第一篇：PDC鉆頭巖屑錄井識別技術(shù)

PDC鉆屑錄井巖性識別技術(shù)研究與應(yīng)用

由于PDC鉆頭與3A鉆頭在制造工藝和結(jié)構(gòu)方面有著本質(zhì)的區(qū)別，加之其特殊的破巖機理，導(dǎo)致PDC鉆屑非常細碎（粒徑最小達0.5-2.0mm或粉末狀）；同時，由于PDC鉆頭機械鉆速高、米鉆時小，地質(zhì)工巖樣采集難以跟上鉆頭進度，造成巖性識別、分析化驗挑樣困難和剖面符合率低。因此，目前石油石化錄井行業(yè)在鉆達目的層時往往限制PDC鉆頭的使用，其原因可歸納為：①PDC鉆頭機械鉆速高，給按地質(zhì)設(shè)計實施巖屑錄井帶來了困難；②PDC鉆屑細碎、巖性難辯，造成巖屑剖面符合率偏低，尤其是當油質(zhì)輕、顯示級別低時，易造成油氣顯示漏失；③PDC鉆頭使用井段砂泥巖鉆時幅差不明顯，尤其是在砂泥巖顏色相近、砂巖泥質(zhì)含量高、粒徑小、地層成巖性較差的層段，給借助鉆時分層帶來很大困難。

為此，開展PDC鉆屑錄井隨鉆巖性識別技術(shù)的研究，就是要在鉆井采用新技術(shù)的條件下，保證錄井能夠不影響鉆井技術(shù)的進步，齊全準確地收集各項錄井資料，使地質(zhì)錄井各項技術(shù)指標如：油氣顯示的發(fā)現(xiàn)率、巖性識別準確率、地質(zhì)剖面歸位符合率等滿足油田勘探開發(fā)工作的需求，使隨鉆錄井巖性識別和油氣顯示快速評價解釋技術(shù)進一步提高，提升油田的整體勘探開發(fā)效益。

一、PDC鉆屑成因分析

1.金剛石鉆頭的分類（國內(nèi)）

金剛石鉆頭由國外七十年代初研制成功，并于八十年代得到迅速發(fā)展，其顯著的高鉆速、低成本特點在實踐中被鉆井界證實和認可，因此獲得廣泛推廣及普及。目前全國大部分油田都在使用 PDC鉆頭，具備不完全統(tǒng)計，全國近50% 探井 ,80%的生產(chǎn)都不同程度當?shù)厥褂昧薖DC鉆頭。河南油田自 1987 年引進該技術(shù)以來，得到了廣泛的推廣和使用，鉆井時效提高了 30-50%，不論給鉆井公司還是給河南油田均帶來了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。從近期收集的中石化西部新區(qū)鉆探資料看，PDC鉆頭的使用率達80%以上，但大多為非目的層段使用，如征1井使用FM256D型PDC鉆頭于3020.20-4616.90m井段，連續(xù)鉆進1596.70m，純鉆進時間231小時，平均機械鉆速7m/h，給提高鉆井時效、降低勘探成本帶來了顯著的經(jīng)濟效益。

PDC鉆頭是人造聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭（Polycrystalline Diamond Compact Bit）的簡稱，它是用聚晶金剛石復(fù)合片與硬質(zhì)合金齒柱結(jié)合成切削元件鑲嵌在鉆頭鋼體或胎體上的優(yōu)質(zhì)鉆頭。國內(nèi)主要的金剛石鉆頭生產(chǎn)廠家有江漢休斯和四川克里斯坦森鉆頭廠，另外還有部分小規(guī)模的地方、油田鉆頭廠及大專院校（石油大學、中國地質(zhì)大學等）生產(chǎn)的各類金剛石鉆頭。其鉆頭類型分類見表。

廠 家

江漢休斯

四川克里斯坦森 R系列 PDC（Polycrystalline Diamond Compact）B系列 TSP（Thermally Stable Polycrystalline Diamond）P系列

S．M．Z系列 D系列 天然金剛石（Diamond）ND系列

2.PDC鉆頭的主要特點（1）鉆頭無活動部分(牙輪)。

鉆進中無掉牙輪顧忌，可實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速安全鉆進。（2）不同巖性適應(yīng)性強。

針對地層情況，PDC鉆頭有不同的設(shè)計，如用于軟地層，其鉆頭冠部外型呈長形或錐形；用于硬地層其鉆頭冠部外型呈圓形或拋物線形狀。所以，適應(yīng)范圍比較廣。（3）使用時間長。

采用聚晶金剛石鑲齒，堅硬鋒利，壽命長；一般一支PDC鉆頭入井的工作時間是普通鉆頭的五至八倍，減少了起下鉆時間，降低了鉆工的勞動強度，提高了鉆井時效。（4）硬度高、破巖能力強。

金剛石的硬度最高，鉆頭強度大，鉆進速度快，鉆時均勻。

（5）破巖機理以切削和研磨為主。

PDC鉆頭所鉆的巖屑細小，甚至呈粉末狀，尤其是疏松砂巖則往往呈顆粒狀出現(xiàn)。鉆屑顆粒細小，便于泥漿攜帶，保持井底清潔。

（6）低鉆壓剪切均勻破碎，能夠防斜、糾斜、穩(wěn)斜。3.PDC鉆頭破巖機理

PDC鉆頭按其切削原理分為F型鉆頭和R型鉆頭，其中常用的是F型。F型鉆頭冠部形狀分為：淺錐形、短拋物線形、拋物線形和魚尾形四種形態(tài)；齒形多為圓形齒或楔形齒，破巖方式主要有剪切、預(yù)破碎、梨削和磨削四種。

剪切破碎：

從巖石破碎強度可知，巖石抗剪切強度遠低于巖石的抗壓強度（為抗壓強度的0.09-0.15倍），PDC鉆頭正是利用巖石的這一特征實現(xiàn)其高速鉆進，其破巖機理見圖-3。PDC鉆頭切削力受力分析（首先做出以下基本假設(shè)）： ①地層巖石是塑性的；

②井底大體上平行于鉆頭輪廓面；

③單切削刃和全鉆頭之間有相似之處：鉆速與切削刃吃入深度成正比，作用于單切削刃的法向力與鉆壓成正比；

④切削角忽略不計；

⑤PDC鉆頭切削刃的體積磨損與摩擦成正比； ⑥切削刃側(cè)面摩擦力忽略不計。

在鉆壓P和扭矩力T的合力R作用下，生產(chǎn)一個沿剪切面由合力R產(chǎn)生的分力F（剪切力），當力F等于或大于剪切面積和巖石的抗剪切強度極限強度的乘積時，巖石就沿剪切面破碎。一般PDC鉆屑顆粒大于其它類型金剛石鉆頭的鉆屑，其鉆頭適合于中軟——中硬地層。PDC鉆頭的切削刃是以切削方式來破碎巖石的，它在扭矩力的作用下，能自銳地切入地層、向前移動剪切巖石。在理想條件下，復(fù)合片刮切巖石時生成的巖屑會沿著金剛石表面上移，直至與復(fù)合片脫離，通過巖石在切削齒邊緣處的破碎，鉆頭的切削能量得到高效釋放。然而，在很多情況下，巖屑所承受的壓力使其緊貼切削齒表面，從而生產(chǎn)阻礙巖屑移動的摩擦力。這種摩擦力往往可以積累到相當高的程度，以至于會造成巖屑在切削齒邊緣的堆積。這種現(xiàn)象一旦發(fā)生，井底巖石的運移就不再是直接依靠切削齒的邊緣，而是通過切削齒表面積累的巖屑自身來完成。這樣，巖石的破碎和運移將需要消耗更多的能量，由此降低鉆井效率。目前，PDC鉆頭制造工藝中采用了“黑冰”拋光切削技術(shù)（黑冰齒有高度拋光的外表面，其摩擦系數(shù)低得就象閃冰與冰的滑動一樣），它是通過降低巖屑與切削齒表面之間的摩擦力，以避免巖屑在切削齒表面的堆積，以有效減少切削時的剪切力，顯著改善巖屑的運移，提高鉆井速度和鉆井效率。

根據(jù)PDC鉆頭鑲齒形態(tài)和受力分析，楔形刀翼設(shè)計增加了鉆頭表面的流道體積，有利于改進鉆頭水力性能，新的刀翼布齒方式使鉆頭心部更開放，容屑空間更大，減少鉆屑在齒部的淤積，有益于改善鉆頭的清洗條件。在鉆井現(xiàn)場可根據(jù)巖石成巖性（致密程度）情況，合理選擇PDC鉆頭類型，一般，中軟地層適合長齒，硬地層適合小齒。當鉆頭選型與巖石硬度不匹配時，有時會造成井筒返出巖屑成粉末狀。如：B283井1945-1988m井段，巖屑呈稀糊狀，無法撈取、清洗巖屑。

4.PDC鉆頭鉆井帶來的錄井技術(shù)難題

（1）巖屑量少、巖屑細碎、巖性難辨、采樣困難

不能準確判斷地層巖石的礦物成份和結(jié)構(gòu)，難于進行地層分層，使錄井剖面符合率降低。巖屑細碎（粒徑在0.5—2mm之間），現(xiàn)場挑樣極為困難，挑樣任務(wù)無法完成，難以開展地化、定量熒光分析化驗工作。如下T4-2211井在快速鉆進的700—1200m段，鉆時一般2—3min/m，巖屑返出量極少，造成采樣不足現(xiàn)象。（2）鉆時與巖性的對應(yīng)關(guān)系不明顯

