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1、PDC 钻头钻进条件下常见地质录井问题的对策分析 作者：邹士雷 耿江波 转贴自： 点击数：2920 更新时间：2004-5-14 文章录入：admin 摘 要 本文提出了目前钻井中广泛使用 PDC 钻头给录井工作带来的影响，阐述了如何利用新的录井技术和方法解决岩屑捞取、岩性识别、界面划分、油气显示判别、现场综合解释等方面的问题，对 PDC 钻头钻井条件下的地质录井工作进行了对策分析。主题词 PDC 钻头 岩屑录井 气测录井 地化录井 定量荧光录井 岩性识别 钻具振动一问题的提出PDC 钻头因其良好的耐用性和高的钻井效率，近年来在钻井中广泛使用，因钻出的岩屑细小，使我们现有的录井分析方法对油气层
2、的准确判断带来一定的困难，与此同时原始的录井条件也制约了钻井技术的发展，如在探井目的层段，在设计中是不允许使用 PDC 钻头的，这样就影响了钻井进度，加大了勘探成本。解决 PDC 钻头下得录井问题是我们地质工作者的当务之急。在 PDC 钻头钻进条件下录井面临的困难是：PDC 钻头钻进时砂泥岩钻时差别不大，造成现场录井划分储集层困难;由于 PDC 钻头钻进时产生的岩屑细小，现场岩性识别有一定的困难;由于 PDC 钻头条件下岩屑细小，岩屑捞取时量少，再加上砂岩岩屑颗粒与泥浆接触充分和岩屑清洗时油气逸失严重，造成普通地质录井油气发现率降低;砂岩储集层厚度划分困难给油气显示归位造成一定困难。二、录井技
3、术的现状从现有的录井方法来看，地化录井过分依赖于岩屑，分析前处理环节多，气体成份损失多，对气显示层不太敏感，且对岩屑的准确捞取及挑样技术都有有较高的要求；而气测录井只能分析泥浆中的气体成份，它们仅是油气层中烃类组份的很少一部份，如遇到原油性质较重的油层这种录井方法有一定的局限性。定量荧光录井对岩屑中的轻质成份非常灵敏，油气层发现率非常高，但和地化录井一样过分依赖岩屑，且对岩屑样品的数量有较为严格的要求。所以这些录井方法在使用 PDC 钻头钻进情况下存在一定困难。各种录井方法综合利用是解决这些问题的途径之一，但是应该看到对于重点探井而言，由于设计要求上综合录井仪以及辅助录井手段，单纯从发现油气层
4、而言是没有问题的，只是剖面符合率却明显降低，而对于生产井等普通地质录井来说，单纯岩屑录井根本无法解决这些问题。从表中可以看出，以岩屑为分析介质的录井方式受 PDC 影响较大，而这些正是实现录井解释定量化的关键三、利用新录井技术解决 PDC 钻头录井问题近年来，录井技术发展迅速，由过去的人工劳动力型向仪器型、智能型转变，新的录井方法不断推出，对录井数据处理和分析能力不断加强。仪器分析和监测能力不断加强，如综合录井已经能够连续测量钻压、扭矩、泵冲、C1、C2、C3、CO2 等三十多项地质和工程参数，地化录井能够分析 S1、Toc、IH等十几项数据，如何运用好这些新技术、新方法对解决 PDC 钻头下
5、录井问题是至关重要的。1 解决岩屑捞取工艺问题岩屑捞取是地质现场录井的重要工作，也是其他录井手段（如地化录井）的基础。在 PDC 钻头下岩屑细如粉末，在捞砂过程中如冲洗过多，真岩屑大部分跑失，剩余的多是上部的掉快，若冲洗的不干净，岩屑又与泥浆混成一块，无法识别。要解决这个问题，需要改变现有的落后捞砂方式。胜利等油田已成功研制了自动岩屑冲洗机，可以根据岩屑大小选择不同的过滤筛网，以决定选取不同粒径的岩屑。该设备的使用，一方面降低了人力劳动强度，可避免打钻速度快来不及捞砂而造成岩屑资料漏失的情况，另一方面可提高捞砂准确度，实现定时定量。2 解决岩性识别问题由于钻出的岩屑较细，给我们的现场岩性识别造
