淺談鄂爾多斯盆地PDC鉆井條件下的錄井技術(shù)

1、淺談鄂爾多斯盆地PDC鉆井條件下的錄井技術(shù)劉璐1,靳宇2(1.長慶錄井公司;2.長慶鉆井總公司摘要:PDC鉆頭鉆井在提高鉆井速度、降低鉆井成本的同時,但由于其特殊的破碎巖石機(jī)理,造成巖屑稀少、細(xì)小,甚至缺失,給以往的鉆時、巖屑錄井、油層判失帶來一定的困難,本文從PDC鉆頭給錄井帶來的負(fù)面影響方面入手,從而討論、研究其鉆井條件下的錄井方法,探索新技術(shù)和新方法。關(guān)鍵詞:PDC鉆頭;巖屑;鉆時;錄井;氣測錄井中圖分類號:P634TE142文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:10067981(201014007503鉆井行業(yè)PDC鉆頭的推廣和使用,提高了鉆井生產(chǎn)時效和速度,在鉆井生產(chǎn)中得到普遍使用,然而,這項(xiàng)新工

2、藝、新技術(shù)的使用,由于鉆出的巖屑極其細(xì)小,給地質(zhì)資料的錄取質(zhì)量帶來了較大的影響,如何在現(xiàn)有錄井技術(shù)裝備條件下,最大限度地減小這一影響程度,確保鉆井地質(zhì)錄井工作的順利進(jìn)行,如何在新的鉆井工藝技術(shù)條件下,確保地質(zhì)錄井資料質(zhì)量,提高巖屑錄井質(zhì)量,準(zhǔn)確描述地層的巖性、油氣性特征,成為現(xiàn)場錄井工作亟待解決的問題。本人就多年來錄井實(shí)踐,對細(xì)小巖屑產(chǎn)生的原因、對錄井的影響、巖性識別及錄井方法作了一些初步探討,以供現(xiàn)場錄井人員借鑒參考。1PDC鉆井對錄井的影響PDC鉆頭鉆進(jìn)給鉆井施工帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益,但其鉆井速度快,同時給現(xiàn)場常規(guī)錄井帶來了的影響主要表現(xiàn)為:1.1巖屑些小。真假巖屑的識別是巖屑描述的關(guān)鍵步驟

3、,PDC鉆頭高速進(jìn)行,由其獨(dú)特的破巖機(jī)理,使得破碎后的巖屑呈極小的顆粒,憑借常規(guī)的錄井方法很難判斷巖屑的真假。1.2PDC鉆頭鉆進(jìn)時巖屑特別細(xì)小,一部分融入泥漿內(nèi)造成巖屑撈取量很少,同時過細(xì)的巖屑給清洗工作帶來較大的困難,較難獲得真實(shí)的地層情況。1.3由于撈取巖屑量少,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(yán)重,造成常規(guī)地質(zhì)錄井油氣顯示級別普遍降低或看不到油氣顯示。1.4鉆時與巖性的對應(yīng)關(guān)系不明顯,利用鉆時曲線劃分巖性及分層不再準(zhǔn)確,使得依據(jù)傳統(tǒng)的輔助方法分層和確定巖性失去作用,造成現(xiàn)場錄井劃分巖性界面及巖性歸位困難。1.5由于巖屑樣細(xì)小,給巖屑描述增加了困難。巖屑的一些物理特征

4、,如結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物分布均不能表現(xiàn)出來,甚至給我們的判斷造成假象。1.6由于巖屑變得細(xì)小,增加了油氣顯示發(fā)現(xiàn)和評價(jià)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(dá)時間,通過震動篩濾去泥漿,在振動篩后撈取巖屑,用清水?dāng)嚢铔_洗后獲得巖屑實(shí)物。而在PDC鉆頭下泥巖為糊狀,疏松砂巖為分散的顆粒狀,非常細(xì)碎,部分細(xì)微顆?；烊肽酀{中不能及時在振動篩處分離,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(xì)碎顆粒容易漏失;如果現(xiàn)場取樣方法不合適,很容易造成真樣和油氣顯示的漏失,降低油氣層的發(fā)現(xiàn)率和剖面符合率。1.7由于鉆時快,加之遲到時間測定困難,造成巖屑不能及時