砂、泥巖鉆時區(qū)別不大（圖-4），利用鉆時曲線劃分巖性及分層不再準確，使傳統(tǒng)的依據(jù)鉆時輔助分層確定巖屑實物定名的方法難以滿足現(xiàn)場地質(zhì)錄井工作的需要。

（3）巖屑混雜、難以清洗

巖屑混雜，給巖屑描述帶來一定困難，特別在淺層影響更明顯，利用PDC鉆頭資料難于進行隨鉆地層對比。如南陽凹陷的南76井，砂巖含量低，從錄取的巖屑實物上看，井段1800—2020m段巖性基本無變化，泥巖含量在85—95%，砂巖含量在5—15%，很難區(qū)分巖性。另外，當單根鉆桿鉆時小，遲到井深與標準井深相差大，井筒內(nèi)滯留巖屑多時，接單根時易造成巖屑混雜。如張34井：鉆進井段1732.32—1741.93m單根時，用時15min，遲到時間為23min/m，當鉆至1741.93m時井筒內(nèi)滯留巖屑6m，接單根用時3.5min，不可避免造成了巖屑混雜、難以清洗。（4）烴損耗重、顯示易漏

由于巖屑變得細小，增大了巖屑的比表面，降低了油氣顯示等級，增加了油氣顯示發(fā)現(xiàn)和評價的難度，使油氣顯示發(fā)現(xiàn)率和解釋符合率降低。傳統(tǒng)的撈砂方法是根據(jù)遲到時間算出巖屑到達時間，通過震動篩濾去泥漿，在振動篩后撈取巖屑、泥漿混合物，用清水攪拌沖洗后晾干。在PDC鉆頭下泥巖為糊狀，疏松砂巖為分散的顆粒狀，非常細碎，部分細微顆粒混入泥漿中不能及時在振動處分離，在除砂處直接混入泥漿池中，另一方面，在清洗過程中隨劇烈攪拌與沖洗使細碎顆粒容易漏失。因此，錄取的巖屑失真較嚴重，不能如實反映地下地質(zhì)信息，極易造成漏失油氣顯示現(xiàn)象。（5）撈砂洗砂時間與鉆井時間不配套

PDC鉆頭平均鉆時1～4 min / m，快的時候不足1 min鉆進一米，而采集一包巖屑樣一般需要2-5min左右，當鉆時小于采樣時間時，既會造成采樣困難，砂樣的質(zhì)量及代表性變差。

（6）鉆速快、薄層顯示難以識別。

由于鉆時小、常規(guī)色譜分析周期長，給薄層顯示的識別和評價帶來了一定困難。綜上所述：即便是同種類型的PDC鉆頭，在不同構(gòu)造區(qū)塊，其對各種地層的可鉆性也不同，造成巖屑混雜、破碎程度也是不一樣的。如下T4-2211井核二段的700—1000m井段，無論是泥巖還是砂巖，鉆時一般為2—3min/m，巖石成巖性差，地層造漿嚴重，返出巖屑基本為泥糊狀，砂巖含量很低，砂泥巖巖性很難區(qū)分。泌283井核三段的1100—1400m井段，泥巖、砂巖鉆時一般為4—6min/m，巖石成巖性差，砂巖常呈分散狀顆粒，粒徑0.5—2mm，泥巖為糊狀，砂巖含量較高，粒度大，砂泥巖鉆時變化不明顯。

從現(xiàn)場錄井觀察中發(fā)現(xiàn)，造成PDC鉆頭鉆井條件下巖屑細小的原因主要有三方面的因素：

其一：造成鉆屑細小的客觀因素——地層。對于地層埋藏淺、巖石成巖性差、膠結(jié)疏松的地層，經(jīng)PDC鉆頭的快速剪切、研磨破碎，加之上返不及時等造成鉆屑細小、甚至為糊狀。例如：王集、下二門、張店地區(qū)成巖性差的廖莊組、核桃園組核一段、核二段地層，雙河地區(qū)的廖莊組、核桃園組核一段儲集層等，隨鉆井液返出至地面的巖屑均為分散狀礦物顆粒或泥糊，巖屑直徑特別細??；另外，當所鉆地層巖石致密、性脆，鉆進中返出的巖屑也比較細小。這方面具有代表性的例子是安棚地區(qū)的安84井及安2017井，該區(qū)屬深層系，儲層砂巖特別致密，多為灰質(zhì)膠結(jié)、性脆、易破碎，鉆進中返出的巖屑呈細碎、分散狀。

其二：鉆頭因素——PDC鉆頭（前已敘述，略）。

其三：鉆井工藝、鉆具組合因素——高泵壓、大排量、滿眼鉆進。隨著鉆井工藝技術(shù)水平的提高，目前鉆井中普遍采取高泵壓、大排量（泵壓高達15-20MPa、排量達1300-1500cc）鉆進，在大水馬力的作用下，加大了已破碎巖石的粉碎程度。另外，為防止鉆進中的自然造斜，鉆井施工中往往采用滿眼鉆進的手段來穩(wěn)斜，鉆頭上部數(shù)十米長的近鉆頭直徑的鉆鋌、扶正器等，減少了井壁與鉆具之間的環(huán)形空間，加重了鉆屑重復(fù)性碾磨的粉碎程度。

二、巖性識別儀礦場試驗及應(yīng)用效果

1.“巖性識別儀”識別巖性原理（1）巖石的放射性

巖石中含有的放射性元素，主要是由鈾（U）、釷（Th）、鉀（K）等放射性元素組成，所以巖石的放射性強度取決于放射性元素的類別和含量。238U的半衰期為4.5×109a，232Th的半衰期為1.42×1010a，40K的半衰期為1.25×109a。

一般條件下，按照放射性的強弱可把沉積巖分成以下幾類：

放射性物質(zhì)含量高：放射性軟泥、紅色粘土、黑色瀝青質(zhì)粘土的放射性物質(zhì)含高。海綠石砂巖、獨居石、鉀釩礦砂礫巖等具有高放射性含量。

放射性物質(zhì)含量中等：淺海相和陸上沉積的砂質(zhì)巖石，如泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)石灰?guī)r、泥灰?guī)r等。

放射性物質(zhì)含量少：砂層、砂巖、石灰?guī)r等。放射性物質(zhì)含量很少：硬石膏、巖鹽、煤和瀝青等。（2）“巖性識別儀”設(shè)計原理

利用巖石礦物中的自然放射性（γ射線），借助伽瑪射線探測器檢測被測PDC鉆屑中的自然伽瑪射線強度，并依據(jù)沉積巖的自然放射性強弱變化規(guī)律，通過儀器標定，定性鑒別被測樣品的巖石類別。以此達到提高巖屑錄井技術(shù)含量和提高巖屑定名準確性的目的。

2.“巖性識別儀”性能技術(shù)指標

①樣機體積小（80cm×50cm×40cm 重95kg）、結(jié)構(gòu)簡單、易操作，維修方便。②線性好：R2=0.9883 ③樣品檢測重復(fù)性誤差小：平均誤差＜5% ④樣品檢測靈敏度高：> 10g ⑤樣品分析周期可選（30秒、60秒、90秒、120秒、180秒）、分析周期短。由于泥巖的伽瑪值高，砂巖的伽瑪值低，樣機采用巖屑包圍晶體，利用金屬鉛對伽瑪射線的屏蔽能力，將巖屑與晶體用鉛罐密封，通過光電倍增管將電信號放大并進行伽瑪計數(shù)，在設(shè)定時間段內(nèi)自動求得平均值。應(yīng)用表明：盡管同一巖屑每秒的伽瑪計數(shù)值不一樣，但在90s、120s、180s各時間段內(nèi)的平均值重復(fù)性很好，誤差在一個計數(shù)點左右，誤差率3—5%，用標準的砂泥巖樣自0—100%混合進行檢測，線性關(guān)系較好，方差在0.99左右。

3.PDC鉆屑泥質(zhì)含量估算方法 首先用自然伽瑪相對幅度的變化計算出泥質(zhì)含量指數(shù)IGR： IGR=（GR目的－GRmin）／（GRmax－Gamin）1≥IGR≥0 式中：GR目的——目的層自然伽瑪幅度（或混合樣品）； GRmax——純泥巖的自然伽瑪幅度；

GRmin——純砂巖的自然伽瑪幅度。用下式將IGR轉(zhuǎn)化成泥質(zhì)含量Vsh：

Vsh={（2G×IGR－1）／（2G－1）}×100%

100%≥Vsh≥0 式中：G—希爾奇指數(shù)，可根據(jù)實驗室取心分析資料確定（參考北美第三系地層取G=3.7、老地層=2）。

4.“巖性識別儀” 礦場試驗及應(yīng)用效果 樣機經(jīng)室內(nèi)調(diào)試、檢測，分別在下T4-2211井、B283井等二口進行了現(xiàn)場實驗，并取得了初步成果。