6、成一定的困难。在砂岩和泥岩颜色差别较大的地层，可以通过颜色分布及变化来判断岩性，但对于砂岩和泥岩颜色差别不大的地层判断岩性困难较大，特别是遇到特殊岩性地层不容易发现。 可以利用显微镜对细小岩屑进行观察定性，或做成薄片在高倍显微镜下进行矿物成份的鉴别，可以解决岩性识别的问题。3 解决岩性界面划分问题以往在录井现场划分岩性界面主要是岩屑描述中岩性变化与钻时变化来确定，但 PDC 钻头使用后，岩屑和钻时变化表现均较弱，依此来划分岩性界面就不太可靠了。钻具振动分析技术在钻井过程中，钻具振动与钻柱及其组成部分的动力学特性有关。早在 60 年代，国际上就开始钻具振动问题的研究，并开发出各种检测仪器和解释技
7、术，用来指导安全钻井，可有效地防止钻具事故和钻井问题的发生。对于钻具振动的监测可通过安装在钻柱顶部的信号测量接头或使用专门的 MWD 工具来获取井下钻具的动态信息。对钻具振动的监测和分析，可实现卡钻的监测，钻头磨损的监测和对钻柱谐振和钻具偏转现象的识别等，从而能及时调整钻井参数，减少钻柱故障，优化钻井过程，提高钻井效率。在旋转钻井中，钻头的破岩作用使岩石在破碎时产生声波发射现象。这实际上是岩石应变能以弹性波方式快速释放，其中一部分能量通过钻柱作为传播介质以微振动的方式传至地面。如果在地面安装合适的传感器和测量系统，可实现对岩性的快速识别。即用钻柱应力波频谱分析方法识别岩性，这是钻具振动分析的应
8、用方向之一。在综合录井仪器中，与钻具有关的参数主要有钻压、扭矩、大钩负荷等，正钻地层岩性发生变化时，这些参数都会产生不同的变化。例如不同地层扭矩波动变化幅度不同。通过研究，发现砂岩地层扭矩变化较为频繁，幅度较大，而泥岩地层则较为稳定。我们完全可以利用这种特性解决岩性界面划分问题。,经分析证实，该段为一砂岩薄层。随钻测量技术：七十年代后期迅速发展起来的随钻测量技术，最初用来帮助定向钻井，现在也是一种有效的地层评价工具。用于定向钻井的称 MWD（随钻测量），用于地层评价的称为 LWD（随钻录井，或 FEMWD-地层评价随钻测量系统）。随钻测量系统由井下传感器组件，数据传输或井下记录装置与地面检测处
9、理设备组成，所有随钻系统应用紧靠钻头上部的传感器来测量钻井参数与地层参数。钻井期间测量的数据或存储于井下或实时传送到地面，综合了录井、测井的优点。MWD 一般都能测量井斜、方位、及工具面方向，有的还可测量环空温度、压力及井下钻压、扭矩等参数，LWD 除上述外还可以测量电阻率，自然伽玛，岩性密度，中子，声波等地层参数。LWD 技术已在胜利、大庆等少数油田的录井中开展试验探索性应用，取得了较好的效果。这项技术应用前景非常广阔，它能在最短的时间内监测到刚钻开地层的各项电性参数变化，反馈到地面计算机处理系统，可快速反演出地下的岩性、地层压力、油气显示等实时信息。4 解决油气显示识别问题气测录井技术气测
10、录井是在油田推广的最早的监测油气显示的录井技术，随着监测水平的不断提高，气测录井技术在不断完善和成熟，气测分析工艺和数据处理解释水平较为先进。在 PDC 钻井中对气测录井的影响最小，如何以此为基础，综合其他分析手段，开展现场综合解释，提高现场解释符合率是下一步的工作重点。地化录井及组份评价技术：岩石热解色谱分析技术是七十年代末发展起来的地球化学录井方法。它采用地化录井仪对岩屑、岩心、井壁取心样品进行热解色谱分析在钻井现场达到定量评价储集层中烃类含量的目的。从最初的油气水解释，原油性质判别、计算油气聚集量，到测定储油岩孔隙度、饱和度，进行单层产能估算，目前已被引入开发领域。利用地化录井技术检查油
