專利名稱：隨鉆井返漿氣中苯和甲苯異常預(yù)測(cè)下伏深部油氣層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在鉆井過(guò)程中預(yù)測(cè)下伏深部油氣層的方法，屬隨鉆井油氣化探領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
正在鉆探的油氣井，在什么深度會(huì)有油氣顯示？深部究竟還有沒(méi)有油氣層？是否值得繼續(xù)進(jìn)行鉆探？這些問(wèn)題在鉆井平臺(tái)上需要及時(shí)解決。現(xiàn)有的隨鉆井油氣化探主要是通過(guò)測(cè)量返漿氣中的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的含量異常作為油氣顯示的指標(biāo)。因?yàn)榧滓冶⊥槭鞘椭械闹饕煞?，而且是氣態(tài)，通過(guò)擴(kuò)散會(huì)在油氣藏上方形成異常，是指示油氣藏的“信使”(messenger)。但由于現(xiàn)有的氣相色譜對(duì)乙烷、丙烷、丁烷的探測(cè)靈敏度不高，有的地區(qū)還受濃度比乙烷、丙烷、丁烷高1000倍以上的CO2氣體的干擾，所以，隨鉆井油氣化探主要是通過(guò)測(cè)量返漿氣中的甲烷來(lái)尋找油氣層。但是，由于甲烷的來(lái)源并不唯一，常常受到生物成因甲烷的干擾，應(yīng)用效果受到限制。
苯和甲苯是近年來(lái)提出的一類新的油氣化探指示物，已在地層水、土壤氣中得到應(yīng)用，但還沒(méi)有應(yīng)用于隨鉆井返漿氣。因?yàn)楸胶图妆皆诔叵鲁室簯B(tài)，揮發(fā)性遠(yuǎn)不如甲烷，因此，返漿氣中苯和甲苯的濃度很低，需要高靈敏的探測(cè)方法，并需找出與油氣層的相關(guān)性。
本發(fā)明提出，通過(guò)測(cè)量隨鉆井返漿氣中苯和甲苯的濃度異常，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造資料，可以預(yù)測(cè)下伏深部是否有油氣層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提出一種在鉆井過(guò)程中預(yù)測(cè)下伏深部油氣層大致深度的方法，為深鉆決策提供重要信息。
本發(fā)明的特征在于該方法依次含有以下步驟步驟1.隨鉆采集返漿氣體樣品當(dāng)要把樣品送到實(shí)驗(yàn)室測(cè)量時(shí)，采用排水取氣法采用排水取氣法，即把進(jìn)入泥漿槽的返漿氣用微泵抽入已裝滿飽和鹽水的玻璃瓶中，同時(shí)通過(guò)壓力把水排出；當(dāng)要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，把進(jìn)入泥漿槽的返漿氣用微泵通過(guò)軟管、三通電磁閥把返漿氣直接送入測(cè)量?jī)x器；步驟2.用高靈敏度儀器測(cè)量苯和甲苯含量采用靈敏度達(dá)到ppb級(jí)的氣相色譜—質(zhì)譜儀或裝有光離子化檢測(cè)器的苯和甲苯專用氣相色譜儀測(cè)量海底表面下巖層不同深度處返漿氣中苯和甲苯的含量；步驟3.邊打井邊測(cè)量返漿氣中苯和甲苯的濃度，繪出鉆井深度與苯和甲苯濃度的關(guān)系曲線，一但發(fā)現(xiàn)苯和甲苯濃度同時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，即苯和甲苯濃度同時(shí)突然升高2-5倍，記下此時(shí)的井深；步驟4.若鉆井處的地層構(gòu)造，用地震勘探方法判定是儲(chǔ)油的斷層圈閉或巖性圈閉時(shí)，則步驟3記下的井深再向下幾百米處有下伏的深部油氣層。
本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)在于采用隨鉆井返漿氣體作為采樣介質(zhì)，引入返漿氣中苯和甲苯的濃度異常作為指示油氣的直接標(biāo)志物，建立返漿氣中苯和甲苯的高靈敏測(cè)量方法，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、油層深度、巖性的孔隙度、地層壓力，預(yù)測(cè)下伏深部的油氣層大致深度。本發(fā)明采樣方便，具有指示油氣層的“專一性”，測(cè)量方法靈敏，測(cè)試系統(tǒng)可以安放在鉆井平臺(tái)上，氣體樣品可以采用管道和三通電磁閥與便攜式氣相色譜-質(zhì)譜儀(或裝有光離子化檢測(cè)器的苯和甲苯專用氣相色譜儀)相連，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)量。