三、PDC鉆頭巖屑錄井技術(shù)對策

1.巖屑撈取與清洗

從現(xiàn)場巖屑錄井過程看，除不可抗拒的鉆頭和鉆具結(jié)構(gòu)因素外，對于振動篩的振動、巖屑清洗時的水沖、攪動力度、頻度等也加重了鉆屑的粉碎程度，尤其是對疏松的砂礫巖儲層和含油砂巖，更減少了有效成分的含量，嚴重時可能會造成巖屑采集量不足、油氣顯示難以發(fā)現(xiàn)等。因此，解決這一問題的有效辦法是對含泥漿巖屑清洗時要用小量、緩沖、緩倒、輕攪拌，切忌急水、猛沖、快倒、急攪拌，從而保證細碎的真巖屑不被人為沖掉，達到保障巖屑具有代表性的目的。

在曬樣、烤樣時，切忌在巖屑未濾干水分的情況下，過多地翻動，以免造成巖屑表面模糊；在巖屑收樣裝袋時，應(yīng)盡量將細小的真巖屑裝入袋中，減少各個環(huán)節(jié)的技術(shù)損失。當然，要嚴、細、全、準地做好這些工作，給地質(zhì)采集工增加了較大的工作量，特別是使用PDC鉆頭采用螺桿加轉(zhuǎn)盤復(fù)合鉆進時，鉆時快，一個采集工既要記錄鉆時，又要按要求取準巖屑，就需要增加人員，進行雙崗作業(yè)，才能確保細小巖屑錄井工作的準確性。

2.巖屑分選篩樣描述

巖屑顆粒大小對巖性描述的影響很大，一般2-5mm的巖屑肉眼易觀察和識別，而對0.5-2mm或粉末狀巖屑則肉眼很難進行觀察和描述，一包巖屑中很大的巖屑往往是掉塊假巖屑。因此，為了有效區(qū)別真假巖屑，B283井采取洗凈巖屑過篩的辦法，即利用1、3、5mm孔徑的篩網(wǎng)分別對樣品進行預(yù)處理，首先將大于5mm的假屑剔除，然后根據(jù)整包巖屑總體顆粒的大小，用1或3mm的篩網(wǎng)進行篩析，最后對篩析后的真巖屑采用Ι-SCOPE顯微鏡顯微觀察描述的方法進行定名，該方法取得了較好的效果。

3.PDC鉆屑混合樣氯仿浸泡熒光定級

B283井2150-2345m、2422-2486m井段，對具熒光顯示的粉末狀巖屑，用天平稱取1克混合樣，加入5ml氯仿浸泡，密封2小時后，經(jīng)系列對比觀察定級。實踐證實，利用該方法增加了PDC鉆屑的油氣顯示發(fā)現(xiàn)率，達到了提高巖屑錄井質(zhì)量的目的。該方法使用時要注意，對泥漿受污染造成的假異常要慎重，以避免誤導(dǎo)巖屑描述。如在南83井的錄井施工中，在井深2186m—2189m氣測發(fā)現(xiàn)異常，而砂巖、泥巖鉆時均在9—11min/m之間變化不明顯，撈取的巖屑巖性為呈分散狀淺灰色粉砂巖，熒光直照暗黃色，取出砂巖滴照呈黃色不均勻斑點，系列對比為9級；砂巖含量極少，由于該井區(qū)距物源區(qū)較遠，儲層整體物性較差，其巖性均為粉、細砂巖，加上使用PDC鉆頭，返出的砂巖呈極為細小的分散狀顆粒；針對這種情況，我們加強了熒光錄井工作，對目的層段每米儲集層均進行熒光滴照分析，及時、準確地落實了該井的油氣水顯示。4.PDC鉆屑混合樣氯仿噴灑法

針對輕質(zhì)、凝析油儲層粉末狀、難分離（濕樣）PDC鉆屑，可將鉆屑置于普通熒光燈或巖性識別儀下，采取PDC鉆屑混合樣氯仿噴灑的方法進行觀察，也可在一定程度上提高油氣顯示的發(fā)現(xiàn)率。

5.加強氣相色譜錄井

利用氣測錄井隨鉆時實檢測的技術(shù)優(yōu)勢，尤其在各別井、局部井段（如B283井1100—1400m井段）返出巖屑呈稀糊狀時（巖屑量極少、難以清洗），利用氣測全烴檢測有效地檢測到二層1-2m的薄層熒光砂巖（巖屑中無顯示）。

6.及時測定遲到時間

巖屑遲到時間的準確性直接影響到巖屑剖面與測井深度的系統(tǒng)誤差，決定著巖屑剖面的合理歸位。因此在使用PDC鉆頭鉆進過程中，要經(jīng)常實測遲到時間（50m/1次），采用接近鉆屑密度、顏色與鉆屑反差較大的實物進行遲到時間的測定，以保證撈樣時間的準確性。

7.加強鉆井與地質(zhì)錄井的橫向協(xié)作

由于鉆頭、鉆井工藝、鉆具組合與地層的配置等因素影響，當振動篩后難以采集巖樣時，現(xiàn)場地質(zhì)師要認真分析原因，若是因鉆具結(jié)構(gòu)、鉆頭選型不合理、泥漿攜砂能力差或振動篩網(wǎng)孔徑過疏等工程因素，則應(yīng)建議鉆井調(diào)整鉆頭類型、泥漿性能、更換篩布。

第二篇：PDC鉆頭鉆井巖屑錄井技術(shù)探討

PDC鉆頭鉆井巖屑錄井技術(shù)探討

沈曉燕 凡 剛 張 勝

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1、前言

隨著PDC鉆頭技術(shù)創(chuàng)新所帶來的高鉆速、高時效，進而有利于降低鉆井總成本、增加經(jīng)濟效益的同時，卻由于鉆屑細小、砂巖和泥巖之間鉆時變化不明顯，而給巖屑錄井帶來諸多問題。PDC鉆頭不僅使錄井油氣發(fā)現(xiàn)率、剖面符合率下降，同時還造成地層對比、巖性歸位、油氣層解釋困難。面對上述挑戰(zhàn)，開展PDC鉆屑錄井隨鉆巖性識別技術(shù)的研究，使隨鉆錄井巖性識別和油氣顯示快速評價解釋技術(shù)進一步提高，從而提升油田的整體勘探開發(fā)效益。

2、PDC鉆頭鉆井特點及對地質(zhì)錄井影響

PDC鉆頭是聚晶金剛石切削鉆頭(Polycrystalline Diamond Compact Bit)的簡稱，是70年代末80年代初美國石油鉆井技術(shù)的一項重大成就。我國從80年代中后期開始引進、生產(chǎn)PDC鉆頭，90年代得到推廣應(yīng)用，它給鉆井技術(shù)帶來劃時代的進步。與牙輪鉆頭相比，PDC鉆頭具有機械鉆速高、壽命長、成本低、防斜、糾斜以及巖屑便于泥漿攜帶而保持井底清潔等特點，因而倍受青睞，近年來在國內(nèi)鉆井中得到廣泛的推廣應(yīng)用。江蘇油田自九十年代引進該技術(shù)以來，得到了廣泛的推廣和使用，鉆井時效提高了 30%～50%，無論給鉆井公司還是給油田都帶來了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

但是，PDC鉆頭鉆井卻給地質(zhì)錄井帶來了較大的影響：

a.PDC鉆頭鉆進時巖屑特別細小，一部分融入泥漿內(nèi)造成巖屑撈取量很少。同時，過細的巖屑給清洗工作帶來較大的困難，較難獲得可靠的、能真觀反映地層情況的巖屑。

b.撈取巖屑量少，再加上砂巖巖屑顆粒與泥漿接觸充分和巖屑清洗時油氣逸失嚴重，造成常規(guī)地質(zhì)錄井油氣顯示普遍降低。c.巖屑細小，現(xiàn)場挑樣極為困難，有時挑樣任務(wù)無法完成，影響地化分析和地質(zhì)油氣取樣。

d.由于鉆時較快，傳統(tǒng)的色譜分析周期長，常常漏失薄層油氣層，給薄層油氣層的發(fā)現(xiàn)和解釋帶來困難。e.由于巖屑樣細小，特別用小復(fù)合片鉆頭時巖屑幾乎呈粉沫狀，給巖屑描述增加了困難。f.砂泥巖鉆時差別不大，造成現(xiàn)場錄井劃分巖性界面及巖性歸位困難。

3、PDC鉆頭巖屑錄井技術(shù)探討

3.1應(yīng)準確記錄鉆時，及時測定遲到時間

鉆時是地層可鉆性的最直接的反映。傳統(tǒng)概念上，正常的砂泥巖剖面使用牙輪鉆頭應(yīng)該是砂巖可鉆性好，泥巖可鉆性差，但使用PDC鉆頭則不盡然。不同的坳陷或不同的油田、區(qū)塊及地層的砂泥巖鉆時各具特征?？傮w上講，西部新疆、陜北地區(qū)使用PDC鉆頭時，鉆時基本上能夠正確反映地層的砂泥巖變化。例如，在準噶爾盆地腹部的中央坳陷帶、鄯善油田等地區(qū)，侏羅紀地層是主要目的層，無論使用牙輪鉆頭或PDC鉆頭，砂泥巖鉆時變化均較明顯。分析原因可能是因為該區(qū)內(nèi)目的地層沉積較古老，泥巖埋藏深，壓實性較好；砂巖大部分成分為石英、長石，呈次圓狀—圓狀，分選好，泥質(zhì)膠結(jié)，疏松—較疏松。而江蘇油田由于主要目的層段為下第三系沉積，時代較新，泥巖壓實不夠。相對而言泥巖可鉆性較好，造成使用PDC鉆頭的鉆時與砂巖沒有明顯差異，甚至像聯(lián)盟莊地區(qū)戴南組地層因為砂巖是灰質(zhì)膠結(jié)，造成鉆時反而比泥巖可鉆性差的現(xiàn)象。

