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中石化胜利石油工程有限公司地质录井公司
摘要：现场录井中，准确计算油气上窜速度对安全钻井、油气层的保护和后期的测试、油气产能评价意义重大。为此，提出了一种计算油气上窜速度的方法，该方法考虑了井深结构和钻具结构等影响环空体积的因素，现场作业表明，该方法是可行的。
关键词：油气上窜速度；后效录井；深度归位；排代法
一、引言
后效录井（亦称循环钻井液气测录井）是指工程停钻或起下钻作业过程中钻井液静止一段时间后，下钻到需要的深度进行钻井液循环时，测定通过扩散和渗透作用进入井筒钻井液中烃类气体的含量。取全取准后效显示资料，准确计算油气上窜速度，对于评价油气水层，保证安全施工，保护油气层，提高勘探的整体效益均具有十分重要的意义。而长期以来关于油气上窜速度的一般采用迟到时间法和累计泵冲数法，由于现在随着深井和超深井的出现，井身结构越来越复杂，计算出来的结果与实际的结果偏差较大，为此，笔者基于泥浆体积排代法得到了一种计算油气上窜速度的新方法。
二、油气上窜速度的影响因素
首先，由于井眼结构及钻具结构的上部和下部都会不同，因此不同位置上返速度就会不同。其次，钻井液排量也不会固定不变，在刚开泵循环时，由于钻井液静止时间长，钻井液稠，需要先用小排量循环，循环一段时间后再提高泵速使排量增大，而且还会经常倒换泵，这样就无法准确计算出随时间变化的排量，也就影响了深度的准确归位，至使深度归位误差增大。此外，还有其他一些因素也对循环钻井液深度归位造成影响，如泵的上水效率，起钻灌浆、下钻钻井液返出和井径扩大率的影响等。
为了消除上述影响，准确计算出环空体积和累计排出的钻井液体积，为此采用钻井液排代法，计算出累计排出的钻井液体积，即可比较精确的计算油气上窜速度。
三、排代法计算油气上窜速度的原理
泥浆体积排代法的计算原理是在有效时间内，泵的实际泥浆排代体积与井内的实际环空排代体积一致，每次下钻开泵循环过程中，从开泵到出现最大值的时间时，用泥浆泵泵入井内的泥浆体积与测量时油气层已上窜所至的井深到井口的环空体积相等。=
在单位时间内用泥浆泵泵入井内钻井液的体积：式中，A为单位时间内泥浆泵的总泵冲数；为泥浆泵每冲的排代体积，/冲。将整个井身结构和钻具组合可近似看作一个圆柱体，由圆柱体体积计算公式可以得到：式中，为柱状长度，；为柱体的横街面积，。
实际录井过程中，由于受到井身结构和钻具外径等影响，各种钻具与井身间的环空体积均不一样，计算时应分别计算出各段的环空体积，即：式中，为各外径钻具的有效长度，；为各外径钻具的横截面积，；，为裸眼直径或套管内径，；为各种钻具的外径，。开泵时油气层已上窜至井深到井口的环空体积：式中，为从井口到油气上窜井深的各种钻具代号。上式中各钻具的有效长度是已知的，所求的是油气上窜后高度所对应的钻具结构的有效长度。如表1所示为现场常见的一些环空面积数据。
表1 几种常见套管和井眼与钻具间的环空面积
套管内径（mm） 钻具外径（mm） 井眼与钻具间环空面积（m2） 井眼池尺寸（mm） 钻具外径（mm） 套管与钻具间环空面积（m2）
320.4 203.3 0.0481 311.2 203.3 0.0436
177.8 0.0558 177.8 0.0512
152.4 0.0623 152.4 0.0578
127.0 0.0679 127.0 0.0633
88.9 0.0744 88.9 0.0698
224.4 203.3 0.0070 215.9 203.3 0.0041
177.8 0.0147 177.8 0.0118
