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摘 要：测井技术作为石油行业十大专业技术之一，广泛应用于日常钻探工作。面对胜利新疆探区复杂的岩性、复杂地层、复杂油气藏，尤其是石炭系火成岩的钻探，测井技术更是扮演着重要角色。本文主要针对胜利新疆探区钻探工作中测井资料的应用，从测井技术方面提出初步分析，并就下部工作提出建议。
关键词：钻井液安全窗口 可钻性 油气层保护 多极子阵列声波
前言
随着胜利油田新疆探区勘探工作逐步展开，油气发现层位及深度逐渐向深部转移，钻探目标的钻井工程难度越来越大。近年来，先后相继部署并实施的多井中，虽然均完成了钻探目的，但是在钻探过程中先后遇到各种钻井复杂工程情。确定合理的优化井身结构、钻井液安全窗口、优选钻头型号，是应对复杂地下情况的手段。
一、新疆探区钻探工作难点分析
钻井工程目前在新疆探区主要面临以下几个主要问题：
1.地层压力预测难度大；
2. 井身结构设计与实钻出入较大；
3. 钻井液密度安全窗口制定困难；
4. 地层可钻性差别大，钻头选择困难；
5. 地层条件复杂，易井斜等。
分析发现，这些问题均与地层压力有关。因此准确预测地层压力对提高钻井速度、保护油层、合理设计井身结构和钻井液密度有着重要的意义，也是解决以上问题的重要手段与方法。该问题的解决涉及多个学科的综合分析，仅就测井而言，上述问题属于岩石力学的范畴。
二、测井资料应用可行性分析
新疆探区的勘探区块面积大、井间距离大、可参考资料少、地质情况复杂且多解等等，造成钻探过程中井身结构、钻井液密度安全窗口、钻头选型和井下复杂情况预判等困难。而测井资料中蕴藏着大量的地层信息，体现着地层的各种特性和性质，且可从中建立连续的反映地层特性的各种变化规律。
目前，测井资料在钻井工程方面的应用程度较低，但是可以做到以下工作，为今后钻探工作提供部分支持：
1.异常压力预测
2.计算岩石力学参数
3.岩石强度、破碎程度分析
4.建立连续的地应力剖面
5.井眼稳定性分析
1 地层压力预测
地层压力是石油钻井的一项重要基础参数。根据地层压力的变化合理选择钻井液密度，有利于钻井安全及井身结构和套管柱的合理设计，实施近平衡或平衡钻井技术有利于油气藏的保护和提高钻速。在一个新探区参照地层压力的信息选择井位，对提高探井的成功率有重要意义。其确定方法一直是国内外研究的热点。地层压力的研宄已有40多年的历史，但是严格讲来至今并未完全得到解决。
地层孔隙压力确定方法可分为：
按与钻井的关系分为：钻前预测、随钻监测、测井检测。
测井资料检测地层压力的方法是钻井完成后的事后技术，对后期同区部署新井、确定井身结构、钻井液安全窗口、地层岩石可钻性分析具有极其重要的参考意义。而在测井资料中，声波类测井方法较密度测井、电阻率测井等受井眼、地层条件等因素的影响较小而且资料齐全，利用声波时差检测地层孔隙压力具有代表性和普遍性。
2 岩石力学参数
岩石力学研究主要是根据区域构造和地层岩性层序，利用XMAC、DSI等多机子阵列声波类测井，结合密度，伽马射线和其它测井资料，可建立一个动态的岩石力学模型。该模型包括岩石的弹性参数、强度参数和地层的应力及压力等数据，再根据室内岩心实验结果以及实际钻完井资料，对模型进行更新和修正。目前，岩石力学模型已广泛应用于石油工程的许多领域，是油气藏工程、油气勘探、钻井、完井等方案设计不可缺少的基础数据，在钻井过程井壁稳定性分析、储层可钻性分析、开发井网部署、油水井防砂等方面有着重要作用。
3 井壁稳定性分析
井壁稳定问题包括钻井過程中的井壁坍塌或缩径、地层破裂或压裂两种基本类型。解决井壁失稳的问题，要从多方面入手。对于水化程度弱、强度低的泥页岩、砂泥岩地层、强地应力条件下的山前构造、弱面地层以及井斜与井斜方位引起的井壁失稳问题，仅靠化学防塌是远远不够的，更需要从岩石力学角度出发，进行井壁稳定力学研究。
（1）孔隙压力梯度：钻井液比重低于此线会发生井涌。
（2）崩落压力梯度：钻井液比重低于此线会发生井壁崩落。
（3）最小水平主应力（裂缝钻井液漏失梯度）：对于存在天然或压裂裂缝的地层，钻井液比重大于此线会发生钻井液漏失。