所以，鉆時只能在區(qū)分地層巖性時作為重要參考，而不能絕對依靠鉆時區(qū)分地層巖性。而至于采用30～50cm微鉆時區(qū)分巖性的觀點，筆者覺得不太實用。

巖屑遲到時間的準確性直接影響到巖屑剖面與測井深度的系統(tǒng)誤差，決定著巖屑剖面的合理歸位。因此，在使用PDC鉆頭鉆進過程中，要經(jīng)常實測遲到時間（50m/1次），采用接近鉆屑密度、顏色與鉆屑反差較大的實物進行遲到時間的測定，以保證撈樣時間的準確性。

3.2改進巖屑撈取和清洗方法，確保細小巖屑的撈取質(zhì)量

采取正確的撈巖屑方式相當重要。傳統(tǒng)的二分法和四分法仍在起著作用。雖然采用的PDC鉆頭牙齒較短，巖屑破碎程度較高，但仍有大小之分。經(jīng)過振動篩之后較大顆粒的巖屑動能較大，飛躍較遠，靠近接樣盆的外側(cè)；顆粒小的巖屑動能較小，靠近接樣盆的內(nèi)側(cè)，有時緊貼振動篩布流下。眾所周知，較大的巖屑內(nèi)存在著一定的假巖屑，較小的巖屑真實性較高，這就要求我們采用二分法或四分法撈取巖屑時首先要選取靠近振動篩一側(cè)的巖屑，并且每撈取一次巖屑要清理接樣盆，以防混樣。這樣有助于辨別每包巖屑砂泥巖百分比變化情況，以便我們更好的區(qū)分巖性分界面，必要的時候可以借助放大鏡。至于鉆井液性能特別是粘度和切力對正確取樣的影響還有待進一步研究。

自動撈取巖屑在理論上具有一定的可行性。其中一種方法就是在大振動篩下接一小振動篩，其寬度為大振動篩布的三分之一，然后下接接樣盆，定時沖洗即可。存在問題一是需要經(jīng)濟投入和場地的制約，二是具體實施過程中受上返巖屑量和均勻程度的影響。

另一個值得注意的問題是巖屑沖洗，前提是合理利用撈取工具，在這方面巖屑盆比巖屑筐更具優(yōu)勢。過度地沖洗巖屑對油氣顯示和顯示級別影響較大，相反地對地層巖性確定卻有好處。

3.3結(jié)合一些工具和手段對細小巖屑進行正確的描述

巖屑在剛清洗干凈后，就可以先簡單粗描一下，等曬干后再整體細描，遠觀顏色、近查巖性、參考鉆時、分層定名，觀察巖性百分比的變化。PDC鉆頭的特殊破碎機理導(dǎo)致鉆井巖屑非常細小，用肉眼觀察有一定的困難，可以借助于放大鏡。一般現(xiàn)場要挑有顯示的巖樣做熒光滴照、浸泡照等，而對于細小巖屑的含油氣實驗，要及時在巖屑還未曬干的情況下進行，油氣級別相應(yīng)提高一個檔次。在很難挑取的情況下，可以采取混合樣的方法代替，把盤中的砂樣多次晃動，去掉上面的大塊，直至下面基本為碎顆粒為止。同時，要注意如果鉆井液中混過原油，那么細小巖屑混樣滴照可能都會有一點點淡黃色或淺黃色光圈，要區(qū)分排除這方面的影響。再撈取巖屑的時候，結(jié)合觀察槽面是否有油氣顯示，鉆井液性能是否有變化等，這些也是綜合判斷是否進入油氣層的輔助手段。

3.4加強熒光錄井、氣測錄井技術(shù)，及時判斷油氣顯示

常規(guī)錄井過程中熒光發(fā)現(xiàn)和熒光級別的確定是采用PDC鉆頭鉆進時最困難的問題之一。首先要明白我們所稱的熒光顯示應(yīng)該是指巖屑被鉆頭破碎并被攜帶至井口，儲集層孔隙內(nèi)殘余油氣經(jīng)過處理后或未經(jīng)處理時在熒光燈下的具體表現(xiàn)。砂巖破碎的程度越低，對應(yīng)的巖屑含油級別越高；反之含油級別越低，甚至無顯示。被PDC鉆頭破碎的巖屑明顯偏小、偏細，相對而言發(fā)現(xiàn)油氣顯示的難度會增大。比如，中砂巖或粗砂巖以上的松散儲集層在井下表現(xiàn)為含油層系，經(jīng)過PDC鉆頭破碎，中途再經(jīng)過高溫鉆井液浸泡沖洗，其中的膠結(jié)物和所含油氣已經(jīng)完全溶解于鉆井液之內(nèi)，返回至地面會變成單個石英或長石小顆粒，不存在所謂的孔隙。此種情況下，即使采用有機溶液浸泡對比也不會有明顯的油氣顯示特征。只有那些組成顆粒較小，分選好，膠結(jié)較致密—致密或者灰質(zhì)膠結(jié)的儲集層在返回至地面仍然保持著片狀、塊狀或團塊狀，換句話說仍然保持有一定的孔隙，經(jīng)過壓碎滴照、浸泡，則可輕易地發(fā)現(xiàn)油氣顯示。

跟隨綜合錄井儀的井要判斷油氣顯示則容易得多。如果排除地層向井筒內(nèi)氣體流動的影響，單就井筒內(nèi)被破碎的儲集層而言，巖屑被破碎的程度越高，原儲藏在孔隙中的油氣進入鉆井液內(nèi)的量就越大，反映到氣測錄井上就表現(xiàn)為全烴升高，各組分的絕對含量值隨著升高。但是，無論是使用牙輪鉆頭還是PDC鉆頭，各組分的相對含量不會有明顯的差異。

采用綜合錄井的氣測值一般可以區(qū)分巖性界面。泥巖的氣測值曲線往往是一條平直的基線，而在即將鉆穿下伏儲集層時（特別是有油氣顯示的儲集層）時，上覆泥巖段的氣測值曲線會有一個緩慢推高的過程。一旦儲集層被打開，這種平緩的推升趨勢會被打破，出現(xiàn)突然升高的現(xiàn)象，這時我們可以認為鉆入儲集層。同一個儲集層內(nèi)如果是上油下水，在鉆遇下部水層時，氣測值曲線會有下降的趨勢，這時我們不應(yīng)該輕易地認為已經(jīng)進入泥巖地層。參考非烴組分氫氣和二氧化碳含量的變化，同樣可以確定下部的儲集層是水層，因為水層最明顯的特征就是氫氣和二氧化碳值明顯升高。

3.5充分利用地化錄井評價技術(shù)

地化錄井是分析泥巖有機質(zhì)豐度及生油成熟度、生油巖類型、臨界溫度的有力武器，同樣可用來分析儲集層內(nèi)的氣態(tài)烴、液態(tài)烴、及殘余重烴含量。同一油田或同一區(qū)塊如果確定了油、氣、水層的評價基值區(qū)間，地化錄井對于地區(qū)的單井油、氣、水層評價會有重要的參考作用。采用PDC鉆頭鉆井的巖屑時，由于泥巖相對好挑樣，生油指標分析較可靠，但利用混樣來進行儲集層分析，無疑會給這種精密的儀器造成判斷失誤，從而引起錯覺，其結(jié)果往往不能令人信服。筆者認為，只要嚴格按操作規(guī)程，及時取細小混合樣仔細分析，分析結(jié)果可能有一定偏差，但再結(jié)合其它資料綜合分析，尋找出這一偏差系數(shù)進行系數(shù)校正，能將因巖屑細小對錄井資料的影響程度降低到最低限度，確保巖屑細小的錄井資料質(zhì)量。

3.6加強鉆井與地質(zhì)錄井的橫向協(xié)作

由于鉆頭、鉆井工藝、鉆具組合與地層的配置等因素影響，當振動篩后難以采集巖樣時，現(xiàn)場地質(zhì)師要認真分析原因。若是鉆具結(jié)構(gòu)、鉆頭選型不合理、泥漿攜砂能力差或振動篩網(wǎng)孔徑過疏等工程因素，則應(yīng)建議鉆井調(diào)整鉆頭類型、泥漿性能、更換篩布。

在PDC鉆頭條件下，巖屑的含油氣性判定還應(yīng)結(jié)合槽面油氣顯示進行。比如，洗樣時水面是否有油花、油膜，鉆井液槽面蒸汽和巖屑是否有油氣味（這就嚴格要求采集工取樣時要隨時觀察），震動篩上有無油花、氣泡，鉆井液蒸汽氣味是否有異常，有無油氣味，這些也是綜合判定是否進入油氣層的依據(jù)。

