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1、提高PDC钻头的地质录井质量及PDC钻头地化录井方法探讨 近几年来，随着钻井行业PDC钻头的推广和使用，给现场地质录井和地化录井工作带来了很大的困难。我本人从事现场地质录井工作多年，一直为使用PDC钻头所带来的麻烦困扰。如何提高PDC钻头的地质录井质量，这是我一直在思考的问题。众所周知，PDC钻头对砂、泥岩地层钻时变化不大，钻井岩屑破碎，给地质录井的岩屑描述工作和油气层发现带来了很大影响，特别是地化录井的挑样工作已几乎无法正常进行。现场地质录井划分砂、泥岩地层的方法主要是依据钻井钻时的变化和砂、泥岩百分含量的变化来确定的，砂岩地层钻时快，泥岩地层钻时慢，这是多年的经验，而砂、泥岩百分含量的变化
2、表示新地层的出现。对于使用PDC钻头而言，砂岩、泥岩钻时变化不大或无变化，而岩性百分含量的变化也常常因为岩屑细碎而无法正确判断，因而造成了近几年来地质录井工作的剖面符合率下降和漏失油气层的现象时有发生。如何找出一种新的录井方法来提高PDC钻头的地质录井质量，是现场广大地质录井工作者所急待解决的问题。二方法构思：钻井PDC钻头的使用使得钻时录井失去了原来的重要意义，但对钻井岩屑中各成分的百分含量的变化无多大影响，仅使得录井岩屑更细碎、更难以辨认。现场不能准确判断地层岩性变化的原因是由于岩屑细碎和不能准确判断岩屑中砂、泥岩的百分含量，解决好准确判断岩屑中砂、泥岩含量的问题，也就基本解决了PDC钻头
3、的地质录井和地化录井问题。下面就本人的一些想法与大家一起探讨。现场地质录井对录井油气显示层荧光级别的确定是依据录井显示层含油岩屑CCL4浸泡后的荧光发光强度与标准荧光系列对比而进行判断的。那么，能否建立一种砂岩标准百分含量的实物岩屑样品供现场地质录井进行地层岩屑百分含量的对比呢？如果有了这样一个标准，并且模拟现场使用PDC钻头的岩屑样品，那么，大家就可能以这种标准来准确判断录井岩屑中砂岩百分含量的变化，并根据岩屑中砂岩百分含量的变化来及时判断地层变化和落实油气层显示了。三标准百分含量岩屑样品的配置方法：我的想法是建立一套砂、泥岩标准百分含量的实物岩屑样品，用纯砂岩和纯泥岩为标准样品，按一定重量
4、或体积百分比配制成一套1100%的实物砂、泥岩标准百分含量的岩屑样品，按一定数量级（如5%）配制，再根据钻井现场PDC钻头对录井岩屑的破碎程度，对标准纯砂岩、纯泥岩样品进行破碎，按需要配制的标准砂岩百分含量，用纯砂岩、纯泥岩样品混合，配制成一套PDC钻头砂、泥岩标准百分含量的实物岩屑样品。现场可利用实钻录井的岩屑样品与标准百分含量的岩屑样品进行对比，以准确判断录井岩屑中砂岩的百分含量，根据录井中砂岩百分含量的变化来正确判断地层变化，及时落实油气层。四标准百分含量岩屑样品的地化引用：现场地化录井对使用PDC钻头储集层的分析往往是采用通过分析岩屑样品混合样而进行的。如果有了这样一种标准，那么，根据
5、所称取的混合样品重量，再乘以岩屑样品中砂岩的百分含量，可计算出混合样品中纯砂岩的重量。在进行储集层混合样地化分析时，需消除混合样中泥岩对地化分析结果的影响，否则，混合样中的泥岩将对储集层地化分析结果造成影响，消除混合样中泥岩影响的方法如下：取某一层段岩性相对稳定的纯泥岩样品进行地化分析，以纯泥岩地化分析结果作为混合样中地化录井的泥岩影响值，当地层的泥岩岩性发生变化时，要及时进行纯泥岩样品的地化分析，并以纯泥岩样品的地化分析值来扣除混合样中泥岩对储集层地化录井分析结果的影响，这样才能得到储集层地化分析的真实结果。计算公式如下：混样中泥岩影响值=混样重（1-砂岩百分含量）/纯泥岩样品重量纯泥岩地化