（4）破裂压力梯度：对于完整的地层，钻井液比重大于此线会发生压裂破坏。
孔隙压力和最小水平主应力之间是水力安全钻井液密度窗口，而坍塌压力和破裂压力之间是力学稳定钻井液密度窗口。因此，理想的钻井液密度应该高于地层的孔隙压力和坍塌压力，小于地层的最小水平主应力和破裂压力。
4 地层可钻性分析
地层可钻性研究最初是通过室内微钻头实验进行的，但随着时间的推移、勘探开发难度增加，发现通过将实验结果与测井数据进行对照分析，可以建立地层可钻性级值与声波时差、岩石密度、泥质含量的多元非线性统计模式关系。而且，通过测井数据可以给出地层的连续可钻性剖面，然后再对这一剖面进行统计分析，可以更好地评价某一段地层的可钻性，为钻井方式选择、井下工具以及钻头优选提供重要参考。
大量的实验研究表明：声波时差与岩石可钻性有良好的相关关系。而且声波时差又是常规的测井资料，容易获取。因此，国内外石油钻井界普遍采用声波时差测井资料来评价地层的可钻性，国外各大钻头公司也均是根据测井资料来分析地层的可钻性。
三、实例分析
准噶尔盆地中部区块实钻情况结合测井资料综合分析计算，吐谷鲁群组以上地层压力变化比较平缓，地层孔隙压力变化不大，西山窑组以下地层压力逐渐升高，坍塌压力较孔隙压力高0.05-1.0 g/cm3左右。
井壁稳定性（钻井液安全窗口）：
Sxxx井眼稳定性评价井段为2500-3968米，分析表明：
井壁坍塌压力梯度分布在1.16-1.76 g/cm3；裂缝漏失压力梯度分布在1.77-2.33g/cm3；井壁破裂压力梯度分布在2.03-2.82g/cm3；
该井所用钻井液密度为1.2-1.62g/cm3，大多数井段明显小于井壁坍塌压力密度，因此出现了不同程度井壁剪切破坏引起的扩径，均小于漏失压力梯度和破裂压力梯度，钻井过程中未发生井漏现象。
同时注意到，随着深度的增加漏失压梯度逐渐变大，与井壁崩落压力梯度之间的窗口越来越窄，这对钻井液的设计带来困难。在邻井及区域的下一步钻探中，可以考虑在保证不发生钻井液漏失的前提下适当增加密度以降低沙三段井壁破坏和扩径。
作者简介：尹祖龙，1998年毕业于胜利石油学校测井专业，2006年毕业于中国石油大学钻井工程专业，2012年起长江大学钻井工程在职研究生在读，从事测井工作12年，目前在胜利新疆勘探项目管理部从事钻井工程管理工作。
关键词：钻井液安全窗口 可钻性 油气层保护 多极子阵列声波
前言
随着胜利油田新疆探区勘探工作逐步展开，油气发现层位及深度逐渐向深部转移，钻探目标的钻井工程难度越来越大。近年来，先后相继部署并实施的多井中，虽然均完成了钻探目的，但是在钻探过程中先后遇到各种钻井复杂工程情。确定合理的优化井身结构、钻井液安全窗口、优选钻头型号，是应对复杂地下情况的手段。
一、新疆探区钻探工作难点分析
钻井工程目前在新疆探区主要面临以下几个主要问题：
1.地层压力预测难度大；
2. 井身结构设计与实钻出入较大；
3. 钻井液密度安全窗口制定困难；
4. 地层可钻性差别大，钻头选择困难；
5. 地层条件复杂，易井斜等。
分析发现，这些问题均与地层压力有关。因此准确预测地层压力对提高钻井速度、保护油层、合理设计井身结构和钻井液密度有着重要的意义，也是解决以上问题的重要手段与方法。该问题的解决涉及多个学科的综合分析，仅就测井而言，上述问题属于岩石力学的范畴。
二、测井资料应用可行性分析
新疆探区的勘探区块面积大、井间距离大、可参考资料少、地质情况复杂且多解等等，造成钻探过程中井身结构、钻井液密度安全窗口、钻头选型和井下复杂情况预判等困难。而测井资料中蕴藏着大量的地层信息，体现着地层的各种特性和性质，且可从中建立连续的反映地层特性的各种变化规律。
目前，测井资料在钻井工程方面的应用程度较低，但是可以做到以下工作，为今后钻探工作提供部分支持：
1.异常压力预测
2.计算岩石力学参数
3.岩石强度、破碎程度分析
4.建立连续的地应力剖面
5.井眼稳定性分析
1 地层压力预测
地层压力是石油钻井的一项重要基础参数。根据地层压力的变化合理选择钻井液密度，有利于钻井安全及井身结构和套管柱的合理设计，实施近平衡或平衡钻井技术有利于油气藏的保护和提高钻速。在一个新探区参照地层压力的信息选择井位，对提高探井的成功率有重要意义。其确定方法一直是国内外研究的热点。地层压力的研宄已有40多年的历史，但是严格讲来至今并未完全得到解决。