4、結(jié)束語

在了解認識PDC鉆頭鉆進條件基礎(chǔ)上，巖屑錄井關(guān)鍵是強化地層對比、錄井資料的綜合分析及巖屑的細致觀察、描述，應(yīng)采用干樣、濕樣、篩析觀察相結(jié)合，逐包進行熒光試驗的常規(guī)錄井方法。總之，扎實、認真、仔細的基礎(chǔ)工作和嚴格執(zhí)行各項錄井操作規(guī)程是我們作好各項錄井工作的基礎(chǔ)和前提，這一點對于PDC鉆頭條件下巖屑錄井工作顯得更加重要。只有提高地質(zhì)采集員和技術(shù)員的綜合素質(zhì)，加強其責任心，在巖屑錄井的每道工序、每個工作環(huán)節(jié)做到扎實、認真、細致，才能將因PDC鉆頭影響巖屑對錄井資料質(zhì)量的影響程度降低到最小限度，才能確保在現(xiàn)代鉆井技術(shù)條件下的地質(zhì)錄井資料質(zhì)量，確保石油鉆井地質(zhì)錄井工作不因鉆井技術(shù)的發(fā)展而被淘汰掉

第三篇：巖屑錄井操作規(guī)程_0

巖屑錄井操作規(guī)程

長慶錄井Z24隊 目 次

目

次...............................................................................................................................................................2 1 范圍.................................................................................................................................................................3 2 規(guī)范性引用文件.............................................................................................................................................3 3 錄井條件.........................................................................................................................................................3 4 錄井要求.........................................................................................................................................................3 5 錄井質(zhì)量.........................................................................................................................................................3 6 巖屑撈取.........................................................................................................................................................4 7 巖屑清洗.........................................................................................................................................................5 8 巖屑烘曬.........................................................................................................................................................6 9 巖屑裝袋.........................................................................................................................................................6 10 巖屑保管.......................................................................................................................................................7 11 巖屑熒光.......................................................................................................................................................6 12 巖屑描述.......................................................................................................................................................7

巖屑錄井規(guī)范 范圍

本標準規(guī)定了參數(shù)井、預(yù)探井、評價井、開發(fā)井巖屑錄井的內(nèi)容及方法。本標準適用于各類探井、開發(fā)井的巖屑錄井。2 規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。

SY/T 5788.3—1999 油氣探井地質(zhì)錄井規(guī)程 SY/T 6158－1995 油氣探井地質(zhì)資料錄取項目 Q/SY 128-2005 錄井資料采集與整理規(guī)范 Q/CNPC-CY 625—2002 巖屑錄井規(guī)程 3 錄井條件

3.1 不小于2m的洗砂儲水罐安置于錐體罐一旁，便于排污。

3.2洗砂樣用水管線接到洗砂儲水罐；冰凍期用蒸汽管線接到洗砂儲水罐。3.3鉆井工程應(yīng)保證兩部振動篩處于完好狀態(tài)，振動篩出口下設(shè)置取樣器位置。3.4 照明電供至地質(zhì)值班房和砂樣房，另拉專線為烘烤巖屑的烤箱供電。3.5 氣體鉆進條件下,應(yīng)在放噴管線的合適部位安裝取樣裝置。4 錄井項目

井深、鉆達時間、遲到時間、撈砂時間、層位、巖性、描述內(nèi)容、巖屑樣品。5 錄井井段及間距

5.1 錄井井段和間距按地質(zhì)設(shè)計執(zhí)行。設(shè)計中觀察錄井段分層界限上下20m應(yīng)取樣保存?zhèn)洳椤?/p>

5.2 現(xiàn)場錄井應(yīng)根據(jù)實鉆剖面的變化調(diào)整錄井間距，在非目的層鉆遇含油氣層及特殊地層應(yīng)加密取樣。

5.3 鉆井取心井段，應(yīng)正常進行巖屑錄井工作。

5.4 確保井深準確無誤，獨立建立鉆具登記表，且隨時與工程校對，每次下鉆、接單根、特別是倒換鉆具時必須核實鉆具長度與井深。6 錄井質(zhì)量

6.1 一般探井每次取干后樣品不得少于500g，區(qū)域探井應(yīng)取雙樣，重點探井目的層應(yīng)取雙樣，其中 500g用于現(xiàn)場描述及挑樣使用，另500g用于保存。6.2 巖屑的巖性與測井解釋的深度誤差要求 6.2.1 目的層小于2個錄井間距； 6.2.2 非目的層小于3個錄井間距。3 3 6.3 綜合解釋厚度大于5m的儲集層和分層界面為剖面符合率計算層數(shù)。6.4 巖屑剖面符合率，按下式計算。

剖面符合率計算公式：

X Ae＝—×100％

T 式中：

Ae—巖屑剖面符合率；

X—錄井圖符合綜合解釋剖面的層數(shù)； T—綜合解釋剖面的總層數(shù)。7 樣品的采集 7.1 遲到時間的確定 7.1.1 遲到時間測定要求

7.1.1.1 目的層之前200m及目的層，每100m實測一次遲到時間。

7.1.1.2 非目的層，井深在1500m前，實測一次遲到時間；1501～2500m，每500m實測一次遲到時間；2501～3000m，每200m實測一次遲到時間；大于3000m，每100m實測一次遲到時間；

7.1.1.3 每次進行實物遲到時間測定后，對理論遲到時間進行校正。理論計算遲到時間應(yīng)與實物遲到時間相對應(yīng)。

7.1.1.4 改變井身結(jié)構(gòu)時，及時測定遲到時間。使用錄井儀時應(yīng)依實測數(shù)據(jù)修正錄井儀提供值

7.1.1.5 巖屑遲到時間測定標志物應(yīng)為瓷磚片或染色巖屑。要求標志物的大小適中，不得堵塞鉆頭水眼。

7.1.2 遲到時間的計算

巖屑遲到時間 ＝ 循環(huán)周時間 － 鉆井液下行時間

循環(huán)周時間指從開泵到標志物大量返出的時間； 鉆井液下行時間 ＝ 井下鉆具內(nèi)容積 ／ 排量。

7.2 取樣時間的計算

7.2.1 正常情況下取樣時間的計算

取樣時間 ＝ 取樣深度鉆達時間 ＋ 遲到時間 7.2.2 非正常情況下取樣時間的計算 7.2.2.1 變泵時間早于取樣深度的鉆達時間

取樣時間 ＝ 鉆達時間 ＋ 新遲到時間

新遲到時間 ＝ 原遲到時間 · 變泵前的排量 / 變泵后的排量 7.2.2.2 變泵時間晚于取樣深度鉆達時間，而早于撈砂時間 取樣時間＝變泵時間＋(變泵前的取樣時間－變泵時間)· 變泵前的排量 / 變泵后的排量

7.2.2.3 巖屑上返途中，突然停泵時，應(yīng)記下停泵時間，這時的取樣時間應(yīng)向后順延。取樣時間 ＝ 原取樣時間 ＋ 停泵時間 7.3 取樣位置

7.3.1 在振動篩下或架空槽擋板前的固定位置取樣。

7.3.2 氣體鉆進條件下,應(yīng)在放噴管線的合適部位安裝取樣裝置。

7.3.3 根據(jù)實際情況確定取樣位置，在同一鉆井條件下，取樣位置必須相同。7.4 樣品的采集方法

7.4.1 應(yīng)按錄井間距和遲到時間準確無誤撈取巖屑。

7.4.2 樣品數(shù)量較少時，全部撈??；數(shù)量較多時，采用二分、四分法在砂堆上從頂?shù)降兹樱艚訕悠魑吹綋迫r間已滿，應(yīng)將已接巖屑縱向二等分后去掉一半繼續(xù)接樣；每次取樣后，應(yīng)清理余下樣品。

7.4.3 每次起鉆前，井深尾數(shù)大于0.2個取樣間距，應(yīng)撈取巖屑，標明井深，并與下次鉆至取樣點所撈的巖屑合為一包。

7.4.4 若遇特殊情況，井內(nèi)巖屑未能全部返出，應(yīng)在“交接班記錄”上標注清楚，在下次循環(huán)鉆井液時補??；當不能補取出巖屑時應(yīng)在有關(guān)記錄中注明原因。7.4.5 鉆井取心井段，應(yīng)正常進行巖屑樣品的撈取。7.4.6 井漏取樣

7.4.6.1 滲漏時，要根據(jù)漏速的大小校正遲到時間，確保準確取樣；

7.4.6.2 當出口失返時應(yīng)立即停鉆，進行堵漏正常后，繼續(xù)取樣；若仍不能正常取樣,要在相關(guān)記錄中注明原因。8 樣品的清洗

8.1 樣品的清洗應(yīng)充分顯露巖石本色，以不漏掉油氣顯示、不破壞巖屑及礦物為原則。8.2 水基鉆井液鉆井的巖屑應(yīng)使用潔凈的清水進行清洗；油基鉆井液鉆井的巖屑應(yīng)采用柴油、洗滌劑、清水進行清洗。

8.3 巖屑清洗方法分淘洗和漂洗，前者適用于密度大的巖屑，后者適用于密度小及軟的巖屑。

8.4 清洗巖屑時，應(yīng)注意觀察油氣顯示，如：油味、油花、氣泡、油砂、瀝青等。8.5 巖屑倒在篩子里淘洗時，篩子下面應(yīng)用取樣盆接收漏下的散砂。8.6 取樣盆充滿水后應(yīng)靜止片刻，然后輕輕把水倒掉，收集懸浮的砂粒。

8.7 漂洗密度小的輕、軟或巖屑時，巖屑倒入取樣盆后加水到接近盆口，然后輕微攪動，慢慢傾倒，反復(fù)幾次即可。

8.8 洗樣用水要清潔，不允許油污和高溫。9 巖屑熒光

9.1 巖屑洗凈后應(yīng)按設(shè)計要求立即濕照、滴照，肉眼不能鑒定的儲層巖屑，必須浸泡定級。發(fā)現(xiàn)真實的熒光顯示應(yīng)及時向技術(shù)負責人報告，滴照應(yīng)保存濾紙。