圖1.排水取氣法采集返漿氣的示意圖。
圖2.直接測(cè)量返漿氣中苯和甲苯的示意圖。
圖3.渤海某區(qū)某油井的井深與苯、甲苯的濃度的關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本方法依次含有以下步驟隨鉆采集返漿氣體樣品→高靈敏測(cè)量苯和甲苯含量→數(shù)據(jù)分析(結(jié)合地層深度、構(gòu)造圈閉)→預(yù)測(cè)下伏深部油層(或氣層)大致深度。
采樣方法采用排水取氣法將返漿氣灌入玻璃瓶中，或通過(guò)軟管和三通電磁閥將返漿氣送入高靈敏的氣相色譜-質(zhì)譜或裝有光離子化檢測(cè)器的苯和甲苯專用氣相色譜進(jìn)行測(cè)量。
1、隨鉆返漿氣的采集用玻璃瓶采用排水取氣法取出返漿氣，或通過(guò)軟管和三通電磁閥將返漿氣直接與測(cè)量?jī)x器相接。
2、用靈敏度達(dá)到ppb級(jí)的氣相色譜-質(zhì)譜儀或裝有光離子化檢測(cè)器的苯和甲苯專用氣相色譜儀測(cè)量返漿氣中苯和甲苯的含量。
3、繪出苯和甲苯的濃度與鉆井深度的關(guān)系曲線，若返漿氣中苯和甲苯的含量明顯升高(是淺地層含量的2-5倍)，且下伏的地質(zhì)構(gòu)造是儲(chǔ)油的斷層或巖性圈閉，可以預(yù)測(cè)在下部幾百米深處，存在油層(或氣層)。
圖1采用排水取氣法取出返漿氣，用氣相色譜-質(zhì)譜儀測(cè)量苯和甲苯。在玻璃瓶中先裝滿飽和鹽水并用軟的密封橡皮塞將瓶口密封。與微動(dòng)抽氣泵出口相接的一根軟管端口上接有一針頭，將該針頭通過(guò)橡皮塞插入裝滿飽和鹽水的玻璃瓶中，將另一根與大氣相通的針頭也查入瓶中。將與微動(dòng)抽氣泵入口端相接的軟管放在泥漿槽的入口。隨著鉆井，泥漿不斷從地底返上來(lái)。接通抽氣泵電源，將玻璃瓶倒置，返漿氣灌入玻璃瓶中同時(shí)將飽和鹽水壓出來(lái)(排水取氣)。待瓶中的飽和鹽水只剩一半左右時(shí)，取樣完畢。拔出插在玻璃瓶中的兩個(gè)針頭，將玻璃瓶倒置，瓶中剩余的飽和鹽水便將返漿氣密封保存于玻璃瓶中。用同樣方法依次取下一個(gè)樣品。不同的樣品代表地底下不同深度返上來(lái)的返漿氣。測(cè)量苯和甲苯時(shí)，將裝有返漿氣的玻璃瓶正置，用取樣針插入軟的密封橡皮塞，取出100微升(μL)的氣體，注入氣相色譜-質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口進(jìn)行測(cè)量。取完樣后需立即將玻璃瓶倒置，以防瓶中氣體泄漏。
圖2直接測(cè)量返漿氣中苯和甲苯。將與微動(dòng)抽氣泵入口端相接的軟管放在泥漿槽的入口，與微動(dòng)抽氣泵出口相接的軟管端口上接一個(gè)三通電磁閥。該電磁閥再與裝有光離子化檢測(cè)器的苯和甲苯專用氣相色譜儀相接。平時(shí)，與氣相色譜儀相接的閥門處于常閉狀態(tài)，抽上來(lái)的返漿氣直接通過(guò)三通電磁閥的出口進(jìn)入大氣。需進(jìn)樣時(shí)，閥門把與氣相色譜儀相接的通路打開(kāi)，同時(shí)關(guān)閉與大氣相接的出口，返漿氣進(jìn)入氣相色譜儀進(jìn)行測(cè)量。這套系統(tǒng)可以安裝在鉆井平臺(tái)上。
下面介紹本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施實(shí)例。我們將本發(fā)明用于渤海某區(qū)某油井下伏深部油氣層的預(yù)測(cè)(圖3)。苯和甲苯在1260米處明顯升高，地質(zhì)構(gòu)造有良好的儲(chǔ)油條件，預(yù)測(cè)在1560-1660米(1260+300or400米)可能有油藏，實(shí)際上在1600-1700米處確實(shí)發(fā)現(xiàn)有較厚的油層分布，與預(yù)測(cè)相吻合。該結(jié)果證實(shí)可以利用本發(fā)明預(yù)測(cè)下伏深部的油氣層大致深度。
采用靈敏度達(dá)到ppb級(jí)的氣相色譜-質(zhì)譜儀或裝有光離化檢測(cè)器的苯和甲苯專用氣相色譜儀。
我們采用的是氣相色譜-質(zhì)譜儀(HP 5973)。色譜柱毛細(xì)管色譜柱，30m×0.25mm×0.25um；氦氣為載氣，1.2ml/min；進(jìn)樣口溫度，150℃；質(zhì)譜條件電離源為EI，70eV，離子源溫度230℃；檢測(cè)模式，選定離子檢測(cè)，(m/z＝78，苯，m/z＝91，甲苯)。柱溫程序初溫，60℃，保持2min，然后以5℃/min的速度升至150℃，恒溫保持15min；進(jìn)樣100μL，不分流進(jìn)樣。苯，甲苯定標(biāo)采用標(biāo)準(zhǔn)氣(購(gòu)于北京標(biāo)準(zhǔn)氣體研究所)。
