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【摘要】為探究新型技術(shù)在石油地質(zhì)勘探中的應(yīng)用，論文首先闡述石油地質(zhì)勘探過程主要分為調(diào)查階段和探測(cè)階段，根據(jù)地面調(diào)查結(jié)果判斷油藏保存條件，最終利用鉆探方式，探明油藏邊界。之后從地質(zhì)評(píng)價(jià)、測(cè)井、鉆井這3個(gè)流程，分析出X射線成像技術(shù)、可視化井眼跟蹤地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、光纖矢量水聽器技術(shù)和套管技術(shù)的具體應(yīng)用，為其他技術(shù)人員提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)勘探；石油；測(cè)井鉆井；應(yīng)用

1引言

如今，人們對(duì)油氣資源的需求量逐年遞增，只有加大石油開發(fā)力度，提高油量預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度，才可以提高石油開發(fā)效率，利用技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為后續(xù)施工作好鋪墊?；诖?，文章結(jié)合可視化技術(shù)，利用光纖矢量水聽器，做好測(cè)井工作，判斷油源位置和油源方向，之后使用錄井技術(shù)和鉆井技術(shù)，完成地質(zhì)勘探和石油開采工作，為施工人員提供幫助。

2石油地質(zhì)勘探過程

從本質(zhì)上講，石油勘探就是指利用所有現(xiàn)行科技手段，探究地下地質(zhì)狀況，查明油氣資源分布情況，確定石油資源集聚的有利地區(qū)，預(yù)測(cè)石油含量和產(chǎn)出能力，在整個(gè)地質(zhì)勘探過程中，主要分為兩個(gè)階段，分別為：第一，調(diào)查階段。技術(shù)人員根據(jù)地面地質(zhì)調(diào)查情況，結(jié)合地球化學(xué)探測(cè)調(diào)查法，了解地質(zhì)概況，初步查明儲(chǔ)油條件、地質(zhì)構(gòu)造單元、大體構(gòu)造輪廓、含油遠(yuǎn)景，分析巖相厚度變化特征，在判定石油有利聚集地區(qū)之后，進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，研究組成構(gòu)造帶的地層剖面，分析石油埋藏深度，根據(jù)油藏保存條件，查明該地質(zhì)條件下的水氣油概況。第二，勘探階段。主要利用鉆井探井技術(shù)，對(duì)前期的預(yù)測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證，探明油藏邊界，進(jìn)一步開辟生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)，算準(zhǔn)儲(chǔ)量。主要勘探方法為地質(zhì)法、地球化學(xué)法、地球物理法和鉆探法[1]。

3石油地質(zhì)勘探技術(shù)

3.1現(xiàn)行技術(shù)

多年來，我國(guó)大力推進(jìn)石油開采技術(shù)創(chuàng)新，尤其是巖性地層油氣勘探理論，取得重大進(jìn)展，已經(jīng)形成多學(xué)科協(xié)同研究綜合體系，例如，在當(dāng)前石油勘探技術(shù)領(lǐng)域，已經(jīng)可以常態(tài)化運(yùn)用數(shù)字地震技術(shù)、反射地震技術(shù)、三維地震技術(shù)、深度成像技術(shù)、隨鉆地震成像技術(shù)、多分量地震勘探技術(shù)等多種物探技術(shù)。在測(cè)井工作中，已經(jīng)熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)理論、電子科學(xué)技術(shù)、核磁共振測(cè)井技術(shù)，在鉆井過程中，熟練利用久平衡鉆井技術(shù)，防止泄漏和卡鉆問題，在多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域獲得良好成就。

3.2新型技術(shù)