5、撈取、巖屑混雜對薄的地層不能及時反映。2造成巖屑細(xì)小、失真的原因PDC鉆頭的應(yīng)用造成巖屑細(xì)小、混雜,難以辨認(rèn),是目前現(xiàn)場錄井普遍面對的技術(shù)難題,本人就近幾年來的工作經(jīng)驗(yàn),從分析造成造成巖屑細(xì)小、混雜752010年第14期內(nèi)蒙古石油化工收稿日期:2010-04-06作者簡介:劉璐(1974,工程師,1998年畢業(yè)于大慶石油學(xué)研石油與天然氣地質(zhì)勘查專業(yè),現(xiàn)在川慶鉆探工程有限公司長慶錄井公司就職。的原因入手,為現(xiàn)場錄井工作提供必要的有益幫助。2.1地層因素。地層因素是造成鉆井巖屑細(xì)小的客觀因素。這一因素造成巖屑細(xì)小分兩方面;首先是所鉆地層巖層成巖作用較差,巖性膠結(jié)成松散顆粒狀,造成鉆井巖屑細(xì)小。其次

6、是所鉆地層巖性特別致密,而且埋藏又較淺,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(xì)小、甚至為糊狀。這種現(xiàn)象在本區(qū)塊部分區(qū)域延長組長2段地層比較明顯,該區(qū)延長組地層屬于湖盆三角洲沉積,儲層砂巖體較致密,鉆進(jìn)中返出的巖屑特別細(xì)小,難以辨認(rèn)。2.2PDC鉆頭的影響。PDC鉆頭破碎巖石的機(jī)理主要為剪切刮擠作用,其齒小,破碎巖石的方式為剪切刮擠作用,鉆出地層巖屑較細(xì)小,尤其是采用螺桿加轉(zhuǎn)盤復(fù)合鉆井方式,致使鉆出的巖屑特別細(xì)小,甚至有的巖屑成粉沫狀。2.3鉆井液性能的影響。目前鉆井隊(duì)為了提高鉆井速度,節(jié)約成本,普遍采用了低密度、低粘度的近似于清水的鉆井液鉆進(jìn),造成巖屑不能及時上返,在井底

7、不斷來回循環(huán),是巖屑細(xì)小、失真的主要原因。2.4鉆井參數(shù)的影響。影響鉆井巖屑顆粒大小的鉆井參數(shù)主要有鉆壓、泵壓和鉆盤轉(zhuǎn)速,從現(xiàn)場錄井觀察和分析中發(fā)現(xiàn),不適當(dāng)?shù)你@井參數(shù)會造成巖屑進(jìn)行重復(fù)性碾磨,而且在巖屑上返至井口過程中,由于鉆桿在井眼內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)扭動攪拌,對巖屑顆粒又進(jìn)一步破碎,造成返至井口的巖屑極其細(xì)小,難以辨認(rèn)。當(dāng)然,造成鉆井巖屑細(xì)小、失真的因素較多,可能是多方面因素綜合性影響的結(jié)果,不單是某一方面造成,所以我們要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,具體情況具體分析,確保地質(zhì)錄井資料的準(zhǔn)確。3錄井技術(shù)對策經(jīng)過多年的實(shí)踐證明,我認(rèn)為要搞好PDC鉆井條件下的錄井首先要重視常規(guī)錄井方法,其次要充分利用鉆井和錄井參數(shù)

