PDC鉆頭鉆進條件下常見地質(zhì)錄井問題的對策分析

1、PDC鉆頭鉆進條件下常見地質(zhì)錄井問題的對策分析 作者：鄒士雷 耿江波    轉(zhuǎn)貼自：    點擊數(shù)：2920    更新時間：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、巖性識別、界面劃分、油氣顯示判別、現(xiàn)場綜合解釋等方面的問題，對PDC鉆頭鉆井條件下的地質(zhì)錄井工作進行了對策分析。主題詞 PDC鉆頭 巖屑錄井 氣測錄井

2、地化錄井 定量熒光錄井 巖性識別 鉆具振動一問題的提出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，因鉆出的巖屑細小，使我們現(xiàn)有的錄井分析方法對油氣層的準確判斷帶來一定的困難，與此同時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)計中是不允許使用PDC鉆頭的，這樣就影響了鉆井進度，加大了勘探成本。解決PDC鉆頭下得錄井問題是我們地質(zhì)工作者的當務(wù)之急。在PDC鉆頭鉆進條件下錄井面臨的困難是：PDC鉆頭鉆進時砂泥巖鉆時差別不大，造成現(xiàn)場錄井劃分儲集層困難;由于PDC鉆頭鉆進時產(chǎn)生的巖屑細小，現(xiàn)場巖性識別有一定的困難;由于PDC鉆頭條件下巖屑細小，巖屑撈取時量少，再

3、加上砂巖巖屑顆粒與泥漿接觸充分和巖屑清洗時油氣逸失嚴重，造成普通地質(zhì)錄井油氣發(fā)現(xiàn)率降低;砂巖儲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，對氣顯示層不太敏感，且對巖屑的準確撈取及挑樣技術(shù)都有有較高的要求；而氣測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，且對巖屑樣品的數(shù)量有較為嚴格的要求。所以這些錄井方法在使用PDC鉆頭鉆進情況下存在

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)該看到對于重點探井而言，由于設(shè)計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，由過去的人工勞動力型向儀器型、智能型轉(zhuǎn)變，新的錄井方法不斷推出，對錄井數(shù)據(jù)處理和分析能力不斷加強。儀器分析和監(jiān)測能力不斷加強，如綜合錄井已經(jīng)能夠連續(xù)測量鉆壓、扭矩、泵沖、C1、C2、C3

5、、CO2等三十多項地質(zhì)和工程參數(shù)，地化錄井能夠分析S1、Toc、IH等十幾項數(shù)據(jù)，如何運用好這些新技術(shù)、新方法對解決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，無法識別。要解決這個問題，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

6、巖屑沖洗機，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強度，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確度，實現(xiàn)定時定量。2             解決巖性識別問題由于鉆出的巖屑較細，給我們的現(xiàn)場巖性識別造成一定的困難。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)。 可以利用顯微鏡對細小

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

8、的發(fā)生。對于鉆具振動的監(jiān)測可通過安裝在鉆柱頂部的信號測量接頭或使用專門的MWD工具來獲取井下鉆具的動態(tài)信息。對鉆具振動的監(jiān)測和分析，可實現(xiàn)卡鉆的監(jiān)測，鉆頭磨損的監(jiān)測和對鉆柱諧振和鉆具偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的識別等，從而能及時調(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產(chǎn)生聲波發(fā)射現(xiàn)象。這實際上是巖石應(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)以微振動的方式傳至地面。如果在地面安裝合適的傳感器和測量系統(tǒng)，可實現(xiàn)對巖性的快速識別。即用鉆柱應(yīng)力波頻譜分析方法識別巖性，這是鉆具振動分析的應(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、大鉤負荷等，正鉆地層巖性發(fā)生變化時，這些參數(shù)都會產(chǎn)生不同的變化。例如不同地層扭矩波動變化幅度不同。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，該段為一砂巖薄層。 隨鉆測量技術(shù)：七十年代后期迅速發(fā)展起來的隨鉆測量技術(shù)，最初用來幫助定向鉆井，現(xiàn)在也是一種有效的地層評價工具。用于定向鉆井的稱MWD（隨鉆測量），用于地層評價的稱為LWD（隨鉆錄井，或FEMWD-地層評價隨鉆測量系統(tǒng)）。隨鉆測量系統(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量鉆井參數(shù)與地層參數(shù)。鉆井期間測量的數(shù)據(jù)或存儲于井下或?qū)崟r傳送到地面，綜合了錄井、測井的優(yōu)點。MWD一般都能測量井斜、方位、及工具面方向，有的還可測量環(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探索性應(yīng)用，取得了較好的效果。這項技術(shù)應(yīng)用前景非常廣闊，它能在最短的時間內(nèi)監(jiān)測到剛鉆開地層的各項電性參數(shù)變化，反饋到地面計算機處理系統(tǒng)，可快速反演出地下的巖性、地層壓力、油氣顯示等實時信息。4 

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

12、譜分析在鉆井現(xiàn)場達到定量評價儲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、計算油氣聚集量，到測定儲油巖孔隙度、飽和度，進行單層產(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)勢得以充分體現(xiàn)。因PDC鉆頭使用，挑樣較為困難，有時滿足不了分析要求，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，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錄井方法，它利用色譜方法把各個烴組份分離出來，得出從C1、C2

13、、C3各含量值，然后進行儲油巖的評價。使地化錄井分析精度更高了，在準確判斷儲油巖特性、排除巖屑污染和PDC鉆頭下油氣監(jiān)測方面有獨到的優(yōu)勢。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、準確外，對油氣性質(zhì)精細識別，以及它對于輕質(zhì)、凝析成分的準確捕捉是其獨到之外,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)場錄井中，當使用PDC鉆頭或上返巖屑十分細碎而無法進行挑樣時，可用混合樣代替挑樣?，F(xiàn)場熒光錄井中，取1克混合樣用10ml己烷萃取檢測其含烴濃度值。對比發(fā)現(xiàn)，鉆遇油氣顯示層時，挑樣含烴濃度值較混和樣高，地層含油豐度增多，二者強度

14、值同時規(guī)律性增大，兩條曲線具較好的對應(yīng)關(guān)系，對于好的顯示層（可能產(chǎn)油層），混合樣含烴濃度值升高很大，這時，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，解釋時與其它錄井方法共同識別顯示層效果很好。鉆井液地球化學錄井技術(shù)我們知道，在鉆頭打開地下的油氣層時，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)場有一種儀器可以連續(xù)分析鉆井液中含有的有機質(zhì)成份，觀察有機質(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，并且它比氣測錄井更加靈敏，因為鉆井液中的含油氣量和氣測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質(zhì)成份，甚至包括它的殘余碳成份。鉆井液地球化學錄井是利用一種有機質(zhì)分析手段連續(xù)測量鉆井過程中鉆井液液的有機質(zhì)成份的變化，達到發(fā)現(xiàn)油氣層和定量評價油氣層的錄井方法。它的分析對象是鉆井液。因為是連續(xù)測量，除可以準確評價油氣層外(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)當隨繼續(xù)鉆進呈下降趨勢，鉆井液中的有機質(zhì)含不會再有突變（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影響我們進行準確判斷。通過分析鉆井液中的油氣含量，可以彌補氣測錄井只能分析氣體的不足。并與氣測錄井參數(shù)相結(jié)合進行快速現(xiàn)場解釋。5             解決現(xiàn)場解釋