9.2 巖屑曬干(烘干)后，應(yīng)逐包進行干照和噴照，發(fā)現(xiàn)真實熒光顯示，應(yīng)及時匯報。9.3 對具有熒光顯示的巖屑，應(yīng)及時取樣做系列對比，定級。9.4 濕照、干照、噴照熒光顯示情況，逐項填寫在巖屑描述記錄上。10 樣品的干燥

10.1 環(huán)境條件允許應(yīng)采取巖屑自然晾干，并避免陽光直射，否則，可采取風干或烘烤干燥方法。

10.2 見含油氣顯示的巖屑嚴禁烘烤，只能自然晾干或風干，并把含油巖屑挑出來妥善包好。

10.3 用于含油氣實驗的儲層巖屑和進行生油條件分析的巖屑，不允許烘烤。10.4 烘烤巖屑應(yīng)控制溫度不大于110℃，嚴禁巖屑被烘烤變質(zhì)。

10.5 成巖性差的巖屑，應(yīng)先放在篩子里晾曬一段時間，然后再倒入盤內(nèi)烘干。10.6 烤干之前，不要翻動，以保持巖屑本色。11 樣品的整理、標識

11.1 干燥后的樣品應(yīng)及時裝入樣品袋及百格盒。11.2 樣品袋

標明井號、層位、井深、袋號、取樣人姓名、日期，字跡要清楚。11.3 百格盒

11.3.1 正面應(yīng)白漆涂底，用繪圖墨水進行標注，格式如下：

×××井，層位××，井段××××～××××m，第××盒

11.3.2 樣品按取樣深度依次從左到右，從外向內(nèi)(涂漆一側(cè))裝入巖屑盒。每5格均需標明井深。

11.3.3 數(shù)量裝入每格的85% 即可，以利于觀察和搬運。

11.3.4 發(fā)現(xiàn)少量特殊巖性或礦物，應(yīng)用小塑料袋裝好，標明深度，放回原處。11.3.5 取心井段，可放入代表該井深巖性的小塊巖心。11.4 巖屑盒

11.4.1 巖屑盒一側(cè)用白漆涂底，紅漆噴明井號等，格式如下： ×××井，層位××，井段××××～××××m，第××盒 11.4.1 巖屑入袋后按取樣深度依次從左到右，從外向內(nèi)(涂漆一側(cè))裝入巖屑盒。12 巖屑保管

裝盒的巖屑應(yīng)移入室內(nèi)妥善保管，防止日曬、雨淋、損壞和丟失，避免沾染油污。13 巖屑描述 13.1 描述方法：

13.1.1 應(yīng)在白天、室外，非陽光直射下描述曬干后去偽存真的巖屑；

13.1.2 應(yīng)采用大段攤開，宏觀細找，遠看顏色、近看巖性，參考鉆時，逐包定名； 13.2 具體要求

13.2.1 挑選真樣逐包定名，分段描述。

13.2.2 巖性鑒定應(yīng)干濕結(jié)合分辨顏色，對淺層松散巖屑要干描和軋碎描述結(jié)合，系統(tǒng)觀察辨認巖性，挑選巖樣，反復(fù)比較定名，準確分段。

13.2.3 巖性、顏色、含油氣性不同時，均要單獨分段描述。

13.2.4 對于標志層、標準層等特殊巖性，無論厚度大小，均應(yīng)單獨定名、描述，并照相存檔。

13.2.5 對于油氣水顯示段巖屑或含化石等特殊巖屑應(yīng)重點描述，并照相存檔。13.2.6 電測后，巖、電不符的層段，要復(fù)查巖屑，對巖性定名進行修正。

13.2.7 巖屑失真段，主要內(nèi)容描述之后，要注明其失真的程度及井段，用井壁取心資料或其它資料加以校正和補充。

13.2.8 不能定論的巖屑，要注明疑點和問題。13.3 巖屑描述內(nèi)容

13.3.1 巖性定名：按顏色（代碼見附錄A）、含油級別、巖性的順序進行巖石定名。13.3.2 顏色：描述干燥的新鮮面的顏色，并注意描述局部顏色變化情況。13.3.3 成分：描述主要和次要礦物，以及次生礦物的成分。

13.3.4 結(jié)構(gòu)：包括粒度、圓度、分選、結(jié)晶程度、晶粗大小、形狀特征以及相互關(guān)系、膠結(jié)物成分、膠結(jié)類型、膠結(jié)程度。

13.3.5 含有物：化石的類型、大小、豐富程度、完好程度及其分布狀況，斑點、斑塊、閉塊、結(jié)核的大小、成分、形狀、分布狀況。

13.3.6 物理化學性質(zhì)：硬度、斷口、光澤、氣味、可溶性、水化膨脹和可塑性、可燃性、含灰質(zhì)或白云質(zhì)情況。

13.3.7 含油情況：合油面積、含油產(chǎn)狀、飽滿程度；原油性質(zhì)（輕質(zhì)油、油質(zhì)較輕、油質(zhì)較稠、稠油）、油味（濃、較濃、淡、無）、滴水情況（不滲、微滲、緩滲、滲）、熒光顯示情況。含油級別的劃分見附錄B。13.3.8 裂縫及溶孔發(fā)育情況

根據(jù)巖屑中次生礦物種類、含量、大小、結(jié)晶程度，對斷裂縫發(fā)育情況進行描述。巖屑中見到溶孔的，要描述溶孔的分布及密集程度。13.3.9 取得薄片鑒定的分析成果后要及時補充、修正巖屑描述。

第四篇：綜合錄井鉆頭選型與評價方法探討

綜合錄井鉆頭選型與評價方法探討

時間：2003-11-3 0:45:51 來源：江漢石油管理局測井工程處 作者：李光華* 石 泓 閱讀35次

摘要 本文通過探討優(yōu)選鉆頭類型和進行鉆頭選型評價，提出了綜合錄井鉆頭選型與評價技術(shù)服務(wù)方法，并在青海S9井、渝東鄂西HJ1井進行了應(yīng)用嘗試，為全面推廣應(yīng)用綜合錄井技術(shù)開拓了新的技術(shù)思路。本文詳細探討了綜合錄井鉆頭選型與評價技術(shù)服務(wù)方法，旨在學習和借鑒國內(nèi)外同類先進技術(shù)，提高綜合錄井服務(wù)水平，擴大現(xiàn)有的綜合錄井服務(wù)范圍，爭取在優(yōu)化與最優(yōu)化鉆井服務(wù)方面早日趕上國內(nèi)外先進水平。

主題詞

綜合錄井

鉆頭 地層

評價

前 言

綜合錄井經(jīng)過多年的推廣應(yīng)用以后，氣測錄井、鉆井工程錄井、鉆井液錄井和地壓檢測服務(wù)都得到了長足發(fā)展，其部分服務(wù)技術(shù)已達到國內(nèi)同類技術(shù)先進水平，優(yōu)化與最優(yōu)化鉆井服務(wù)工作也已全面鋪開。優(yōu)選鉆頭類型和進行鉆頭選型評價是綜合錄井優(yōu)化鉆井服務(wù)的重要內(nèi)容之一，是綜合錄井隊服務(wù)水平上升到中、高級水平的一種能力表現(xiàn)。

一、鉆頭選型

根據(jù)地層可鉆性選擇鉆頭，可以取得鉆速高、進尺多、成本低、井下鉆頭異常終結(jié)概率低的效果。為此，人們建立了地層可鉆性與鉆頭類型的關(guān)系。地層的可鉆性習慣于用地層可鉆性級值Kd表示，并通過測錄井資料直接求取，現(xiàn)場實施方便、快捷，比傳統(tǒng)的巖心分析成本低、連續(xù)性好。

鉆頭選型，首先了解國內(nèi)鉆頭生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的鉆頭系列、品種與市場情況，然后依據(jù)測錄井資料確定所研究地層的可鉆性級值，再依據(jù)地層可鉆性級值選取合理的鉆頭類型。

我國石油鉆井現(xiàn)場上，常用的鉆頭多為三牙輪鉆頭（牙輪鉆頭中的一種）和PDC鉆頭（金剛石鉆頭中的一種），本文就此展開討論。1．三牙輪鉆頭選型

（1）三牙輪鉆頭系列與類型

國際鉆井承包商協(xié)會(IADC)，對任一三牙輪鉆頭都用四位數(shù)的IADC編碼來描述其系列與類型等特征。

（2）三牙輪鉆頭可鉆性級值

地層可鉆性級值Kd的原始定義是以三牙輪鉆頭為參照的。確切地說，地層可鉆性級值Kd是三牙輪鉆頭的可鉆性級值，但現(xiàn)場上人們習慣稱之為牙輪鉆頭可鉆性級值。

目前, 國內(nèi)外專家將三牙輪鉆頭可鉆性級值Kd分為1—10級，用以表示地層硬度，并稱之為地層級別。地層可鉆性級值Kd與地層級別劃分標準見表1。

為方便現(xiàn)場使用，結(jié)合國內(nèi)鉆錄井專家的意見，筆者將表示地層軟硬程度的地層級別劃分為三類：Ⅰ-S---軟地層、Ⅱ-M---中（中等硬度）地層、Ⅲ-H---硬地層，以后的鉆頭選型將以此為標準。

