淺談PDC鉆頭對常規(guī)地質錄井的影響

一、PDC鉆頭鉆井特點及對地質錄井影響

　　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的發(fā)展，如在探井目的層段，在設計中是不允許使用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工作者的當務之急。

　　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。PDC鉆頭具有機械鉆速高，壽命長，成本低，并具有防斜、糾斜及巖屑便于鉆井液攜帶，保持井底清潔的特點，因而倍受青睞，近年來，在國內陸上石油鉆井中得到廣泛的推廣應用。

　　PDC鉆頭給甲方帶來巨大的經(jīng)濟效益，但是，由于PDC鉆頭鉆井時巖屑非常細碎，加之鉆井速度極快，它給常規(guī)地質錄井帶來的影響如下：

　　1 PDC鉆頭鉆進時巖屑特別細小，一部分融入鉆井液內造成巖屑撈取量很少。同時過細的巖屑給清洗工作帶來較大的困難，較難獲得可靠的能真觀反映地層情況的巖屑。

　　2 撈取巖屑量少，再加上砂巖巖屑顆粒與鉆井液接觸充分和巖屑清洗時油氣逸失嚴重，造成常規(guī)地質錄井油氣顯示普遍降低。

　　3 巖屑細小，現(xiàn)場挑樣極為困難，有時挑樣任務無法完成，影響油氣顯示段取樣。

　　4 由于鉆時較快，常常漏失薄層油氣層，給薄層油氣層的發(fā)現(xiàn)和解釋帶來困難。

　　5 由于巖屑樣細小，給巖屑描述增加了困難。

　　6 碳酸鹽巖鉆時差別不大，造成現(xiàn)場錄井劃分巖性界面及巖性歸位困難.

　　二、錄井技術的現(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，但是應該看到對于重點探井而言，由于設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)井等普通地質錄井來說，單純巖屑錄井根本無法解決這些問題。

　　近年來，錄井技術發(fā)展迅速，由過去的人工勞動力型向儀器型、智能型轉變，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、CO2等三十多項地質和工程參數(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、新方法對解決PDC鉆頭下錄井問題是至關重要的。

　　1 解決巖屑撈取工藝問題

　　巖屑撈取是地質現(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。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)?？梢岳蔑@微鏡對細小巖屑進行觀察定性，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。

　　三、取樣要求

　　巖屑撈取是地質現(xiàn)場錄井的重要工作，也是其他錄井手段的基礎。在PDC鉆頭下巖屑細如粉末，應據(jù)震動篩返砂樣的變化情況，靈活調整接樣盆的位置，如果震動篩返砂量太少，震動篩應改用80目以上的篩布，盡量減少細小真巖屑從震動篩上的流失。洗樣時應盡量采用小水流，輕攪拌，稍微沉淀后倒去混水再換清水漂洗的辦法，防止細小的真巖屑在洗樣過程中流失 。

　　四、PDC鉆頭鉆井過程中的巖性描述歸位

　　磨溪地區(qū)一些井用PDC鉆頭鉆井中的巖性描述，僅僅采用傳統(tǒng)的巖性描述法已經(jīng)不能準確地描述好巖性，建立地層剖面，因為，PDC鉆頭鉆井中巖屑容易混雜，鉆時有時不能很好反映巖性的特性，描述時必須在觀察巖屑樣品的同時，考慮鉆壓、鉆速、扭矩、鉆時，幾個參數(shù)一起考慮，綜合分析，在巖屑觀察初步確定大套巖性后，再參考鉆井參數(shù)進行巖性歸位，參照區(qū)域地質和鄰井的地質資料，才能較準確地描述好巖性，建好地層剖面。 　　1 在巖屑描述時，我們發(fā)現(xiàn)鉆壓有時是一個不可忽視的鉆井參數(shù)，有時由于司鉆人為因素，或工程上造斜、糾斜的要求，人為增加或減少鉆壓，造成鉆時相對于地層而異常，造成傳統(tǒng)地層按鉆時歸位而發(fā)生錯位，有時鉆時沒有大的變化，但鉆壓卻有很大的變化，而有新巖屑出現(xiàn)時，可以參考鉆壓參數(shù)。有時鉆壓大小與巖性也能成很好的對應關系。

　　2 扭矩的作用

　　實踐中發(fā)現(xiàn)，使用PDC鉆頭時，扭矩曲線形態(tài)與巖性有著密切的關系。牙輪鉆頭扭距曲線較平直，一般灰?guī)r扭矩值低，云巖扭矩值高，只是鉆頭使用后期出現(xiàn)高頻高幅的振蕩曲線。

