PDC鉆頭鉆井時(shí)的地質(zhì)分層方法

　　前言

　　隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，PDC鉆頭鉆井越來(lái)越受到研究人員和施工單位的重視，本文就該部分內(nèi)容進(jìn)行了探討。

　　二、PDC鉆頭概述

　　PDC鉆頭是聚晶金剛石切削鉆頭的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)石油鉆井工作20世紀(jì)70年代末至80年代初的一項(xiàng)重大技術(shù)成就，我國(guó)從20世紀(jì)80年代中后期開始引進(jìn)、生產(chǎn)PDC鉆頭，90年代得到推廣應(yīng)用，它給鉆井技術(shù)帶來(lái)劃時(shí)代的進(jìn)步。實(shí)踐證明，PDC鉆頭與牙輪鉆頭相比，具有機(jī)械鉆速高，壽命長(zhǎng)，成本低（PDC鉆頭的井下工作時(shí)間是普通鉆頭的5至8倍，進(jìn)尺是普通鉆頭的4至6倍），并具有防斜、糾斜及巖屑便于泥漿攜帶保持井底清潔的特點(diǎn)，因而倍受青睞，在國(guó)內(nèi)鉆井中得到廣泛的推廣應(yīng)用。

　　PDC鉆頭給鉆井工程施工方帶來(lái)巨大的效益，但是由于PDC鉆頭鉆井的巖屑非常細(xì)碎（細(xì)得近粉沫狀），加之鉆井速度極快，它給錄井帶來(lái)重重困難：巖屑采集困難，甚至采集不到巖屑；巖性識(shí)別困難，難以有效地劃分儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層，仔細(xì)劃分巖性難度更大；巖屑細(xì)小，現(xiàn)場(chǎng)挑樣極為困難，挑樣任務(wù)無(wú)法完成，影響地化分析結(jié)果和地質(zhì)取樣結(jié)果；巖屑中儲(chǔ)存的油氣顯示信息大大減少，降低油氣顯示等級(jí)，增加了油氣顯示識(shí)別及評(píng)價(jià)難度；鉆井速度極快，傳統(tǒng)長(zhǎng)周期的色譜分析技術(shù)難以做到逐米分析；由于以上綜合因素的結(jié)合，導(dǎo)致傳統(tǒng)油氣錄井方法及巖屑錄井方法已不能適應(yīng)新的要求，原有的油氣水層解釋模型、解釋圖版、解釋標(biāo)準(zhǔn)不能適用，解釋符合率降低并且?guī)?lái)地層分層、隨鉆對(duì)比分析困難。

　　三、判斷地層的方法

　　1、綜合分析法。使用地質(zhì)錄井手段，判斷不同地層和巖性。地質(zhì)錄井方法具有操作簡(jiǎn)單，資料及時(shí)直觀可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。由于PDC鉆頭對(duì)儲(chǔ)集層的巖屑破壞性強(qiáng)，但對(duì)泥巖類破碎相對(duì)較弱，因此利用地質(zhì)錄井方法，將巖樣大段攤開，對(duì)肉眼易辨別的泥質(zhì)巖類的物理性質(zhì)進(jìn)行描述、判別，然后根據(jù)鉆時(shí)曲線歸位，同樣可以區(qū)分不同巖性和地層，如根據(jù)泥巖的顏色變化可以區(qū)分東濮凹陷沙河街組各亞段的主要地層界面，通過(guò)對(duì)泥巖硬度、斷口、含有物及易清洗程度分析，還可以區(qū)分泥巖、白云質(zhì)泥巖、含膏泥巖、鹽巖等特殊巖性，一般質(zhì)純的泥巖斷口較平整，含灰質(zhì)或白云質(zhì)的泥巖斷口多呈貝殼狀。

　　2、利用粉砂巖微觀結(jié)構(gòu)和構(gòu)造判斷地層。利用熒光顯微錄井技術(shù)可對(duì)巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、有機(jī)質(zhì)情況進(jìn)行觀察，判斷有機(jī)質(zhì)類型、儲(chǔ)集層有效孔隙、礦物類型等情況?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行含油性的判斷，通過(guò)礦屑或細(xì)巖屑表面的烴類發(fā)光強(qiáng)度和顏色，在鏡下進(jìn)行巖屑含油性和原油性質(zhì)判斷。判斷真假油氣顯示，根據(jù)地層油和混入油對(duì)礦物浸染程度不同，它們?cè)陲@微鏡下熒光的強(qiáng)度和顏色不同，來(lái)識(shí)別顯示的真假，判斷真假油層。結(jié)合巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其它現(xiàn)場(chǎng)錄井資料，進(jìn)行地層對(duì)比與劃分。

　　3、利用氣相色譜錄井曲線判斷地層。利用氣相色譜錄井實(shí)時(shí)監(jiān)控的特點(diǎn)，在鉆進(jìn)過(guò)程中，檢測(cè)鉆井液中烴組分含量變化情況，結(jié)合鄰井資料，根據(jù)氣相色譜曲線變化情況，在無(wú)油砂情況下也可判斷油氣層。

　　4、“反推法“判斷油氣層。東濮凹陷沙河街組是主要含油氣層位，沉積剖面以砂泥巖為主，砂巖地層具有成組性沉積的特點(diǎn)，其界面多是以泥質(zhì)巖類為主的地層，這也是劃分開發(fā)砂層組的主要依據(jù)，地質(zhì)技術(shù)人員俗稱“泥脖子”。利用PDC鉆頭對(duì)泥質(zhì)巖類破壞性相對(duì)較小的情況，根據(jù)錄井剖面上“泥脖子”、頁(yè)巖組、鹽巖等特殊巖性的厚度、顏色、破碎狀態(tài)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料和鉆時(shí)等資料，推斷油氣層，依據(jù)頁(yè)巖標(biāo)志推斷下部油層組。