11、井的开发现状、水淹现状、水驱油效果分析、残余油饱和度计算、残余油烃类组成研究等等，其应用效果越来越好，其技术优势得以充分体现。因 PDC 钻头使用，挑样较为困难，有时满足不了分析要求，使地化录井解释符合率降低。在这种情况下，地化录井采用了混样分析，通过做大量的分析试验，仍保持了较高的解释符合率。油气组分色谱分析技术是近年来发展起来的一种新的地球化学录井方法，它利用色谱方法把各个烃组份分离出来，得出从 C1、C2、C3各含量值，然后进行储油岩的评价。使地化录井分析精度更高了，在准确判断储油岩特性、排除岩屑污染和 PDC 钻头下油气监测方面有独到的优势。定量荧光录井技术定 量 荧 光 录 井 除
12、了 具 有 发 现 油 气 层 快 速 、 直 观 、 准 确 外 ， 对 油 气 性 质 精 细识 别 ， 以 及 它 对 于 轻 质 、 凝 析 成 分 的 准 确 捕 捉 是 其 独 到 之 外 ,是 值 得 推 广 应 用的 ， 今 后 将 深 入 研 究 其 应 用 领 域 ， 把 这 项 成 熟 而 高 效 的 录 井 技 术 更 好 地 应 用 于油 气 勘 探 与 开 发 中 。 现 场 录 井 中 ， 当 使 用 PDC 钻 头 或 上 返 岩 屑 十 分 细 碎 而 无 法进 行 挑 样 时 ， 可 用 混 合 样 代 替 挑 样 。 现 场 荧 光 录 井 中 ， 取 1
13、 克 混 合 样 用 10ml己 烷 萃 取 检 测 其 含 烃 浓 度 值 。对比发现，钻遇油气显示层时，挑样含烃浓度值较混和样高，地层含油丰度增多，二者强度值同时规律性增大，两条曲线具较好的对应关系，对于好的显示层（可能产油层），混合样含烃浓度值升高很大，这时，挑样含烃浓度通常为混合样的 3-5 倍。显示层混合样可以清晰的反映出来，解释时与其它录井方法共同识别显示层效果很好。钻井液地球化学录井技术我们知道，在钻头打开地下的油气层时，岩石被破碎后随钻井液一起上返，地层中的油气与钻井液融合在一起也一起上返。含油岩屑上过程中后经浆泥冲洗并与无油岩屑混杂，在经我们岩屑录井后，往往得到的只是很少的几
14、颗油砂，而这其中的油气只是钻开地层中的极少部分，大部份油气是和钻井液混合而去。如果在钻井现场有一种仪器可以连续分析钻井液中含有的有机质成份，观察有机质成份的变化情况，我们就可以最直接的了解地下油气层显示情况。而且分析钻井液可以完全排除捞砂、挑样等人为造成的破坏因素，并且它比气测录井更加灵敏，因为钻井液中的含油气量和气测录井用脱气器所采取的气量是无法相比的。利用钻井液分析的不仅仅是气态成份，我们要分析的是钻井液中的全部有机质成份，甚至包括它的残余碳成份。钻井液地球化学录井是利用一种有机质分析手段连续测量钻井过程中钻井液液的有机质成份的变化，达到发现油气层和定量评价油气层的录井方法。它的分析对象是
15、钻井液。因为是连续测量，除可以准确评价油气层外(不管采取任何钻井工艺)，它还可以排除钻井液添加剂和钻井混油等对油气显示判断的影响因素，可以看出，钻井混油后，含油气量急剧增加，其含量应当随继续钻进呈下降趋势，钻井液中的有机质含不会再有突变（除再次混油或加入钻井液添加剂），在这情况下如果钻到了油气层将不会影响我们进行准确判断。通过分析钻井液中的油气含量，可以弥补气测录井只能分析气体的不足。并与气测录井参数相结合进行快速现场解释。5 解决现场解释综合解释问题各种技术在录井现场推广使用，积累了各种类型的原始数据，如何综合利用各项参数进行地下地质情况进行准确的解释，建立起一套适合我油田应用的现场油地质专家解释系统，是我们下一步急需解决的问题。四、后记上述有些录井技术已经在现场录井中使用，也还有部分技术处在研究探索阶段。如随钻测量技术、钻井液地球化学录井技术还需要我们进一步做大量而细致的工作，以完善分析和解释体系。这就需要我们广大地质人员在不断探索、应用、研究的基础上，运用录井新技术、新方法解决现场录井中的难题，为油田勘探和开发做出贡献。
