PDC鉆頭鉆進(jìn)條件下常見地質(zhì)錄井問題的對(duì)策分析

1、PDC鉆頭鉆進(jìn)條件下常見地質(zhì)錄井問題的對(duì)策分析 作者：鄒士雷 耿江波    轉(zhuǎn)貼自：    點(diǎn)擊數(shù)：2920    更新時(shí)間：2004-5-14    文章錄入：admin 摘 要 本文提出了目前鉆井中廣泛使用PDC鉆頭給錄井工作帶來的影響，闡述了如何利用新的錄井技術(shù)和方法解決巖屑撈取、巖性識(shí)別、界面劃分、油氣顯示判別、現(xiàn)場(chǎng)綜合解釋等方面的問題，對(duì)PDC鉆頭鉆井條件下的地質(zhì)錄井工作進(jìn)行了對(duì)策分析。主題詞 PDC鉆頭 巖屑錄井 氣測(cè)錄井

2、地化錄井 定量熒光錄井 巖性識(shí)別 鉆具振動(dòng)一問題的提出PDC鉆頭因其良好的耐用性和高的鉆井效率，近年來在鉆井中廣泛使用，因鉆出的巖屑細(xì)小，使我們現(xiàn)有的錄井分析方法對(duì)油氣層的準(zhǔn)確判斷帶來一定的困難，與此同時(shí)原始的錄井條件也制約了鉆井技術(shù)的發(fā)展，如在探井目的層段，在設(shè)計(jì)中是不允許使用PDC鉆頭的，這樣就影響了鉆井進(jìn)度，加大了勘探成本。解決PDC鉆頭下得錄井問題是我們地質(zhì)工作者的當(dāng)務(wù)之急。在PDC鉆頭鉆進(jìn)條件下錄井面臨的困難是：PDC鉆頭鉆進(jìn)時(shí)砂泥巖鉆時(shí)差別不大，造成現(xiàn)場(chǎng)錄井劃分儲(chǔ)集層困難;由于PDC鉆頭鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的巖屑細(xì)小，現(xiàn)場(chǎng)巖性識(shí)別有一定的困難;由于PDC鉆頭條件下巖屑細(xì)小，巖屑撈取時(shí)量少，再

3、加上砂巖巖屑顆粒與泥漿接觸充分和巖屑清洗時(shí)油氣逸失嚴(yán)重，造成普通地質(zhì)錄井油氣發(fā)現(xiàn)率降低;砂巖儲(chǔ)集層厚度劃分困難給油氣顯示歸位造成一定困難。二、錄井技術(shù)的現(xiàn)狀從現(xiàn)有的錄井方法來看，地化錄井過分依賴于巖屑，分析前處理環(huán)節(jié)多，氣體成份損失多，對(duì)氣顯示層不太敏感，且對(duì)巖屑的準(zhǔn)確撈取及挑樣技術(shù)都有有較高的要求；而氣測(cè)錄井只能分析泥漿中的氣體成份，它們僅是油氣層中烴類組份的很少一部份，如遇到原油性質(zhì)較重的油層這種錄井方法有一定的局限性。定量熒光錄井對(duì)巖屑中的輕質(zhì)成份非常靈敏，油氣層發(fā)現(xiàn)率非常高，但和地化錄井一樣過分依賴巖屑，且對(duì)巖屑樣品的數(shù)量有較為嚴(yán)格的要求。所以這些錄井方法在使用PDC鉆頭鉆進(jìn)情況下存在

4、一定困難。各種錄井方法綜合利用是解決這些問題的途徑之一，但是應(yīng)該看到對(duì)于重點(diǎn)探井而言，由于設(shè)計(jì)要求上綜合錄井儀以及輔助錄井手段，單純從發(fā)現(xiàn)油氣層而言是沒有問題的，只是剖面符合率卻明顯降低，而對(duì)于生產(chǎn)井等普通地質(zhì)錄井來說，單純巖屑錄井根本無法解決這些問題。從表中可以看出，以巖屑為分析介質(zhì)的錄井方式受PDC影響較大，而這些正是實(shí)現(xiàn)錄井解釋定量化的關(guān)鍵三、利用新錄井技術(shù)解決PDC鉆頭錄井問題近年來，錄井技術(shù)發(fā)展迅速，由過去的人工勞動(dòng)力型向儀器型、智能型轉(zhuǎn)變，新的錄井方法不斷推出，對(duì)錄井?dāng)?shù)據(jù)處理和分析能力不斷加強(qiáng)。儀器分析和監(jiān)測(cè)能力不斷加強(qiáng)，如綜合錄井已經(jīng)能夠連續(xù)測(cè)量鉆壓、扭矩、泵沖、C1、C2、C3