　　四、PDC鉆頭使用時(shí)的錄井工作

　　現(xiàn)場(chǎng)錄井工作中撈取巖屑是重要環(huán)節(jié)之一，同時(shí)也為其他錄井手段的應(yīng)用提供基礎(chǔ)條件。PDC 鉆頭的應(yīng)用會(huì)使得巖屑粒徑過(guò)小，巖屑樣品會(huì)成粉末狀，根據(jù)振動(dòng)篩的返砂變化相關(guān)情況，對(duì)接樣位置進(jìn)行靈活的調(diào)整，若是返砂量過(guò)少，振動(dòng)篩的紗布應(yīng)當(dāng)調(diào)整使用，用以減少細(xì)小真巖屑的流失。在對(duì)巖屑樣品進(jìn)行清洗時(shí)，使用到清洗水流應(yīng)當(dāng)盡可能的小，輕輕的攪拌，經(jīng)過(guò)沉淀后將渾水倒去再進(jìn)行清洗，以此避免真巖屑過(guò)于細(xì)小而在樣品的清洗過(guò)程中流失。

　　在鉆井工作中使用 PDC 鉆頭，為錄井工作中檢測(cè)油氣工作帶來(lái)了較大的困擾，由于 PDC 鉆頭在進(jìn)行地層的鉆探時(shí)，巖屑粉碎的程度較大，而巖屑的粉碎，會(huì)使得油氣分散在鉆井液中，并且分散速度極快，這樣一來(lái)，巖屑顆粒中就極難發(fā)現(xiàn)油氣，即便是使用熒光檢查也較為困難，并且發(fā)現(xiàn)量也很小，這就使得檢測(cè)結(jié)果同實(shí)際的狀況出入很大。因此，在快速鉆井過(guò)程中使用 PDC 鉆頭，應(yīng)用傳統(tǒng)的熒光檢查其結(jié)果是無(wú)法真實(shí)反應(yīng)實(shí)際的油氣狀況，油氣在東海地區(qū)，主要的油氣藏為輕質(zhì)油以及凝析油氣，巖屑一旦返到地面，巖屑樣品中的油氣會(huì)很快揮發(fā)，因此需要及時(shí)的使用熒光檢測(cè)的方式對(duì)巖樣進(jìn)行觀察，為了更好的準(zhǔn)確進(jìn)行錄井工作，隨鉆檢查是最好的方式，采用熒光技術(shù)隨鉆檢測(cè)可以有效防止在快速鉆井過(guò)程中出現(xiàn)的油層漏失現(xiàn)象，以此可靠有效準(zhǔn)確的保證油氣層的發(fā)現(xiàn)，由于砂樣有時(shí)候會(huì)由于過(guò)為細(xì)小而導(dǎo)致無(wú)法挑樣，即便能夠挑樣量也很少，因此應(yīng)當(dāng)采用混樣分析的方式進(jìn)行檢測(cè)分析。

　　若遇到無(wú)顯示的砂巖時(shí)，采用混合樣分析的烴濃度含量往往要高于挑樣檢測(cè)的方式。其含烴濃度值往往高于含油地層段，此時(shí)使用混合樣檢測(cè)手段效果要優(yōu)于挑樣檢測(cè)方式，優(yōu)質(zhì)的顯示層混合樣能夠?qū)⒃摰貙拥膶?shí)際狀況清晰的反應(yīng)，通過(guò)結(jié)合其他錄井方式對(duì)地層進(jìn)行解釋，能夠得到良好的顯示層分析效果。

　　五、PDC鉆頭鉆井過(guò)程中的巖性描述歸位

　　1、在巖屑描述時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)鉆壓有時(shí)是一個(gè)不可忽視的鉆井參數(shù)，有時(shí)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(shí)相對(duì)于地層而異常，造成傳統(tǒng)地層按鉆時(shí)歸位而發(fā)生錯(cuò)位，有時(shí)鉆時(shí)沒(méi)有大的變化，但鉆壓卻有很大的變化，而有新巖屑出現(xiàn)時(shí)，可以參考鉆壓參數(shù)。有時(shí)鉆壓大小與巖性也能成很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

　　2、扭矩的作用

　　實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，使用PDC鉆頭時(shí)，扭矩曲線形態(tài)與巖性有著密切的關(guān)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(shí)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(guān)系。灰?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(xì)變粗，其扭矩曲線的震蕩頻率和幅度也有增大的趨勢(shì)。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(zhuǎn)速的應(yīng)用

　　雖然司鉆給定的是額定轉(zhuǎn)速，但表現(xiàn)在轉(zhuǎn)速傳感器上的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速卻千變?nèi)f化。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速變化也反映了巖性變化。與扭矩曲線不同的是，轉(zhuǎn)速曲線是圍繞較固定值左右對(duì)稱震蕩，鉆遇云巖時(shí)震蕩幅度變大，遇灰?guī)r時(shí)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(zhuǎn)速震蕩軸是一條垂直線。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　加強(qiáng)對(duì)PDC鉆頭鉆井時(shí)的地質(zhì)分層的研究，可以使鉆井工作更加完善，是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的研究。