為提高石油勘探精準(zhǔn)度和開采的安全性，研究人員加大科技創(chuàng)新力度，做好重大關(guān)鍵勘探技術(shù)展望，創(chuàng)新石油地質(zhì)勘探路徑，例如，利用三維地震模擬方法，結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過地下成像，利用盆地模擬、油藏模擬、含油氣系統(tǒng)模擬等多種方法，對(duì)地質(zhì)層石油形成、運(yùn)移和聚集進(jìn)行深入研究，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)、力學(xué)研究、數(shù)據(jù)組織等方面的質(zhì)的飛躍。從2020年以來，膨脹套管技術(shù)在石油地質(zhì)勘探中的應(yīng)用越來越廣泛，例如，殼牌科技研究公司已經(jīng)證實(shí)利用該技術(shù)可以突破深度井下作業(yè)限制，并且如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大型油氣田鉆井勘探中，如大慶油田和勝利油田。此外，當(dāng)前石油地質(zhì)勘探中，利用四維檢測(cè)方法，在繼續(xù)做好成熟配套技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐步向一體化勘探邁進(jìn)，堅(jiān)持陸地和海洋兩條路徑協(xié)同發(fā)展，以此滿足石油勘探需要。以上提到的新型技術(shù)發(fā)展前景廣闊，具有極大的商業(yè)潛力，可以提高地質(zhì)勘探的精準(zhǔn)性和安全性，實(shí)用性更強(qiáng)。

4石油地質(zhì)勘探工作中新技術(shù)的應(yīng)用

4.1地質(zhì)評(píng)價(jià)方面：利用X射線分析石油儲(chǔ)存物性

在石油勘探之前，技術(shù)人員需要一套完整的規(guī)范流程和技術(shù)方法來回答基礎(chǔ)地質(zhì)問題，如油氣性質(zhì)和有機(jī)質(zhì)耦合關(guān)系、巖石層物理?xiàng)l件、巖石礦物成分、地質(zhì)可動(dòng)性等，以此對(duì)地質(zhì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)，解決油氣散失性、頁(yè)巖非均質(zhì)性等技術(shù)難題。因此在現(xiàn)場(chǎng)決策部署之前，應(yīng)該結(jié)合探井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)[2]，重點(diǎn)關(guān)注地質(zhì)儲(chǔ)集性、脆性礦物含量、含油性熱演化程度等指標(biāo)，本文以頁(yè)巖油開采為例，在開采之前，為保證含油性評(píng)價(jià)更為真實(shí)準(zhǔn)確，應(yīng)該對(duì)本次施工項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)化評(píng)價(jià)，主要分為以下幾個(gè)方面，如表1所示。在樣品取樣流程中，首先應(yīng)該解剖巖心，冷凍后48h切出1/3，利用伽瑪能譜掃描，剩余2/3再切出1cm的小條，切好后巖心送回樣品處理間，利用X射線熒光元素掃描，測(cè)試判斷巖心出筒后是否有大量氣泡產(chǎn)生，以此來判別頁(yè)巖油氣性質(zhì)，對(duì)于新鮮的巖心，通過逸散氣收集法，得出輕烴和氣組分，對(duì)于非冷凍樣品可以利用XRF元素掃描之后，進(jìn)行孔隙度分析，做好洗油實(shí)驗(yàn)之后得出滲透率。對(duì)于冷凍的巖心，可以先利用三維定量熒光，對(duì)溶液和殘?jiān)M(jìn)行分解，其中溶液利用色譜質(zhì)譜分析，殘?jiān)脽峤夥ǚ治觯ㄟ^游離烴、吸附烴等定量分析方式，得出XRD礦物質(zhì)，獲取頁(yè)巖含油量、成熟度、有機(jī)碳等不同庫(kù)存狀態(tài)，以此快速測(cè)定沉積環(huán)境，為今后的石油開采和判別提供科學(xué)依據(jù)。之后利用三維定量熒光分析技術(shù)，快速測(cè)定頁(yè)巖含油性[3]。由于石油在紫外光照射下出現(xiàn)熒光反應(yīng)，并且在照射之后光立即消失，因此，該種性質(zhì)可以應(yīng)用于石油勘探中，快速判斷巖石中是否含有石油，分析頁(yè)巖中石油化學(xué)結(jié)構(gòu)。由于石油中本身存在不飽和烴，該種物質(zhì)衍生物會(huì)發(fā)出熒光，分子量越大，熒光色越深，呈現(xiàn)棕褐色、褐色和黃色，發(fā)光顏色隨時(shí)因組分而改變，并且濃度越高，發(fā)光越強(qiáng)，因此可以利用石油這一性質(zhì)，促進(jìn)地質(zhì)勘探工作高效進(jìn)行。技術(shù)人員利用計(jì)算機(jī)收集掃描數(shù)據(jù)，利用三維定量熒光錄井技術(shù)對(duì)頁(yè)巖游離油進(jìn)行快速評(píng)價(jià)，一般選用非極性溶劑，萃取頁(yè)巖游離油烴，萃取時(shí)間大于等于24h，并且根據(jù)熱解分析結(jié)果和三維定量熒光分析結(jié)果，得出含油性趨勢(shì)，同時(shí)也可以利用頁(yè)巖熱解分析技術(shù)，在熱解過程中含有已經(jīng)生成的油，分析含油飽和指數(shù)，可以得出頁(yè)巖油量可動(dòng)性參數(shù)，根據(jù)樣品烴損失率，判定頁(yè)巖滯留烴流動(dòng)性，一般來講，二者呈現(xiàn)正比例關(guān)系，即損失率越高，流動(dòng)性越好。