152.4 0.0213 152.4 0.0183
127.0 0.0269 127.0 0.0239
88.9 0.0333 88.9 0.0303
由上式可以得出：
式中，为从井口开始第种钻具与井身之间的环空体积。在实际生产中，每次下钻的钻具组合、各种钻具的长度、钻具的外径以及井深的结构都已知，这样可以求出的值。计算重点是求出最下面的一种钻具的有效长度（即），可采用数学比较法求解，我们可以采用数学比较方法从井口第一种外径钻具所对应的外环空体积开始逐级比较。
图1 钻具与井身结构示意图
如果，则说明第一种钻具到井口环空体积小于油气上窜高度到井口的环空体积，则进行下一级比较直到，和时此时说明油气上窜高度在和中钻具之间，我们可以通过钻具组合得到前钻具对应的长度，可以求出第中钻具的有效长度，可以得到：
由此可以计算出油气的上窜高度。因此可以得出式中，为随钻工程中油气层出现显示深度，；为开泵测量时油气层已上窜所至的深度；为钻井液静止时间，。
四、结束语
1.等体积排量法计算油气上窜速度，用了单位时间内泵的总排代体积相对量，涉及了循环排量，在现场录井过程之中，考虑具体的井眼与井深结构，公式中仅需要测量出现最大值时泵向井内的实际体积，其它都为已知量，计算结果准确，适用于现场录井对于油气上窜速度的计算。
2.利用综合录井资料，准确计算上窜速度，并通过对上窜速度的跟踪分析，结合储层压力情况，合理调整钻井液密度来保护油气层，对储层物性、产能和地层压力作出准确判断对油气勘探起到重要的指导意义。
3.公式推导建立在油气在静止一段时间后油气已经上窜所达到的高度，未考虑油气的滑脱上升、气体膨胀等因素，这有待今后进一步研究。
参考文献：
[1]孙士平，孙宝发；基于泥浆体积排代法计算油气上窜速度研究；长江大学学报；2010.7（3）：499～501。
[2]吕鹏福；对后效深度归位的改进；录井工程；2008.19（1）：70～71。
摘要：现场录井中，准确计算油气上窜速度对安全钻井、油气层的保护和后期的测试、油气产能评价意义重大。为此，提出了一种计算油气上窜速度的方法，该方法考虑了井深结构和钻具结构等影响环空体积的因素，现场作业表明，该方法是可行的。
关键词：油气上窜速度；后效录井；深度归位；排代法
一、引言
后效录井（亦称循环钻井液气测录井）是指工程停钻或起下钻作业过程中钻井液静止一段时间后，下钻到需要的深度进行钻井液循环时，测定通过扩散和渗透作用进入井筒钻井液中烃类气体的含量。取全取准后效显示资料，准确计算油气上窜速度，对于评价油气水层，保证安全施工，保护油气层，提高勘探的整体效益均具有十分重要的意义。而长期以来关于油气上窜速度的一般采用迟到时间法和累计泵冲数法，由于现在随着深井和超深井的出现，井身结构越来越复杂，计算出来的结果与实际的结果偏差较大，为此，笔者基于泥浆体积排代法得到了一种计算油气上窜速度的新方法。
二、油气上窜速度的影响因素
首先，由于井眼结构及钻具结构的上部和下部都会不同，因此不同位置上返速度就会不同。其次，钻井液排量也不会固定不变，在刚开泵循环时，由于钻井液静止时间长，钻井液稠，需要先用小排量循环，循环一段时间后再提高泵速使排量增大，而且还会经常倒换泵，这样就无法准确计算出随时间变化的排量，也就影响了深度的准确归位，至使深度归位误差增大。此外，还有其他一些因素也对循环钻井液深度归位造成影响，如泵的上水效率，起钻灌浆、下钻钻井液返出和井径扩大率的影响等。
为了消除上述影响，准确计算出环空体积和累计排出的钻井液体积，为此采用钻井液排代法，计算出累计排出的钻井液体积，即可比较精确的计算油气上窜速度。
三、排代法计算油气上窜速度的原理
