层油层，排除假油气显示5层，为油气勘探工作创造了较好效益。

如：古141井63号层，钻井取芯见砂岩0.69m，砂岩较纯净，荧光灯下见星点状荧光，发光不均匀，含油特征不明显，气测无异常，地质人员反复观察无法确认是否含油显示，及时取样进行岩石热解、气相色谱分析，2种方法均呈油层特征。岩石热解分析S1值为2.41mg/g、S2值为1.97mg/g。试油结论为工业油层。

又如：古143井43号层，录井中见灰色粉砂岩，具微弱荧光，气测全烃最大0.44%，比值2.4，气测解释为油水同层，现场地化分析S1为0.30mg/g，S2为1.41mg/g，从谱图形态看与钻井液药品相似，不是含油特征，但无法确定其药品类型，送样进行色谱分析并与色谱指纹图对比，确定其类型为树脂类添加剂。经井壁取芯2颗灰色粉砂岩，不含油。证实判断准确。

萨53井75号层，岩屑录井见有5%含油粉砂岩，荧光微弱，气测全烃最大为3.24%，一般为1.68%，比值为7.2倍，解释为差油层。现场地化分析S1值为0.30mg/g、S2值为7.54mg/g，其峰形与沥青类相似，送样做色谱分析确定为沥青类添加剂，井壁取芯2颗无油气显示。

4　结论及建议

（1）录井中真假油气显示的识别效果直接关系到油气勘探工作的成败，应用分析化验技术可有效地解决这一问题。

（2）在油基钻井液井中，钻井液浸入带热解分析增值达8～10mg/g，严重影响其资料应用，因此在这样井中井壁取芯资料只能作为一项参考资料。

（3）色谱分析对区分特殊添加剂有较好效果，热解分析对区分混油效果好，在应用中应合理使用。

［1］郎东升，等.储层流体的热解及气相色谱评价技术［M］.北京：石油工业出版社，1999.

［2］汪正范.色谱定性与定量［M］.化学工业出版社，2000：192-194.

TE2

A

1004-5716（2016）05-0042-04

2015-04-21

2015-04-29

李金权（1967-），男（汉族），黑龙江大庆人，助理工程师，现从事生产运行管理工作。