4.2測(cè)井方面：利用可視化井眼跟蹤地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，做好地質(zhì)建模

在測(cè)井過程中，應(yīng)該對(duì)井點(diǎn)軌跡進(jìn)行計(jì)算，通過實(shí)鉆軌跡斜測(cè)計(jì)算方法，利用可視化井眼跟蹤地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，在石油地質(zhì)勘探過程中，可以精確掃描算法，保證測(cè)算達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，預(yù)測(cè)井眼軌跡和靶間的位置，該種可視化技術(shù)可以依據(jù)測(cè)算數(shù)據(jù)、路徑信息對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件進(jìn)行判別，提高油層有效鉆遇率，達(dá)到節(jié)約施工成本的目的。在地質(zhì)勘探現(xiàn)場(chǎng)錄井?dāng)?shù)據(jù)中，通過數(shù)據(jù)編輯、導(dǎo)入導(dǎo)出、參數(shù)分析、地層建模等，可以對(duì)井眼軌跡的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，軟件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為：①實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源，LWD/MWD，鉆井儀表，綜合錄井儀。②實(shí)時(shí)處理導(dǎo)向參數(shù)跟蹤，實(shí)時(shí)計(jì)算參數(shù)成像，調(diào)用井眼軌跡處理、巖性跟蹤。③建模數(shù)據(jù)源，主要包括設(shè)計(jì)軌跡、設(shè)計(jì)靶數(shù)據(jù)、地質(zhì)巖性，之后構(gòu)建三維地質(zhì)模型，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤預(yù)警，根據(jù)三維井眼軌跡，顯示得出軌道設(shè)計(jì)結(jié)論，之后輸出成果。在這一過程中，該軟件主要利用氣測(cè)參數(shù)、工程參數(shù)、電阻率等技術(shù)，結(jié)合應(yīng)用慣性趨勢(shì)法，判斷實(shí)時(shí)軌跡吻合情況，完整顯示井眼軌跡，做出現(xiàn)實(shí)指示圖，通過該種掃描，幫助鉆井操作人員獲取最新信息，防止碰撞產(chǎn)生，也可以與鄰井狀態(tài)進(jìn)行掃描，如果出現(xiàn)碰撞，及時(shí)發(fā)出警報(bào)。同時(shí)也可以搭建光纖矢量水聽器，利用相關(guān)相譜，驗(yàn)證流速，測(cè)量油氣水混合流動(dòng)特性[4]，從而獲取更加精準(zhǔn)的石油產(chǎn)量，該種技術(shù)測(cè)量敏銳度較高，方向性更好，可測(cè)帶寬，如今已經(jīng)成為水下石油探測(cè)的重要儀器設(shè)備。通過電學(xué)測(cè)井技術(shù)、成像測(cè)井技術(shù)、套管測(cè)井技術(shù)、隨鉆測(cè)井技術(shù)、聲波測(cè)井技術(shù)，對(duì)水油氣3項(xiàng)混合進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，測(cè)定氣相液相流量之后，對(duì)石油和水進(jìn)行分離，利用流體密度、持氣率和流量這3項(xiàng)指標(biāo)，獲得更準(zhǔn)確的測(cè)量效果。矢量水聽器可以分為加速 度型、位移型和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度型，測(cè)量時(shí)每個(gè)傳感器測(cè)得聲壓，通過聲壓梯度和加速度矢量之間的關(guān)系，測(cè)量振動(dòng)頻度。本文以同頻式矢量水聽器為例，其原理為：通過筒狀結(jié)構(gòu)，在正方體結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊上，固定纏繞彈性圓筒，通過膠粘等方式確保6個(gè)面圓筒兩兩相對(duì)，大小均等。當(dāng)存在聲波作用時(shí)，剛性球反復(fù)震動(dòng)，從而拉伸光纖，光纖相位發(fā)生變化，最終解調(diào)出待測(cè)信號(hào)。傳感光纖產(chǎn)品規(guī)格如表2所示。