8、,找出各個區(qū)塊的地層變化規(guī)律,并引進(jìn)新的技術(shù)手段,只有各方面充分結(jié)合,才能確保各項(xiàng)資料的完整性和準(zhǔn)確性。筆者就個人進(jìn)幾年的工作總結(jié)出一下幾點(diǎn)方法和經(jīng)驗(yàn),希望給大家能提供必要的幫助。3.1加強(qiáng)常規(guī)錄井的鉆時記錄。我們都知道,在常規(guī)鉆井條件下,鉆時的大小可以直接反映地層巖性的變化,即砂巖相對快鉆時、泥巖為慢鉆時。但在使用PDC鉆頭鉆進(jìn)的情況下,情況并非如此,所以我們要具體情況具體分析。一般來將,井深越淺,鉆時與的層的對應(yīng)關(guān)系越差,井深越深,對應(yīng)關(guān)系越好。本區(qū)塊使用PDC鉆頭在侏羅系以下的層中,鉆時基本上能夠正確反映地層的砂泥巖變化,砂泥巖鉆時變化較明顯,而在侏羅系以上的的層中這種規(guī)律就相對較差,這

9、主要是與該地區(qū)砂巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造有關(guān)。所以我們在錄井中也要適當(dāng)考慮鉆時錄井,要做到"高中求低,低中求高",即看鉆時的相對性,即使鉆時變化幅度很小,也要考慮巖性的變化,做到及時觀察巖屑,合理劃出地層界線。3.2使用正確的撈巖屑方式和洗巖屑方式。 正確的撈屑方式。PDC鉆頭破碎成的細(xì)小巖屑,經(jīng)振動篩振動作用,不同層位的巖屑混雜在一起并重新粘結(jié)或與泥餅粘結(jié),失去了巖屑本來面貌,所以我們在撈取巖樣是要利用砂樣盆連續(xù)采樣,并且每撈取一次巖屑要清理接樣盆,以防混樣。同時假巖屑一般顆粒較大,經(jīng)過振動篩之后較大顆粒的巖屑飛躍較遠(yuǎn),撈取巖屑時要盡量選取靠近振動篩一側(cè)的。 正確的洗屑方法。PDC

10、鉆出的巖屑較少,顆粒細(xì)小,有效成分含量少,嚴(yán)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,洗樣時應(yīng)盡量采用小水流,輕攪拌,稍微沉淀后倒去混水再換清水的辦法,防止細(xì)小的真巖屑在洗樣過程中流失。3.3及時測定遲到時間。遲到時間直接影響到巖性剖面,特別是在PDC鉆井速度較快的條件下,巖屑不能準(zhǔn)確撈取,將直接造成剖面符合率低。從長期的工作實(shí)踐中我們可以看到如果遲到時間與實(shí)際相差45分鐘,有可能造成巖電差45米,甚至更多,所以要經(jīng)常、及時的測定遲到時間,以保證撈砂時間的準(zhǔn)確性。3.4加強(qiáng)巖屑的挑樣工作。由于PDC鉆井造成巖樣細(xì)小且混雜;要想挑出細(xì)碎的含油巖屑是比較困難的,所以在進(jìn)行巖屑描述時,

11、我們可先左右擺動描樣盤,然后撥去上面大塊的巖屑,反復(fù)數(shù)次,直到下面露出真實(shí)的呈分散狀的巖屑,把這些砂巖在熒光燈下直照,就可以挑出含油的巖屑。3.5全面收集鄰井資料,做好鉆前預(yù)測。收集鄰井資料不僅要收集鄰井的地質(zhì)剖面圖,而且要收集鄰井的巖屑、巖心描述記錄,進(jìn)行縱橫向分析對比,總結(jié)出本區(qū)塊的巖性、油層分布及變化規(guī)律,對比計(jì)算出本井可能鉆達(dá)的油層位置以及可能出現(xiàn)的油氣層變化,做到心中有數(shù)。76內(nèi)蒙古石油化工2010年第14期3.6卡準(zhǔn)標(biāo)志層。鄂爾多斯盆地整個區(qū)塊標(biāo)志層比較穩(wěn)定,卡準(zhǔn)標(biāo)志層可對我們進(jìn)行地層對比提供必要的幫助?，F(xiàn)就本區(qū)塊主要標(biāo)志層簡要論述,本區(qū)塊主要有以下幾個標(biāo)志層:K3標(biāo)志層位于長63