　　而PDC鉆頭則不同，一開始鉆遇云巖時就出現(xiàn)高頻高幅的振蕩曲線，并且曲線的震蕩頻率與幅度與巖性有密切的關系?；?guī)r表現(xiàn)為曲線平直或小幅度、低頻率震蕩，云巖表現(xiàn)為高幅的振蕩曲線，并且隨著巖性的由細變粗，其扭矩曲線的震蕩頻率和幅度也有增大的趨勢。另外，PDC鉆頭使用后期，一般扭矩值升高，但曲線震蕩頻率和幅度減小。

　　3 轉速的應用

　　雖然司鉆給定的是額定轉速，但表現(xiàn)在轉速傳感器上的瞬時轉速卻千變萬化。轉速曲線振幅頻率與扭矩曲線振幅頻率變化有著一定的一致性，因此與扭矩一樣，轉速變化也反映了巖性變化。

　　與扭矩曲線不同的是，轉速曲線是圍繞較固定值左右對稱震蕩，鉆遇云巖時震蕩幅度變大，遇灰?guī)r時震蕩幅度變小。扭矩曲線的震蕩軸是彎曲的，其軸值隨巖性的變化而變化，轉速震蕩軸是一條垂直線。

　　4 顯微鏡的應用

　　在磨溪地區(qū)，有時借助顯微鏡有利于巖性的描述。采用PDC鉆頭鉆井時，巖屑樣極細，有時用肉眼較難看出巖樣的變化率及其成分與結構，有時雖然都是云巖，其鉆井參數(shù)有著相當大的變化，其原因是云巖顆粒的膠結物及其膠結類型的不同，有些云巖其鉆時、鉆壓都較大，其鉆井參數(shù)又無明顯的指示，此時就得利用顯微鏡，觀察新出現(xiàn)的巖屑性質及其膠結物和分析膠結類型。一般情況下，泥質膠結的巖性，性很硬，可鉆性差，灰質膠結的，可鉆性好。基底式膠結、鑲嵌式膠結的可鉆性差，而空隙式膠結、接觸式膠結的可鉆性較好。具體描述時，在結合鉆井參數(shù)的基礎上，再利用顯微鏡觀察分析，才能準確的確定地層的巖性及其顏色、成分、分選、磨圓、形狀、含有物，以及含油氣情況等。

　　5 氣測曲線的應用

　　氣測錄井是利用色譜儀直接測量地層含氣性的錄井方法。地層含氣性與區(qū)域生儲蓋組合特征有關，表現(xiàn)在具體層段，巖性含氣性與巖石生、蓋、儲、孔、滲性有關，不同巖性具有不同的孔、滲性，因此氣測值的變化在一定程度上反映了巖性的變化，地層含氣性越豐富，氣測值隨巖性變化越明顯。磨溪地區(qū)地層多屬超高壓力層系，氣測儀所測的氣含量多為巖屑的破碎氣體含量和井內地層環(huán)空滑脫氣。PDC鉆頭產(chǎn)生的巖屑顆粒細小，有利于氣體的充分擴散和釋放，有利于氣測錄井。

　　五、結論與建議

　　總之，隨著鉆井技術的引進及發(fā)展，錄井技術面臨著許多新的挑戰(zhàn)，錄井應研究新的技術及方法以適應挑戰(zhàn)，只有這樣，錄井才能適應新的環(huán)境及要求，得以生存和發(fā)展。而利用PDC鉆頭鉆井不同于傳統(tǒng)的牙輪鉆頭鉆井，必須考慮到快速鉆井的特點，采用多種手段，在實踐中探索和積累經(jīng)驗，才能及時準確發(fā)現(xiàn)和評價油氣層，最終建立好地層剖面。

　　建議：

　　1 在重要油氣層井段，在結合巖屑、氣測、熒光資料對油氣層做出準確的評價時要結合地化分析，才能做到分析結果更準確。

　　2 建議選用PDC鉆頭鉆井時，應考慮使用較大復合片的鉆頭，以產(chǎn)生較大的巖屑，最大限度減少過細巖屑給地質錄井造成的影響。

　　3 對重要井段采用隨鉆測井系統(tǒng)（LWD），實現(xiàn)現(xiàn)場實時及時反映地下地層電性特征。