6、分析值储集层地化分析值=混样分析值-泥岩影响值以上计算公式经推导后可转换为以下形式：S（混）=S（砂）*砂岩百分比+S（泥）*泥岩百分比。S表示地化分析参数（S0，S1，S2）由以上公式可以看出，混合样地化样品分析值由两部分组成：砂岩地化分析值*砂岩百分含量和泥岩地化分析值*泥岩百分含量。S（砂）=（S（混）-S（泥）*泥岩百分比）/砂岩百分比储集层地化分析值等于混合样地化分析值减去纯泥岩地化分析值与混样中泥岩百分含量的乘积后再除以混样中砂岩百分含量。无论任何百分含量的混合样品通过上述计算后，其地化分析值应与纯样分析地化值相同。这样既可完成用混合样对储集层的定量分析。在地化录井计算机程序中加入
7、纯样、混样区别，当输入为混样时，程序要求输入砂岩百分含量，并根据输入数据和纯泥岩地化分析值自动计算出地化录井的各种参数。但地化录井的砂、泥岩标准百分含量的岩屑样品需划分的更详细（如2%），这样才能更精确的计算出混合样中纯砂岩的重量，达到地化录井定量分析的目的。地化录井对精确度的要求很高，它是对单位岩石油气含量进行定量分析，目前，地化录井对混合样的分析仅能算是定性分析。本方法的使用，虽然仍未达到地化录井定量分析的精度要求，但它使用了百分含量对样品进行效正，较使用混合样进行分析有了较大进步，相信随着地质录井技术的进步和本方法的进一步完善，PDC钻头地化录井混合样定量分析法（本方法）将能够达到地化录
8、井定量分析的需要，满足地化录井技术的要求。五风险评价及方法使用：作为事业部甲方，很希望不投资或少投资，在不提高录井费用的情况下解决PDC钻头的地质录井质量问题，而本方法几乎无任何风险，也不需要多少投资，用以前钻井的岩心样品作纯砂岩、纯泥岩标准样品，即可配置出所需要的标准百分含量的实物岩屑样品。用本方法建立的标准百分含量实物岩屑样品，通过一段时间的对比使用后，现场录井人员即可掌握判断录井岩屑的百分含量，象掌握标准荧光系列的荧光级别判断一样，在以后的录井工作中，并不需要每包岩屑都进行对比即可准确判断出砂岩的百分含量。从根本上解决提高PDC钻头的地质录井质量及PDC钻头的地化录井方法问题。以上方法的
9、主要影响因素是人为对比误差，可能一段时间内地质录井和地化录井工作者在对岩屑百分含量的判断上仍存在一些误差，相信通过一段时间的对比后，这种误差会越来越小，从而达到从根本上解决提高PDC钻头地质录井质量和解决PDC钻头地化录井的方法。以上只是个人的一些想法，是否实用还有待于广大现场地质、地化工作者在实际录井中验证。 细小岩屑成因分析及在现有条件下如何确保地质录井资料质量 随着钻井工艺技术的飞速发展，一些节约钻井成本，提高钻井生产时效和速度的钻井新工艺、新技术在钻井生产中得到普遍使用，其中，高转速、低钻压加PDC钻头的使用就是一例。然而，这些新工艺、新技术的使用，钻出的岩屑极其细小，给地质资料的录取
10、质量带来了较大的影响；如何在现有录井技术装备条件下，最大限度地减小这一影响程度，确保钻井地质录井工作的顺利进行？已经是摆在钻井地质界有识之士共同探讨和面对的难题。如何在新的钻井工艺技术条件下，确保地质录井资料质量，笔者就多年来现场录井工作中观察遇到的情况及处理方法，从造成岩屑细小的原因分析，结合现场实际探讨解决细小岩屑录井的方法，以供我们现场地质录井中借鉴参考。l 一、形成钻井岩屑细小的原因分析：从现场录井观察中不难发现，造成钻井岩屑细小的原因主要有两方面的因素：（一）、地层因素：地层因素是造成钻井岩屑细小的客观因素。这一因素造成岩屑细小又分两方面；首先是所钻地层岩层成岩作用较差，岩性胶结成松
11、散颗粒状，造成钻井岩屑细小。例如：本区成岩作用较差的明化镇组、馆陶组地层，胡状集地区的沙三段储集层等，钻井返出至地面的岩屑均为分散状矿物颗粒，岩屑直径特别细小。其次是所钻地层岩性特别致密，而且埋藏又较浅，钻进中返出的岩屑也比较细小；这方面具有代表性的例子是陕甘宁盆地富县地区的中富1至中富5井在延长组地层的钻进中发生的，该区延长组地层属于湖盆三角洲沉积，储层砂岩体特别致密，钻进中返出的岩屑特别细小。（二）钻井工程因素：钻井工程因素是造成岩屑破碎细小的外部因素，也是主要因素，这一因素又大致可分为以下三个方面影响钻井岩屑的颗粒大小：1、钻头类型的影响。众所周知，不同的钻头类型钻进破碎岩石的机理也不同