4.3鉆井方面：做好套管試壓，避免泄漏問題

在鉆井階段，使用隨鉆連續(xù)監(jiān)測(cè)井斜和方位，做好中靶預(yù)測(cè)，取全、取準(zhǔn)數(shù)據(jù)，確保井眼軌跡在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，做好套管試壓，避免泄漏問題，文章以雙靶大斜度定向井為例，使用的螺桿為1.25°單扶螺桿定向復(fù)合鉆進(jìn)，在定向段過程中，防粘卡，勤活動(dòng)鉆具，控制井斜狗腿不超標(biāo)，復(fù)合時(shí)及時(shí)調(diào)整井斜方位達(dá)到設(shè)計(jì)靶點(diǎn)＜10m要求，直井穩(wěn)斜段長(zhǎng)施工中，結(jié)合實(shí)際的地層漂移情況，優(yōu)化鉆具組合，調(diào)整井斜方位，保證中靶，從而快速、優(yōu)質(zhì)地完成施工任務(wù)。在下套管時(shí)，應(yīng)該注意到以下幾點(diǎn)：①依據(jù)SY/T5412—2016《下套管作業(yè)規(guī)程》，入井套管要認(rèn)真丈量登記，工程、地質(zhì)兩套記錄必須對(duì)口。②要認(rèn)真檢查套管接箍和管體表面，凡凹陷、刻痕超過名義壁厚25%者不能入井，認(rèn)真清洗檢查套管絲扣，使用符合標(biāo)準(zhǔn)的套管通經(jīng)內(nèi)徑，套管上鉆臺(tái)應(yīng)在大門方向加擋繩，在提升套管時(shí)要謹(jǐn)慎操作，防止碰壞套管。③浮箍與套管螺紋使用鎖固膠連接，套管螺紋絲扣使用專用密封脂。④按入井編號(hào)順序入井，下套管必須按規(guī)定扭矩上扣，控制下套管的速度，使其環(huán)空鉆井液的返速不大于鉆進(jìn)時(shí)的最大返速。⑤及時(shí)灌滿鉆井液，每下20根套管灌1次鉆井液，每次必須灌滿套管，下完套管后灌滿鉆井液，再接水泥頭，盡快建立循環(huán)，處理鉆井液，下套管過程中，井隊(duì)要派專人觀察井口鉆井液返出情況，若發(fā)現(xiàn)溢流、井涌等復(fù)雜情況，立即采取相應(yīng)井控措施。在井眼軌跡控制階段，一開井段時(shí)，按規(guī)定測(cè)斜，根據(jù)測(cè)斜結(jié)果及時(shí)采取糾斜措施，保證井身質(zhì)量，一開采用傳統(tǒng)的塔式鉆具鉆至井深305m下表層套管封固流沙層，鉆具組合為：φ393.7mm鉆頭+φ203.2mm無(wú)磁鉆鋌1根+φ203.2mm鉆鋌2根+φ177.8mm鉆鋌6根+φ127mm鉆桿。在二開井段（301～2424m）時(shí)利用φ216mm鉆頭（PDC）+φ172mm單彎螺桿（1.25°）×1根+411×410回壓凡爾＋411×411雙公接頭＋410×410定向接頭＋φ127mm無(wú)磁承壓×1根+φ127mm加重×20根+φ127mm斜坡+下旋塞下鉆控制下放速度，遇阻應(yīng)起鉆通井，避免劃出新眼。