5、、CO2等三十多項(xiàng)地質(zhì)和工程參數(shù)，地化錄井能夠分析S1、Toc、IH等十幾項(xiàng)數(shù)據(jù)，如何運(yùn)用好這些新技術(shù)、新方法對(duì)解決PDC鉆頭下錄井問題是至關(guān)重要的。1             解決巖屑撈取工藝問題巖屑撈取是地質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)錄井的重要工作，也是其他錄井手段（如地化錄井）的基礎(chǔ)。在PDC鉆頭下巖屑細(xì)如粉末，在撈砂過程中如沖洗過多，真巖屑大部分跑失，剩余的多是上部的掉快，若沖洗的不干凈，巖屑又與泥漿混成一塊，無法識(shí)別。要解決這個(gè)問題，需要改變現(xiàn)有的落后撈砂方式。勝利等油田已成功研制了自動(dòng)

6、巖屑沖洗機(jī)，可以根據(jù)巖屑大小選擇不同的過濾篩網(wǎng)，以決定選取不同粒徑的巖屑。該設(shè)備的使用，一方面降低了人力勞動(dòng)強(qiáng)度，可避免打鉆速度快來不及撈砂而造成巖屑資料漏失的情況，另一方面可提高撈砂準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量。2             解決巖性識(shí)別問題由于鉆出的巖屑較細(xì)，給我們的現(xiàn)場(chǎng)巖性識(shí)別造成一定的困難。在砂巖和泥巖顏色差別較大的地層，可以通過顏色分布及變化來判斷巖性，但對(duì)于砂巖和泥巖顏色差別不大的地層判斷巖性困難較大，特別是遇到特殊巖性地層不容易發(fā)現(xiàn)。 可以利用顯微鏡對(duì)細(xì)小

7、巖屑進(jìn)行觀察定性，或做成薄片在高倍顯微鏡下進(jìn)行礦物成份的鑒別，可以解決巖性識(shí)別的問題。3             解決巖性界面劃分問題以往在錄井現(xiàn)場(chǎng)劃分巖性界面主要是巖屑描述中巖性變化與鉆時(shí)變化來確定，但PDC鉆頭使用后，巖屑和鉆時(shí)變化表現(xiàn)均較弱，依此來劃分巖性界面就不太可靠了。鉆具振動(dòng)分析技術(shù)在鉆井過程中，鉆具振動(dòng)與鉆柱及其組成部分的動(dòng)力學(xué)特性有關(guān)。早在60年代，國(guó)際上就開始鉆具振動(dòng)問題的研究，并開發(fā)出各種檢測(cè)儀器和解釋技術(shù)，用來指導(dǎo)安全鉆井，可有效地防止鉆具事故和鉆井問題

8、的發(fā)生。對(duì)于鉆具振動(dòng)的監(jiān)測(cè)可通過安裝在鉆柱頂部的信號(hào)測(cè)量接頭或使用專門的MWD工具來獲取井下鉆具的動(dòng)態(tài)信息。對(duì)鉆具振動(dòng)的監(jiān)測(cè)和分析，可實(shí)現(xiàn)卡鉆的監(jiān)測(cè)，鉆頭磨損的監(jiān)測(cè)和對(duì)鉆柱諧振和鉆具偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的識(shí)別等，從而能及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)，減少鉆柱故障，優(yōu)化鉆井過程，提高鉆井效率。在旋轉(zhuǎn)鉆井中，鉆頭的破巖作用使巖石在破碎時(shí)產(chǎn)生聲波發(fā)射現(xiàn)象。這實(shí)際上是巖石應(yīng)變能以彈性波方式快速釋放，其中一部分能量通過鉆柱作為傳播介質(zhì)以微振動(dòng)的方式傳至地面。如果在地面安裝合適的傳感器和測(cè)量系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)巖性的快速識(shí)別。即用鉆柱應(yīng)力波頻譜分析方法識(shí)別巖性，這是鉆具振動(dòng)分析的應(yīng)用方向之一。在綜合錄井儀器中，與鉆具有關(guān)的參數(shù)主要有鉆壓