繪出苯和甲苯的濃度與鉆井深度的關(guān)系曲線。在渤海某區(qū)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鉆井時(shí)，在沒(méi)有油氣的地層，返漿氣中的苯的含量一般在幾百ppb(1ppb＝10-9)，甲苯的含量一般在幾十ppb，在油氣藏上方300-400米處，苯和甲苯的含量開(kāi)始明顯開(kāi)始升高，苯的含量達(dá)到上千ppb，甲苯的含量達(dá)到上百ppb。因此，對(duì)渤海某區(qū)，若返漿氣中苯和甲苯的含量明顯升高(是淺地層中含量的2-5倍)，且下伏的地質(zhì)構(gòu)造是儲(chǔ)油的斷層圈閉或巖性圈閉，可以預(yù)測(cè)在下部300-400米深處，存在油層(或氣層)。對(duì)于不同的地區(qū)，由于油氣藏埋深不同，蓋層的巖性和孔隙度、滲透率不同、地層的孔隙壓力不同，結(jié)果是苯和甲苯的垂向運(yùn)移速度不同，苯和甲苯在實(shí)際油氣層上方的運(yùn)移距離因地區(qū)而異。渤海地區(qū)苯、甲苯在油氣藏上方300-400米濃度升高是四口井的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
圖3實(shí)例渤海某區(qū)某油井，苯和甲苯在1260米處明顯升高，地震資料上為斷塊型構(gòu)造，在1600-1700米處發(fā)現(xiàn)有較厚的油層分布。說(shuō)明隨鉆返漿氣中的苯和甲苯含量異常能反映出所鉆井下伏深部的油氣層的大致深度。
本發(fā)明具有穩(wěn)定性好、專一性強(qiáng)、相關(guān)度高以及采樣方便的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.隨鉆井返漿氣中苯和甲苯預(yù)測(cè)下伏深部油氣層的方法，其特征在于，該方法依次含有以下步驟步驟1.隨鉆采集返漿氣體樣品當(dāng)要把樣品送到實(shí)驗(yàn)室測(cè)量時(shí)，采用排水取氣法采用排水取氣法，即把進(jìn)入泥漿槽的返漿氣用微泵抽入已裝滿飽和鹽水的玻璃瓶中，同時(shí)通過(guò)壓力把水排出；當(dāng)要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，把進(jìn)入泥漿槽的返漿氣用微泵通過(guò)軟管、三通電磁閥把返漿氣直接送入測(cè)量?jī)x器；步驟2.用高靈敏度儀器測(cè)量苯和甲苯含量采用靈敏度達(dá)到ppb級(jí)的氣相色譜—質(zhì)譜儀或裝有光離子化檢測(cè)器的苯和甲苯專用氣相色譜儀測(cè)量海底表面下巖層不同深度處返漿氣中苯和甲苯的含量；步驟3.邊打井邊測(cè)量返漿氣中苯和甲苯的濃度，繪出鉆井深度與苯和甲苯濃度的關(guān)系曲線，一但發(fā)現(xiàn)苯和甲苯濃度同時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，即苯和甲苯濃度同時(shí)突然升高2-5倍，記下此時(shí)的井深；步驟4.若鉆井處的地層構(gòu)造，用地震勘探方法判定是儲(chǔ)油的斷層圈閉或巖性圈閉時(shí)，則步驟3記下的井深再向下幾百米處有下伏的深部油氣層。
全文摘要
本發(fā)明涉及隨鉆井返漿氣中苯和甲苯預(yù)測(cè)下伏深部油氣層的方法，屬于隨鉆井油氣化探技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，該方法依次含有隨鉆采集返漿氣體樣品、用高靈敏度儀器測(cè)量海底表面下不同井深處返漿氣體中的苯和甲苯濃度、結(jié)合地層深度、構(gòu)造圈閉對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、再據(jù)此預(yù)測(cè)下伏深部油層或氣層大致深度的步驟。本發(fā)明與傳統(tǒng)方法相比具有穩(wěn)定性好、測(cè)量結(jié)果專一性強(qiáng)、相關(guān)度高以及采樣方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B49/00GK1740516SQ20051008647
公開(kāi)日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月23日
發(fā)明者馬云生, 陳瓞延, 劉海生 申請(qǐng)人:清華大學(xué)