2.PDC鉆頭選型

（1）PDC鉆頭系列與類型

據(jù)PDC鉆頭自身特性，主要用于軟--硬大段均質(zhì)地層、易斜地層、鉆高溫井與取心鉆進等。對于PDC鉆頭系列與類型的定義與編碼國內(nèi)外都比較混雜，本文以江鉆股份和川克公司PDC鉆頭系列與類型來進行研究。

（2）PDC鉆頭可鉆性級值

對于PDC鉆頭，其地層可鉆性級值Kdpdc與牙輪鉆頭的可鉆性級值Kd存在如下關(guān)系，見表2。

3．確定地層可鉆性級值的測錄井方法

確定地層可鉆性級值的測井方法是用聲波測井資料求取，錄井方法是利用dc指數(shù)直接求取，可鉆性級值Kd或Kdpdc的算法詳見表3。從相關(guān)系數(shù)上看，式1、2、9相關(guān)性較好，現(xiàn)場上可用式2、9計算可鉆性級值。

計算從理論上講，利用綜合錄井Sigma值亦可計算所鉆地層的可鉆性級值，這里不再推導(dǎo)，Sigma值、dc指數(shù)與地層硬度對應(yīng)關(guān)系見表4。

二、應(yīng)用嘗試

實例一：柴達木盆地S9井

S9井巖性組合為砂泥巖互層，該井鉆頭剖面設(shè)計詳見表 5，實際鉆進鉆頭剖面詳見表6。由表6可以看出：

硬質(zhì)合金取心鉆頭并不適用于S9井區(qū)，相比之下PDC取心鉆頭則要好一些，單支PDC取心鉆頭可取得200m進尺；

J22（HA527）鉆頭比較適用于該地區(qū)地層，鉆時為10-20min/m，單支鉆頭進尺可達400-800m。

井深1618.94m更換硬質(zhì)合金鉆頭后，取心鉆進速度明顯變慢，鉆時由上部PDC鉆頭的50-60min/m升至140.5min/m.。分析比較后，錄井隊建議井隊更換成PDC取心鉆頭后，鉆時平均為59min左右，鉆速提高近2倍，效果相對較好。

實例之二：渝東鄂西HJ1井

HJ1井是由一口海相探井。該井地層可鉆性級值見表7。

根據(jù)YD3井與MA1井鉆頭使用情況、聲波時差與地層可鉆性級值，預(yù)測出HJ1井鉆頭剖面，詳見表8。

HJ1井鉆頭現(xiàn)場使用情況詳見表9。

HJ1井鉆頭使用情況評價詳見表10。HJ1井與YD3-1井鉆頭使用對比見表11。

鉆頭選型結(jié)果優(yōu)劣評價最終要看現(xiàn)場正常應(yīng)用效果。

從表9可以看出: HJ1井鉆頭選型與地層級別對應(yīng)較好，與鄰井YD3-1井鉆頭使用參數(shù)對比,無論鉆頭進尺還是機械鉆速都要優(yōu)于YD3-1井；相對YD3-1井直徑為444.5mm、311.1mm、215.9mm鉆頭的ED分別是0.42、0.61、0.41,均小于1。因此，HJ1井鉆頭選型比較成功。另外，值得一提的是志留系地層鉆頭選用問題，地層級別為高硬地層，HA617鉆頭鉆速有所減慢，鉆時、dc指數(shù)與Sigma值出現(xiàn)“臺階”式增長，增長率>20%，結(jié)合預(yù)測表筆者認為選用HA637或HA737可能會更好。

綜上所述，HJ１井鉆頭預(yù)測剖面具有鄂西海相地層的代表性，可作為該地區(qū)的典型鉆頭剖面。結(jié) 論

1．綜合錄井隊提供鉆頭選型及評價服務(wù)是較好可行的，而且是綜合錄井優(yōu)化鉆井服務(wù)技術(shù)優(yōu)勢的一個突破口。

2．鉆頭選型及評價服務(wù)現(xiàn)場工作重點是：錄井前，收集相關(guān)資料，預(yù)測鉆頭剖面；錄井中，分析地層可鉆性級值、地層級別，評價選型的合理性；完井后，綜合測錄井資料，確定地層鉆頭剖面。

?李光華 男，1964年8月生，高級工程師，1987年畢業(yè)于江漢石油學院鉆井專業(yè)，現(xiàn)在江漢油田從事綜合錄井資料解釋工作。

第五篇：綜合錄井技術(shù)

綜合錄井技術(shù)廣泛應(yīng)用于油氣勘探活動中的鉆探過程。它不僅在新區(qū)勘探過程中對參數(shù)井、預(yù)探井、探井有廣泛的應(yīng)用，而且對老區(qū)開發(fā)過程中的開發(fā)井、調(diào)整井的施工也有著十分明顯的作用。由于綜合錄井技術(shù)是多學科、多技術(shù)集成的高新技術(shù)集合體，因此它在施工現(xiàn)場所獲取的大量參數(shù)、資料信息并不只是為單一用戶服務(wù)。也就是說：獲取的鉆井工程信息既可以供鉆井工程技術(shù)人員使用，也可以供地質(zhì)技術(shù)人員使用：同時，獲取的地質(zhì)信息也同樣為工程、地質(zhì)技術(shù)人員共同使用，這兩者是相輔相成、互為利用、資源共享的。

總體講，綜合錄井技術(shù)在油所勘探開發(fā)中大致有以下幾方面的應(yīng)用：

1． 利用綜合錄井開展地層評價

地層評價包括巖性的確定、地層劃分、構(gòu)造分析、沉積環(huán)境分析、巖相古地理分析及以單井評價為基礎(chǔ)進行區(qū)域?qū)Ρ取５貙釉u價是勘探活動的一項基礎(chǔ)工作。

在勘探過程中，利用綜合錄井收集的大量資料可以有效地進行隨鉆地層評價。綜合錄井使用MWD、FEMWD（隨鉆地層評價儀）獲取的電阻率、自然伽馬、中子孔隙度、巖石密度等資料，配合巖屑、巖心、井壁取心，泥（頁）巖密度、碳酸鹽含量等資料，參考鉆時、轉(zhuǎn)盤扭矩等參數(shù)變化可以建立單井地層剖面、巖性剖面及單井沉積相和巖相古地理分析。利用綜合錄井計算機系統(tǒng)的多井對比(Multiwell)軟件可以進行多達22口井的對比（圖3）。隨鉆進行小區(qū)域的地層對比，建立區(qū)域構(gòu)造剖面，據(jù)些進行隨鉆分析、及時修改設(shè)計、預(yù)報目的層、卡準取心層位和古潛山頂面、確定完鉆井深。2． 進行油氣資源評價

油氣資源評價是勘探活動中最主要的工作之一。油氣資源評價的好壞直接關(guān)系到勘探效果。資源評價搞的好，有利于提高勘探的成功率和效益，減少探井鉆探口數(shù)，有助于加快勘探的步伐，從而具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

綜合錄井配套的各種技術(shù)和儀器設(shè)備可以在現(xiàn)場提供從單井油氣層的發(fā)現(xiàn)、解釋到儲層的分析、評價，生油層的生油資源評價等一整套手段和方法，在鉆探現(xiàn)場及時、準確地進行油氣資源評價。從單井評價 到區(qū)域評價都可以快速進行并能及時作出評價報告，供石油公司使用。

1）及時、準確發(fā)現(xiàn)油氣層

發(fā)現(xiàn)油氣層是資源評價的基礎(chǔ)。綜合錄井技術(shù)使用了多種方法來檢測、發(fā)現(xiàn)鉆井中油氣顯示，在一般的巖屑錄井、巖心錄井、熒光錄井的基礎(chǔ)上，綜合錄井使用氣測錄井包括定量脫氣分析、巖屑殘敢分析、VMS真空蒸餾脫氣分析、巖石熱解分析、定量熒光分等方法及時有效、準確地發(fā)現(xiàn)油氣顯示。特別是ALS－2型綜合錄井儀分析菘靈敏度已達10 ,組分測量從C1到C5,整個分析服周期僅需1min ,大大增加了氣測靈敏度采樣密度,有利于薄層、微弱油氣層的發(fā)現(xiàn)。由于使用了ＱＦＴ（Quantitative Fluorescence Technique）熒光定量分析技術(shù)和QGM（quantitative Gas Measurement）定量脫氣分析技術(shù)使油氣層的檢測由過動定性檢測發(fā)展到定量檢測，大大提高了油氣層發(fā)現(xiàn)率和解釋精度。0 除了上述方法外，綜合錄井還采集有鉆井液、電阻率、溫度、流量、泥漿池體積等參數(shù)進行井下流體的分析、判斷，以發(fā)現(xiàn)油氣顯示。2）油氣層解釋

利用綜合錄井技術(shù)不僅可以快速、準確地發(fā)現(xiàn)油氣顯示，而且還可以利用自身的手段進行油氣層的綜合解釋，大大提高了現(xiàn)場資料的運用效果。

綜合錄井使用巖屑（巖心）含油顯示描述、熒光觀察、熱解色譜、分析資料、鉆井液性能變化情況與計算機應(yīng)用程序庫的氣測解釋軟件的皮克斯勒法、三解形法、比值法、烴濕度法（Wh ,Bh,Ch),對發(fā)現(xiàn)的油氣顯示進行綜合解釋，在實際生產(chǎn)中取得了很好的效果。3）儲集層評價