在鉆具下鉆過程中，嚴(yán)禁劃眼和懸空處理鉆井液，堅(jiān)持使用泵濾清器，彎殼體連續(xù)造斜鉆進(jìn)不應(yīng)超過200m，應(yīng)進(jìn)行短期下鉆，修正井眼和清潔巖屑床。鉆井液中應(yīng)按設(shè)計(jì)加入潤(rùn)滑劑，嚴(yán)格使用四級(jí)凈化裝置，并堅(jiān)持使用離心分離機(jī)，鉆井液排量滿足設(shè)計(jì)要求，以改善鉆具與井壁的接觸狀態(tài)，降低泥餅?zāi)Σ料禂?shù)，提高鉆井液的攜巖能力。若井下情況復(fù)雜，需要進(jìn)行通井和劃眼時(shí)，原則上采用上一趟鉆具結(jié)構(gòu)，如因?qū)嶋H情況必須改變鉆具結(jié)構(gòu)時(shí)，該鉆具組合的剛性必須小于上趟鉆的剛性，且有倒劃眼能力。此外，還應(yīng)該做好泥包卡鉆的預(yù)防[5]。第一，適時(shí)使用聚合物控制造漿，降低固相含量，使鉆井液具有良好的流動(dòng)性。第二，鉆井中發(fā)現(xiàn)泵壓下降1MPa，停鉆查找地面原因。地面查不出原因，起鉆檢查鉆具。第三，鉆井中發(fā)現(xiàn)鉆時(shí)減慢、蹩鉆，泵壓升高、上提鉆具連續(xù)阻卡，立即停止鉆進(jìn)。在處理鉆井液、降低粘度、改善流動(dòng)性的同時(shí)，高轉(zhuǎn)速甩動(dòng)和上下大幅度流動(dòng)鉆具，適當(dāng)提高循環(huán)排量。第四，泥包起鉆使用低檔車，環(huán)空灌不進(jìn)鉆進(jìn)液時(shí)，每起鉆一柱，向鉆桿內(nèi)灌滿鉆井液一次。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，要想加大石油開發(fā)力度，相關(guān)技術(shù)人員必須提高石油勘探精準(zhǔn)度，運(yùn)用一套完整的規(guī)范流程和技術(shù)方法，去回答基礎(chǔ)地質(zhì)問題，使用可視化技術(shù)，依據(jù)測(cè)算數(shù)據(jù)、錄井信息對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件進(jìn)行判別，提高油層有效鉆遇率，做好中靶預(yù)測(cè)，取全、取準(zhǔn)數(shù)據(jù)，確保井眼軌跡在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，做好套管試壓，避免泄漏問題。

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作者:李岳 單位:中海艾普油氣測(cè)試（天津）有限公司