地层孔隙压力确定方法可分为：
按与钻井的关系分为：钻前预测、随钻监测、测井检测。
测井资料检测地层压力的方法是钻井完成后的事后技术，对后期同区部署新井、确定井身结构、钻井液安全窗口、地层岩石可钻性分析具有极其重要的参考意义。而在测井资料中，声波类测井方法较密度测井、电阻率测井等受井眼、地层条件等因素的影响较小而且资料齐全，利用声波时差检测地层孔隙压力具有代表性和普遍性。
2 岩石力学参数
岩石力学研究主要是根据区域构造和地层岩性层序，利用XMAC、DSI等多机子阵列声波类测井，结合密度，伽马射线和其它测井资料，可建立一个动态的岩石力学模型。该模型包括岩石的弹性参数、强度参数和地层的应力及压力等数据，再根据室内岩心实验结果以及实际钻完井资料，对模型进行更新和修正。目前，岩石力学模型已广泛应用于石油工程的许多领域，是油气藏工程、油气勘探、钻井、完井等方案设计不可缺少的基础数据，在钻井过程井壁稳定性分析、储层可钻性分析、开发井网部署、油水井防砂等方面有着重要作用。
3 井壁稳定性分析
井壁稳定问题包括钻井過程中的井壁坍塌或缩径、地层破裂或压裂两种基本类型。解决井壁失稳的问题，要从多方面入手。对于水化程度弱、强度低的泥页岩、砂泥岩地层、强地应力条件下的山前构造、弱面地层以及井斜与井斜方位引起的井壁失稳问题，仅靠化学防塌是远远不够的，更需要从岩石力学角度出发，进行井壁稳定力学研究。
（1）孔隙压力梯度：钻井液比重低于此线会发生井涌。
（2）崩落压力梯度：钻井液比重低于此线会发生井壁崩落。
（3）最小水平主应力（裂缝钻井液漏失梯度）：对于存在天然或压裂裂缝的地层，钻井液比重大于此线会发生钻井液漏失。
（4）破裂压力梯度：对于完整的地层，钻井液比重大于此线会发生压裂破坏。
孔隙压力和最小水平主应力之间是水力安全钻井液密度窗口，而坍塌压力和破裂压力之间是力学稳定钻井液密度窗口。因此，理想的钻井液密度应该高于地层的孔隙压力和坍塌压力，小于地层的最小水平主应力和破裂压力。
4 地层可钻性分析
地层可钻性研究最初是通过室内微钻头实验进行的，但随着时间的推移、勘探开发难度增加，发现通过将实验结果与测井数据进行对照分析，可以建立地层可钻性级值与声波时差、岩石密度、泥质含量的多元非线性统计模式关系。而且，通过测井数据可以给出地层的连续可钻性剖面，然后再对这一剖面进行统计分析，可以更好地评价某一段地层的可钻性，为钻井方式选择、井下工具以及钻头优选提供重要参考。
大量的实验研究表明：声波时差与岩石可钻性有良好的相关关系。而且声波时差又是常规的测井资料，容易获取。因此，国内外石油钻井界普遍采用声波时差测井资料来评价地层的可钻性，国外各大钻头公司也均是根据测井资料来分析地层的可钻性。
三、实例分析
准噶尔盆地中部区块实钻情况结合测井资料综合分析计算，吐谷鲁群组以上地层压力变化比较平缓，地层孔隙压力变化不大，西山窑组以下地层压力逐渐升高，坍塌压力较孔隙压力高0.05-1.0 g/cm3左右。
井壁稳定性（钻井液安全窗口）：
Sxxx井眼稳定性评价井段为2500-3968米，分析表明：
井壁坍塌压力梯度分布在1.16-1.76 g/cm3；裂缝漏失压力梯度分布在1.77-2.33g/cm3；井壁破裂压力梯度分布在2.03-2.82g/cm3；
该井所用钻井液密度为1.2-1.62g/cm3，大多数井段明显小于井壁坍塌压力密度，因此出现了不同程度井壁剪切破坏引起的扩径，均小于漏失压力梯度和破裂压力梯度，钻井过程中未发生井漏现象。
同时注意到，随着深度的增加漏失压梯度逐渐变大，与井壁崩落压力梯度之间的窗口越来越窄，这对钻井液的设计带来困难。在邻井及区域的下一步钻探中，可以考虑在保证不发生钻井液漏失的前提下适当增加密度以降低沙三段井壁破坏和扩径。
作者简介：尹祖龙，1998年毕业于胜利石油学校测井专业，2006年毕业于中国石油大学钻井工程专业，2012年起长江大学钻井工程在职研究生在读，从事测井工作12年，目前在胜利新疆勘探项目管理部从事钻井工程管理工作。