12、頂,為長63與長62之分界,距長61底部約30-35m ,是控制長6的重要標(biāo)志層,厚度1m 左右,巖性為灰黃色水云母泥巖,電性特征為低電阻、低感應(yīng),尖刀狀高聲波時差、大井徑、高自然伽瑪,感應(yīng)與聲速曲線相對應(yīng)。K 4標(biāo)志層長61頂標(biāo)志層,為長6與長4+5之分界,距K5約40-45m 。巖性主要為黑色泥巖,厚度小于1m 。電性特征為高聲波時差、高自然伽瑪、較低電阻。特征不明顯,分布不穩(wěn)定。K5標(biāo)志層位于長4+5中部,出現(xiàn)3-5個厚度小于1m 的尖刀狀聲速、電阻曲線,巖性為黑色泥頁巖。電性為高聲波時差、低電阻及尖刀狀大井徑,為長4+51和長4+52的分界線。此外本區(qū)塊延安組煤層比較發(fā)育且相對穩(wěn)定,也

13、可以作為本區(qū)塊的標(biāo)志來進(jìn)行地層對比?？傊鶕?jù)測井、結(jié)合巖性特征、沉積旋回和小層厚度等進(jìn)行劃分,做到“先對大段,再對小段,旋回控制,參考厚度”等原則,可確保地層對比的準(zhǔn)確性。3.7加強(qiáng)隨鉆分析。現(xiàn)場錄井的優(yōu)點(diǎn)在于對現(xiàn)場各種地質(zhì)狀況能做到及時了解和掌握,可了解到后續(xù)工作如電測等所不能了解到的東西,所以在高速鉆進(jìn)的情況下,我們要加強(qiáng)隨鉆分析,邊鉆邊分析。隨鉆分析要做到縱橫向?qū)Ρ?橫向上對比主要確定:鄰井油層在本井是否存在,鄰井的油層、油水層在本井是否仍然為油層、油水層,砂體變化規(guī)律;縱向上對比本井油氣層是否變薄、缺失和增厚,是否與鄰井一致,通過縱橫向?qū)Ρ瓤梢詾榧追教峁┍匾默F(xiàn)場資料,同時也可為我們

14、現(xiàn)場準(zhǔn)確卡取油氣層提供有力的手段。3.8氣測錄井。氣測錄井是利用色譜儀直接測量地層含油氣的錄井方法,PDC 鉆頭對常規(guī)錄井鉆出的巖屑資料影響較大,但對氣測錄井幾乎沒有影響,相反,由于巖屑破碎充分,有利于氣體充分?jǐn)U散,更進(jìn)一步增加了氣測錄井儀器的靈敏度。如圖所示。從圖中我們可以看到泥巖的氣測值幾乎是一條平直的基線,而進(jìn)入油氣層段氣測值明顯升高。在本區(qū)塊利用氣測錄井相對較好,可以較準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)和識別油氣層,當(dāng)然,由于氣體向上運(yùn)移的速度比巖屑相對較快,所以在運(yùn)用氣測錄井時,要準(zhǔn)確測定、利用巖屑 和氣測的遲到時間,確保巖屑剖面和氣測值完全對應(yīng)。4結(jié)束語總之,在目前的鉆井條件下,要搞好錄井工作不能靠單一的錄井方法,而是要各種方法配合使用,采用多種手段,在實(shí)踐中探索和積累經(jīng)驗(yàn),不斷探索合理的錄井新手段,同時也要充分考慮鉆井的各種參數(shù),把鉆井參數(shù)用入到我們的錄井中,將會更進(jìn)一步提高我們的錄井質(zhì)量,另外,也要進(jìn)一步提高錄井人員的綜合素質(zhì),加強(qiáng)其責(zé)任心,才能將對錄井質(zhì)量的影響程度降低到最小限度,才能確保PDC 鉆井條件下的地質(zhì)資料質(zhì)量。參考文獻(xiàn)1艾池編著.聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭理論與實(shí)踐M .北京:石油工業(yè)出版社,1996.2張旭升.兩種最新型的PDC 鉆頭J.地質(zhì)與勘探,199