綜合錄井在鉆井施工現(xiàn)場利用巖屑、巖心描述（包括視孔隙度、粒度、園度、分選、膠結(jié)類型、膠結(jié)物、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等參數(shù)的描述）對儲集層的儲集空間、油氣運移通道等儲集條件進行分析，充分利用P－K儀測量孔隙度、滲透率、含油飽和度，利用地化錄井儀測量TOC、（總有機炭）、STOC（殘余碳）、I h(氫指數(shù))、D（降解潛率）、Is（重烴指數(shù)）、S t（總烴含量）等參籽確定儲層類型、含油級別、估算產(chǎn)能、現(xiàn)場計算單層油氣地質(zhì)儲量等。4）生油層評價

生油層評價實際是生油資源評價。綜合錄井使用熱解色譜地化錄井儀測量STOC（殘余碳）、TOC（總有機碳）、Ih、D、St、SS、S4（殘余碳加氫生成油量）等參數(shù)進行生油層的有機質(zhì)類型、成熟度、有機質(zhì)豐度、生油氣量、排烴量及生油潛力等參數(shù)的計算，總體評價生油資源。

5）單井油氣資源綜合評價

在上述四項工作基礎(chǔ)上，利用綜合錄井計算機系統(tǒng)應(yīng)用軟件對所鉆井的油氣層、生油層進行統(tǒng)計分析，對該井做單井綜合油氣資源評價，為用戶提供單井油氣資源綜合評價報告。在此基礎(chǔ)上，可以利用多井對比軟件進行橫向區(qū)域油氣資源評價，尋找有利的生油、儲油部位，直接指導(dǎo)勘探部署。由于評價報告來源于現(xiàn)場，故其所具有的及時性、準確性可大大加快勘探步伐，提高探井的成功率，節(jié)省勘探費用，具有良好的經(jīng)濟效益。3． 監(jiān)控鉆井施工

前面已經(jīng)談到，綜合錄井技術(shù)是鉆井工和和地質(zhì)錄井 合于一體的專業(yè)技術(shù)，因此，在鉆井施工中，綜合錄井技術(shù)的應(yīng)用也是非常廣泛的。

1）鉆井實時監(jiān)控

在鉆進中，綜合井實時采集諸如鉆時、鉆壓、懸重、立管壓田、轉(zhuǎn)盤扭矩、轉(zhuǎn)速、鉆井液性能等大量參數(shù)，并計算出地層壓力系數(shù)、泥漿水力學參數(shù)等。利用機系統(tǒng)進行實時屏幕顯示、曲線記錄，根據(jù)作業(yè)公司的施工設(shè)計，指導(dǎo)和監(jiān)督井隊按設(shè)計施工。如發(fā)現(xiàn)有異常變化則及時判斷，分析原因，提供工程事故預(yù)報，以使施工單位超前及時采取相應(yīng)措施，減少井下事故的發(fā)生,達到節(jié)約成本，提高鉆井效益的目的。多年來，錄井服務(wù)隊伍成功地預(yù)報了大量的鉆頭磨損程度、鉆具刺漏、井涌，井漏、遇卡、遇阻等事故預(yù)兆。其準確率幾乎達到100％，避免了大是經(jīng)濟損失，受到了各鉆井施工單位的歡迎。2）優(yōu)選參數(shù)鉆井，提高機械鉆速

優(yōu)選參籽鉆井是提高鉆井速度、加快勘探步伐的一項非常重要的技術(shù)，要實現(xiàn)科學鉆井，除了與勘探的正確部署有關(guān)外，還在于如何選擇合理的鉆井參數(shù)、鉆井液性能、水力參數(shù)，以提市鉆井機械鉆速。鉆井三要素即指鉆壓、轉(zhuǎn)速、排量。就是說這三個因素是提高機械鉆速的關(guān)鍵因素。以前參數(shù)的選擇是由人工[按和自的經(jīng)恰進行選擇，而今與綜合錄井技術(shù)配套的計算機軟件可根據(jù)鉆頭使用情況結(jié)合地層巖性特征實時地進行鉆井參數(shù)的優(yōu)選設(shè)計，選擇合理的鉆井參數(shù)，指導(dǎo)施工作業(yè)，可以有效的提高鉆井速度，縮短鉆井周期，節(jié)省鉆井費用，實現(xiàn)了科學打井的目的，加快了勘探進程。3）地層壓力監(jiān)測

鉆井施工的安全、油氣層的保護均與地層壓力有關(guān)。要實現(xiàn)安全鉆井和油氣層保護，關(guān)鍵在于合理的鉆井液性能參數(shù)，其中最主要的參數(shù)是鉆井液密度。

鉆井過和中鉆井液密度的使用是由所鉆遇的地層巖性及地層壓力所決定的，也就是說，要實現(xiàn)鉆井安全，油層不被污染和壓死，就必須要實現(xiàn)鉆井過程中的井微液柱壓力與地層孔隙壓力的動態(tài)平衡。要實現(xiàn)這個目的，關(guān)鍵在于在施工過程中進行實時的地層壓力監(jiān)測，根據(jù)地層壓力變化情況，及時調(diào)整鉆井液性能，這就是綜合錄井在勘探中的另一個重要作用。

綜合錄井技術(shù)用于檢測地層壓力的方法主要有dc指數(shù)法、Sigma法、泥（頁）巖密度法，地溫梯度法、C2 ／C3 比值法。其中最常用的方法是dc指數(shù)法，而最簡單的方法為泥（頁）巖密度法。

在現(xiàn)場的實際應(yīng)用中則是幾種方法同時使用，綜合評價才能有好的效果。

4]利用隨鉆測井技術(shù)為定向井、水平井施工服務(wù)

先進的綜合錄井技術(shù)配備有ＭＷＤ、ＦＥＭＷＤ 或ＬＷＤ。而綜合錄井今計算佩系統(tǒng)亦配置有隨機接收、處理ＭＷＤ（或ＦＥＭＷＤ、ＬＷＤ）信息的接口和軟件。利用它可以為定向井、水平井的施工提供監(jiān)測服務(wù)，保證定向中靶的成功。４．使用先進的計算機技術(shù)為勘探服務(wù)

計算機技術(shù)的高速發(fā)展為綜合錄井技術(shù)增添了強有力的技術(shù)支持，為油氣勘探提供了更為廣泛的服務(wù)。目前，綜合錄井使用的計算機軟件有Unix、Windows、Dos6.0、等操作系統(tǒng)，Novell-ware網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、Borland C++ 語言、WITS數(shù)據(jù)傳輸格式。硬件以SUB Space Station2(Halliburton SDL-9000L)、SUN Space Station5(Inteq.Drillbyte)、Compaq486(GeoservicesALS-2)、Compaq586(petron MK-9)作為運行環(huán)境。利用數(shù)據(jù)終端網(wǎng)為地質(zhì)師、鉆井工程師、鉆井平臺司鉆、監(jiān)督及作業(yè)公司代表提供了遠程終端，并配備有豐富的應(yīng)用程序庫。不同用戶可以根據(jù)自身的需要從中心數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)進行處理、分析、指導(dǎo)鉆井施工、地層評價和油氣資源評價。同時將獲得的各種評價報告利用遠傳設(shè)備傳回基地。

目前由于服務(wù)觀念的改變，從原來的只為甲方服務(wù)成果，發(fā)展為向作業(yè)公司提供軟件工作平臺，方便石油公司和作業(yè)進行施工評價。如法國Geoservices公司開發(fā)的Geotop軟件和美國的Baker Huges inteq公司開發(fā)的Drillbyte,就為甲方設(shè)計了巖心、儲層評價、油藏描述、井控、鉆井時效分析、地層壓力評價以及地震、測井應(yīng)用、區(qū)域?qū)Ρ鹊溶浖追嚼眠@些軟件可以進行各種研究工作。

這些程序受到用戶的歡迎，泰國國家石油公司還用drillbyte系統(tǒng)建成了該公司的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，充分發(fā)揮了綜合錄井軟件功能的作用。5.國外綜合錄井技術(shù)發(fā)展趨勢

從開發(fā)/的新技術(shù)現(xiàn)狀看，現(xiàn)代泥漿錄井技術(shù)的發(fā)展趨勢可歸納以下五個方面：

（1）資料信息數(shù)據(jù)采集方面正在由定性向定量方面發(fā)展，使之更趨于準確反映地趟客觀情況（定量脫氣、定量熒光分析等）

（2）采集的資料信息數(shù)據(jù)向更及時、真正代表地層住處的方向發(fā)展；（3）采集的信息由過去比較單一向多種手段、多種信息方向發(fā)展；（4）數(shù)據(jù)處理解釋計算機系統(tǒng)由過去的功能低、運行速度慢的專用機向功能高、運行速度的現(xiàn)場工作站、軟件平臺方向發(fā)展，既可作為現(xiàn)場資料信息數(shù)據(jù)的監(jiān)控采集系統(tǒng)，又可供共享的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；（5）從組織形式看公司都已形成泥漿錄井技術(shù)服務(wù)為龍頭，新技術(shù)開發(fā)、儀器研制一體化的現(xiàn)代泥漿錄井技術(shù)服務(wù)公司。