12、。钻头大致分为刮刀、三牙轮、和PDC钻头三大类，其中，刮刀钻头适宜于钻松软地层，其破碎岩石的机理主要为剪切刮挤力，钻出的岩屑颗粒较大，多呈块状，但因其使用寿命短、耐磨性差、适用地层少现已基本被淘汰。现在现场用得较多的是牙轮钻头和PDC钻头两大类，牙轮钻头适宜于钻松软直到较硬的各类地层，其破碎岩石的机理以牙轮转动时对岩石的冲击压碎作用为主，以剪切刮挤作用为辅，所钻地层真岩屑大约大米粒大小，但因不同牙轮类型造成其使用时间寿命不同，其耐磨性也不同，且易发生掉牙轮等井下事故。PDC钻头破碎岩石的机理主要为剪切刮挤作用，以其高强度耐磨性、长时间的使用寿命以及不会发生掉牙轮等事故等优点而今在油田钻井生产中
13、得到广泛应用，特别是采用螺杆加转盘、低钻压的复合钻进方式，充分发挥了PDC钻头的优势，大大提高了钻井速度，但PDC钻头因其齿小，破碎岩石的方式为剪切刮挤作用，钻出地层岩屑较细小，尤其是采用螺杆加转盘复合钻井方式，其主要是靠PDC钻头的高速旋转，剪切研磨钻进，致使钻出的岩屑特别细小，甚至有的岩屑成粉沫状。在三类钻头中，PDC钻头钻出的岩屑最细小，因此对地质录井影响也最大。2、钻井参数的影响；影响钻井岩屑颗粒大小的钻井参数主要有钻压、泵压和钻盘转速，从现场录井观察和分析中不难发现，钻压大，钻头牙齿吃入地层的深度大，破碎得到的岩屑颗粒大；泵压低，对地层岩屑的冲刷破碎力小，钻头破碎的岩屑未被进一步破碎
14、，因此所钻岩屑颗粒较大；钻盘转速低，采用档车钻进(未加螺杆复合钻进),未造成钻头对已破碎岩屑的重复性碾磨和在岩屑上返过程中未受钻杆高速旋转的剧烈搅拌,致使返出的岩屑颗粒相对较大。相反，钻井钻压较低，钻头牙齿吃入地层的深度小，泵压高，对地层岩屑的冲击破碎力大，转速高（采用档车或档车钻进）,不仅会对已钻岩屑进行重复性碾磨,而且在岩屑上返至井口过程中,由于钻杆在井眼内高速旋转扭动搅拌,对岩屑颗粒又进一步破碎,造成返至井口的岩屑极其细小,在诸多钻井参数中,转盘转速高低对所钻岩屑颗粒影响最大,笔者曾在古云集地区云8井的钻探中亲身感受到这一影响的严重性。云8井是布署在古云集构造的一口重点探井，该井设计要求
15、从东营组底以上50米（即井深1950米开始录井），当时施工井队采用的是直径215.9mm的三牙轮钻头,钻压20吨,泵压16Mpa,钻盘转速档车(110转/分钟)快速钻进,钻时15-20分钟/米,钻至井深2300多米,地层已进入沙二上亚段,在震动筛上返出的岩屑仍成泥糊状,洗样后无论砂泥岩,均成粉沫状,我们与甲方人员分析认为,从已钻井资料来看,本区沙一段、沙二段地层成岩作用较好，岩性上不应形成这种状况，到正钻的邻井云7井调查，发现相距不远的邻井在相应层位也采用的三牙轮钻头钻进，然而捞取的岩屑颗粒呈米粒块状，一切正常，代表性较好，只是钻进采用的钻井参数除转速为档车外，其余参数均相近，钻时也为15-2
16、0分钟/米，后来，经过与井队协商，变档车为档车钻进，约30分钟后，震动筛上返出的岩屑一切正常，与邻井相似，且钻时仍为15-20分钟/米，并未变慢。后来分析发现，造成这一现象的原因除了转盘转速快，对已钻岩屑进行重复性碾磨外，转盘转速较高，扭矩较大，从指重表上显示加钻压20吨，但有一部分钻压加到了转盘上，加到钻头上的钻压远小于指重表上显示的钻压数值。3、钻井液性能的影响：钻井液性能对地层岩屑的破碎作用亦不能复视，在现场实践中，不难发现，每口井在钻上部地层时，钻进速度均较快，钻出岩屑极细小，这其中原因除了上部地层成岩作用较差，地层疏松外，很大一部分原因是因为井队普遍采用了低密度、低粘度的近似于清水的钻井液钻进，当钻井液密度、粘度升至一定程度时，钻出的岩屑颗粒也同时变大，钻进速度也变慢，