9、、扭矩、大鉤負(fù)荷等，正鉆地層巖性發(fā)生變化時(shí)，這些參數(shù)都會(huì)產(chǎn)生不同的變化。例如不同地層扭矩波動(dòng)變化幅度不同。通過研究，發(fā)現(xiàn)砂巖地層扭矩變化較為頻繁，幅度較大，而泥巖地層則較為穩(wěn)定。我們完全可以利用這種特性解決巖性界面劃分問題。東濮凹陷白55井鉆至4052m處扭矩曲線的幅度呈現(xiàn)較大變化，并且持續(xù)了1分鐘,經(jīng)分析證實(shí)，該段為一砂巖薄層。 隨鉆測(cè)量技術(shù)：七十年代后期迅速發(fā)展起來的隨鉆測(cè)量技術(shù)，最初用來幫助定向鉆井，現(xiàn)在也是一種有效的地層評(píng)價(jià)工具。用于定向鉆井的稱MWD（隨鉆測(cè)量），用于地層評(píng)價(jià)的稱為L(zhǎng)WD（隨鉆錄井，或FEMWD-地層評(píng)價(jià)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)）。隨鉆測(cè)量系統(tǒng)由井下傳感器組件，數(shù)據(jù)傳輸

10、或井下記錄裝置與地面檢測(cè)處理設(shè)備組成，所有隨鉆系統(tǒng)應(yīng)用緊靠鉆頭上部的傳感器來測(cè)量鉆井參數(shù)與地層參數(shù)。鉆井期間測(cè)量的數(shù)據(jù)或存儲(chǔ)于井下或?qū)崟r(shí)傳送到地面，綜合了錄井、測(cè)井的優(yōu)點(diǎn)。MWD一般都能測(cè)量井斜、方位、及工具面方向，有的還可測(cè)量環(huán)空溫度、壓力及井下鉆壓、扭矩等參數(shù)，LWD除上述外還可以測(cè)量電阻率，自然伽瑪，巖性密度，中子，聲波等地層參數(shù)。LWD技術(shù)已在勝利、大慶等少數(shù)油田的錄井中開展試驗(yàn)探索性應(yīng)用，取得了較好的效果。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用前景非常廣闊，它能在最短的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)到剛鉆開地層的各項(xiàng)電性參數(shù)變化，反饋到地面計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，可快速反演出地下的巖性、地層壓力、油氣顯示等實(shí)時(shí)信息。4 

11、60;           解決油氣顯示識(shí)別問題氣測(cè)錄井技術(shù)氣測(cè)錄井是在油田推廣的最早的監(jiān)測(cè)油氣顯示的錄井技術(shù)，隨著監(jiān)測(cè)水平的不斷提高，氣測(cè)錄井技術(shù)在不斷完善和成熟，氣測(cè)分析工藝和數(shù)據(jù)處理解釋水平較為先進(jìn)。在PDC鉆井中對(duì)氣測(cè)錄井的影響最小，如何以此為基礎(chǔ)，綜合其他分析手段，開展現(xiàn)場(chǎng)綜合解釋，提高現(xiàn)場(chǎng)解釋符合率是下一步的工作重點(diǎn)。</P< p>地化錄井及組份評(píng)價(jià)技術(shù)：巖石熱解色譜分析技術(shù)是七十年代末發(fā)展起來的地球化學(xué)錄井方法。它采用地化錄井儀對(duì)巖屑、巖心、井壁取心樣品進(jìn)行熱解色

12、譜分析在鉆井現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到定量評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層中烴類含量的目的。從最初的油氣水解釋，原油性質(zhì)判別、計(jì)算油氣聚集量，到測(cè)定儲(chǔ)油巖孔隙度、飽和度，進(jìn)行單層產(chǎn)能估算，目前已被引入開發(fā)領(lǐng)域。利用地化錄井技術(shù)檢查油井的開發(fā)現(xiàn)狀、水淹現(xiàn)狀、水驅(qū)油效果分析、殘余油飽和度計(jì)算、殘余油烴類組成研究等等，其應(yīng)用效果越來越好，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)得以充分體現(xiàn)。因PDC鉆頭使用，挑樣較為困難，有時(shí)滿足不了分析要求，使地化錄井解釋符合率降低。在這種情況下，地化錄井采用了混樣分析，通過做大量的分析試驗(yàn)，仍保持了較高的解釋符合率。油氣組分色譜分析技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新的地球化學(xué)錄井方法，它利用色譜方法把各個(gè)烴組份分離出來，得出從C1、C2

