淺談PDC鉆頭對(duì)常規(guī)地質(zhì)錄井的影響

一、PDC鉆頭鉆井特點(diǎn)及對(duì)地質(zhì)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(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。PDC鉆頭具有機(jī)械鉆速高，壽命長(zhǎng)，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(diǎn)，因而倍受青睞，近年來，在國內(nèi)陸上石油鉆井中得到廣泛的推廣應(yīng)用。

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

　　1 PDC鉆頭鉆進(jìn)時(shí)巖屑特別細(xì)小，一部分融入鉆井液內(nèi)造成巖屑撈取量很少。同時(shí)過細(xì)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(shí)油氣逸失嚴(yán)重，造成常規(guī)地質(zhì)錄井油氣顯示普遍降低。

　　3 巖屑細(xì)小，現(xiàn)場(chǎng)挑樣極為困難，有時(shí)挑樣任務(wù)無法完成，影響油氣顯示段取樣。

　　4 由于鉆時(shí)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(xì)小，給巖屑描述增加了困難。

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

　　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。

　　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、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)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。

　　三、取樣要求

　　巖屑撈取是地質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)錄井的重要工作，也是其他錄井手段的基礎(chǔ)。在PDC鉆頭下巖屑細(xì)如粉末，應(yīng)據(jù)震動(dòng)篩返砂樣的變化情況，靈活調(diào)整接樣盆的位置，如果震動(dòng)篩返砂量太少，震動(dòng)篩應(yīng)改用80目以上的篩布，盡量減少細(xì)小真巖屑從震動(dòng)篩上的流失。洗樣時(shí)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漂洗的辦法，防止細(xì)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(zhǔn)確地描述好巖性，建立地層剖面，因?yàn)椋琍DC鉆頭鉆井中巖屑容易混雜，鉆時(shí)有時(shí)不能很好反映巖性的特性，描述時(shí)必須在觀察巖屑樣品的同時(shí)，考慮鉆壓、鉆速、扭矩、鉆時(shí)，幾個(gè)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(jìn)行巖性歸位，參照區(qū)域地質(zhì)和鄰井的地質(zhì)資料，才能較準(zhǔn)確地描述好巖性，建好地層剖面。 　　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?；?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。

　　4 顯微鏡的應(yīng)用

　　在磨溪地區(qū)，有時(shí)借助顯微鏡有利于巖性的描述。采用PDC鉆頭鉆井時(shí)，巖屑樣極細(xì)，有時(shí)用肉眼較難看出巖樣的變化率及其成分與結(jié)構(gòu)，有時(shí)雖然都是云巖，其鉆井參數(shù)有著相當(dāng)大的變化，其原因是云巖顆粒的膠結(jié)物及其膠結(jié)類型的不同，有些云巖其鉆時(shí)、鉆壓都較大，其鉆井參數(shù)又無明顯的指示，此時(shí)就得利用顯微鏡，觀察新出現(xiàn)的巖屑性質(zhì)及其膠結(jié)物和分析膠結(jié)類型。一般情況下，泥質(zhì)膠結(jié)的巖性，性很硬，可鉆性差，灰質(zhì)膠結(jié)的，可鉆性好?；资侥z結(jié)、鑲嵌式膠結(jié)的可鉆性差，而空隙式膠結(jié)、接觸式膠結(jié)的可鉆性較好。具體描述時(shí)，在結(jié)合鉆井參數(shù)的基礎(chǔ)上，再利用顯微鏡觀察分析，才能準(zhǔn)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(cè)曲線的應(yīng)用

　　氣測(cè)錄井是利用色譜儀直接測(cè)量地層含氣性的錄井方法。地層含氣性與區(qū)域生儲(chǔ)蓋組合特征有關(guān)，表現(xiàn)在具體層段，巖性含氣性與巖石生、蓋、儲(chǔ)、孔、滲性有關(guān)，不同巖性具有不同的孔、滲性，因此氣測(cè)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(cè)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(cè)儀所測(cè)的氣含量多為巖屑的破碎氣體含量和井內(nèi)地層環(huán)空滑脫氣。PDC鉆頭產(chǎn)生的巖屑顆粒細(xì)小，有利于氣體的充分?jǐn)U散和釋放，有利于氣測(cè)錄井。

　　五、結(jié)論與建議

　　總之，隨著鉆井技術(shù)的引進(jìn)及發(fā)展，錄井技術(shù)面臨著許多新的挑戰(zhàn)，錄井應(yīng)研究新的技術(shù)及方法以適應(yīng)挑戰(zhàn)，只有這樣，錄井才能適應(yīng)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(diǎn)，采用多種手段，在實(shí)踐中探索和積累經(jīng)驗(yàn)，才能及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)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(jié)合巖屑、氣測(cè)、熒光資料對(duì)油氣層做出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)時(shí)要結(jié)合地化分析，才能做到分析結(jié)果更準(zhǔn)確。

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

　　3 對(duì)重要井段采用隨鉆測(cè)井系統(tǒng)（LWD），實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)及時(shí)反映地下地層電性特征。