泥浆体积排代法的计算原理是在有效时间内，泵的实际泥浆排代体积与井内的实际环空排代体积一致，每次下钻开泵循环过程中，从开泵到出现最大值的时间时，用泥浆泵泵入井内的泥浆体积与测量时油气层已上窜所至的井深到井口的环空体积相等。=
在单位时间内用泥浆泵泵入井内钻井液的体积：式中，A为单位时间内泥浆泵的总泵冲数；为泥浆泵每冲的排代体积，/冲。将整个井身结构和钻具组合可近似看作一个圆柱体，由圆柱体体积计算公式可以得到：式中，为柱状长度，；为柱体的横街面积，。
实际录井过程中，由于受到井身结构和钻具外径等影响，各种钻具与井身间的环空体积均不一样，计算时应分别计算出各段的环空体积，即：式中，为各外径钻具的有效长度，；为各外径钻具的横截面积，；，为裸眼直径或套管内径，；为各种钻具的外径，。开泵时油气层已上窜至井深到井口的环空体积：式中，为从井口到油气上窜井深的各种钻具代号。上式中各钻具的有效长度是已知的，所求的是油气上窜后高度所对应的钻具结构的有效长度。如表1所示为现场常见的一些环空面积数据。
表1 几种常见套管和井眼与钻具间的环空面积
套管内径（mm） 钻具外径（mm） 井眼与钻具间环空面积（m2） 井眼池尺寸（mm） 钻具外径（mm） 套管与钻具间环空面积（m2）
320.4 203.3 0.0481 311.2 203.3 0.0436
177.8 0.0558 177.8 0.0512
152.4 0.0623 152.4 0.0578
127.0 0.0679 127.0 0.0633
88.9 0.0744 88.9 0.0698
224.4 203.3 0.0070 215.9 203.3 0.0041
177.8 0.0147 177.8 0.0118
152.4 0.0213 152.4 0.0183
127.0 0.0269 127.0 0.0239
88.9 0.0333 88.9 0.0303
由上式可以得出：
式中，为从井口开始第种钻具与井身之间的环空体积。在实际生产中，每次下钻的钻具组合、各种钻具的长度、钻具的外径以及井深的结构都已知，这样可以求出的值。计算重点是求出最下面的一种钻具的有效长度（即），可采用数学比较法求解，我们可以采用数学比较方法从井口第一种外径钻具所对应的外环空体积开始逐级比较。
图1 钻具与井身结构示意图
如果，则说明第一种钻具到井口环空体积小于油气上窜高度到井口的环空体积，则进行下一级比较直到，和时此时说明油气上窜高度在和中钻具之间，我们可以通过钻具组合得到前钻具对应的长度，可以求出第中钻具的有效长度，可以得到：
由此可以计算出油气的上窜高度。因此可以得出式中，为随钻工程中油气层出现显示深度，；为开泵测量时油气层已上窜所至的深度；为钻井液静止时间，。
四、结束语
1.等体积排量法计算油气上窜速度，用了单位时间内泵的总排代体积相对量，涉及了循环排量，在现场录井过程之中，考虑具体的井眼与井深结构，公式中仅需要测量出现最大值时泵向井内的实际体积，其它都为已知量，计算结果准确，适用于现场录井对于油气上窜速度的计算。
2.利用综合录井资料，准确计算上窜速度，并通过对上窜速度的跟踪分析，结合储层压力情况，合理调整钻井液密度来保护油气层，对储层物性、产能和地层压力作出准确判断对油气勘探起到重要的指导意义。
3.公式推导建立在油气在静止一段时间后油气已经上窜所达到的高度，未考虑油气的滑脱上升、气体膨胀等因素，这有待今后进一步研究。
参考文献：
[1]孙士平，孙宝发；基于泥浆体积排代法计算油气上窜速度研究；长江大学学报；2010.7（3）：499～501。
[2]吕鹏福；对后效深度归位的改进；录井工程；2008.19（1）：70～71。