13、、C3各含量值，然后進(jìn)行儲(chǔ)油巖的評(píng)價(jià)。使地化錄井分析精度更高了，在準(zhǔn)確判斷儲(chǔ)油巖特性、排除巖屑污染和PDC鉆頭下油氣監(jiān)測(cè)方面有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。定量熒光錄井技術(shù)定量熒光錄井除了具有發(fā)現(xiàn)油氣層快速、直觀、準(zhǔn)確外，對(duì)油氣性質(zhì)精細(xì)識(shí)別，以及它對(duì)于輕質(zhì)、凝析成分的準(zhǔn)確捕捉是其獨(dú)到之外,是值得推廣應(yīng)用的，今后將深入研究其應(yīng)用領(lǐng)域，把這項(xiàng)成熟而高效的錄井技術(shù)更好地應(yīng)用于油氣勘探與開發(fā)中?，F(xiàn)場(chǎng)錄井中，當(dāng)使用PDC鉆頭或上返巖屑十分細(xì)碎而無法進(jìn)行挑樣時(shí)，可用混合樣代替挑樣?，F(xiàn)場(chǎng)熒光錄井中，取1克混合樣用10ml己烷萃取檢測(cè)其含烴濃度值。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，鉆遇油氣顯示層時(shí)，挑樣含烴濃度值較混和樣高，地層含油豐度增多，二者強(qiáng)度

14、值同時(shí)規(guī)律性增大，兩條曲線具較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)于好的顯示層（可能產(chǎn)油層），混合樣含烴濃度值升高很大，這時(shí)，挑樣含烴濃度通常為混合樣的3-5倍。顯示層混合樣可以清晰的反映出來，解釋時(shí)與其它錄井方法共同識(shí)別顯示層效果很好。鉆井液地球化學(xué)錄井技術(shù)我們知道，在鉆頭打開地下的油氣層時(shí)，巖石被破碎后隨鉆井液一起上返，地層中的油氣與鉆井液融合在一起也一起上返。含油巖屑上過程中后經(jīng)漿泥沖洗并與無油巖屑混雜，在經(jīng)我們巖屑錄井后，往往得到的只是很少的幾顆油砂，而這其中的油氣只是鉆開地層中的極少部分，大部份油氣是和鉆井液混合而去。如果在鉆井現(xiàn)場(chǎng)有一種儀器可以連續(xù)分析鉆井液中含有的有機(jī)質(zhì)成份，觀察有機(jī)質(zhì)成份的變化情況

15、，我們就可以最直接的了解地下油氣層顯示情況。而且分析鉆井液可以完全排除撈砂、挑樣等人為造成的破壞因素，并且它比氣測(cè)錄井更加靈敏，因?yàn)殂@井液中的含油氣量和氣測(cè)錄井用脫氣器所采取的氣量是無法相比的。利用鉆井液分析的不僅僅是氣態(tài)成份，我們要分析的是鉆井液中的全部有機(jī)質(zhì)成份，甚至包括它的殘余碳成份。鉆井液地球化學(xué)錄井是利用一種有機(jī)質(zhì)分析手段連續(xù)測(cè)量鉆井過程中鉆井液液的有機(jī)質(zhì)成份的變化，達(dá)到發(fā)現(xiàn)油氣層和定量評(píng)價(jià)油氣層的錄井方法。它的分析對(duì)象是鉆井液。因?yàn)槭沁B續(xù)測(cè)量，除可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)油氣層外(不管采取任何鉆井工藝)，它還可以排除鉆井液添加劑和鉆井混油等對(duì)油氣顯示判斷的影響因素，可以看出，鉆井混油后，含油氣量急劇增加，其含量應(yīng)當(dāng)隨繼續(xù)鉆進(jìn)呈下降趨勢(shì)，鉆井液中的有機(jī)質(zhì)含不會(huì)再有突變（除再次混油或加入鉆井液添加劑），在這情況下如果鉆到了油氣層將不會(huì)影響我們進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。通過分析鉆井液中的油氣含量，可以彌補(bǔ)氣測(cè)錄井只能分析氣體的不足。并與氣測(cè)錄井參數(shù)相結(jié)合進(jìn)行快速現(xiàn)場(chǎng)解釋。5             解決現(xiàn)場(chǎng)解釋