PDC鉆頭鉆井時的地質分層方法

　　前言

　　隨著我國科學技術的不斷進步與發(fā)展，PDC鉆頭鉆井越來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稱，是美國石油鉆井工作20世紀70年代末至80年代初的一項重大技術成就，我國從20世紀80年代中后期開始引進、生產(chǎn)PDC鉆頭，90年代得到推廣應用，它給鉆井技術帶來劃時代的進步。實踐證明，PDC鉆頭與牙輪鉆頭相比，具有機械鉆速高，壽命長，成本低（PDC鉆頭的井下工作時間是普通鉆頭的5至8倍，進尺是普通鉆頭的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，因而倍受青睞，在國內(nèi)鉆井中得到廣泛的推廣應用。

　　PDC鉆頭給鉆井工程施工方帶來巨大的效益，但是由于PDC鉆頭鉆井的巖屑非常細碎（細得近粉沫狀），加之鉆井速度極快，它給錄井帶來重重困難：巖屑采集困難，甚至采集不到巖屑；巖性識別困難，難以有效地劃分儲層與非儲層，仔細劃分巖性難度更大；巖屑細小，現(xiàn)場挑樣極為困難，挑樣任務無法完成，影響地化分析結果和地質取樣結果；巖屑中儲存的油氣顯示信息大大減少，降低油氣顯示等級，增加了油氣顯示識別及評價難度；鉆井速度極快，傳統(tǒng)長周期的色譜分析技術難以做到逐米分析；由于以上綜合因素的結合，導致傳統(tǒng)油氣錄井方法及巖屑錄井方法已不能適應新的要求，原有的油氣水層解釋模型、解釋圖版、解釋標準不能適用，解釋符合率降低并且?guī)淼貙臃謱?、隨鉆對比分析困難。

　　三、判斷地層的方法

　　1、綜合分析法。使用地質錄井手段，判斷不同地層和巖性。地質錄井方法具有操作簡單，資料及時直觀可靠性強等特點。由于PDC鉆頭對儲集層的巖屑破壞性強，但對泥巖類破碎相對較弱，因此利用地質錄井方法，將巖樣大段攤開，對肉眼易辨別的泥質巖類的物理性質進行描述、判別，然后根據(jù)鉆時曲線歸位，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，通過對泥巖硬度、斷口、含有物及易清洗程度分析，還可以區(qū)分泥巖、白云質泥巖、含膏泥巖、鹽巖等特殊巖性，一般質純的泥巖斷口較平整，含灰質或白云質的泥巖斷口多呈貝殼狀。

　　2、利用粉砂巖微觀結構和構造判斷地層。利用熒光顯微錄井技術可對巖石結構、構造、有機質情況進行觀察，判斷有機質類型、儲集層有效孔隙、礦物類型等情況?，F(xiàn)場進行含油性的判斷，通過礦屑或細巖屑表面的烴類發(fā)光強度和顏色，在鏡下進行巖屑含油性和原油性質判斷。判斷真假油氣顯示，根據(jù)地層油和混入油對礦物浸染程度不同，它們在顯微鏡下熒光的強度和顏色不同，來識別顯示的真假，判斷真假油層。結合巖石的礦物成分、結構、構造及其它現(xiàn)場錄井資料，進行地層對比與劃分。

　　3、利用氣相色譜錄井曲線判斷地層。利用氣相色譜錄井實時監(jiān)控的特點，在鉆進過程中，檢測鉆井液中烴組分含量變化情況，結合鄰井資料，根據(jù)氣相色譜曲線變化情況，在無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，其界面多是以泥質巖類為主的地層，這也是劃分開發(fā)砂層組的主要依據(jù)，地質技術人員俗稱“泥脖子”。利用PDC鉆頭對泥質巖類破壞性相對較小的情況，根據(jù)錄井剖面上“泥脖子”、頁巖組、鹽巖等特殊巖性的厚度、顏色、破碎狀態(tài)，結合區(qū)域地質資料和鉆時等資料，推斷油氣層，依據(jù)頁巖標志推斷下部油層組。

　　四、PDC鉆頭使用時的錄井工作

　　現(xiàn)場錄井工作中撈取巖屑是重要環(huán)節(jié)之一，同時也為其他錄井手段的應用提供基礎條件。PDC 鉆頭的應用會使得巖屑粒徑過小，巖屑樣品會成粉末狀，根據(jù)振動篩的返砂變化相關情況，對接樣位置進行靈活的調整，若是返砂量過少，振動篩的紗布應當調整使用，用以減少細小真巖屑的流失。在對巖屑樣品進行清洗時，使用到清洗水流應當盡可能的小，輕輕的攪拌，經(jīng)過沉淀后將渾水倒去再進行清洗，以此避免真巖屑過于細小而在樣品的清洗過程中流失。

　　在鉆井工作中使用 PDC 鉆頭，為錄井工作中檢測油氣工作帶來了較大的困擾，由于 PDC 鉆頭在進行地層的鉆探時，巖屑粉碎的程度較大，而巖屑的粉碎，會使得油氣分散在鉆井液中，并且分散速度極快，這樣一來，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，這就使得檢測結果同實際的狀況出入很大。因此，在快速鉆井過程中使用 PDC 鉆頭，應用傳統(tǒng)的熒光檢查其結果是無法真實反應實際的油氣狀況，油氣在東海地區(qū)，主要的油氣藏為輕質油以及凝析油氣，巖屑一旦返到地面，巖屑樣品中的油氣會很快揮發(fā)，因此需要及時的使用熒光檢測的方式對巖樣進行觀察，為了更好的準確進行錄井工作，隨鉆檢查是最好的方式，采用熒光技術隨鉆檢測可以有效防止在快速鉆井過程中出現(xiàn)的油層漏失現(xiàn)象，以此可靠有效準確的保證油氣層的發(fā)現(xiàn)，由于砂樣有時候會由于過為細小而導致無法挑樣，即便能夠挑樣量也很少，因此應當采用混樣分析的方式進行檢測分析。

　　若遇到無顯示的砂巖時，采用混合樣分析的烴濃度含量往往要高于挑樣檢測的方式。其含烴濃度值往往高于含油地層段，此時使用混合樣檢測手段效果要優(yōu)于挑樣檢測方式，優(yōu)質的顯示層混合樣能夠將該地層的實際狀況清晰的反應，通過結合其他錄井方式對地層進行解釋，能夠得到良好的顯示層分析效果。

　　五、PDC鉆頭鉆井過程中的巖性描述歸位

　　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。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?nèi)f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。

　　結束語

　　加強對PDC鉆頭鉆井時的地質分層的研究，可以使鉆井工作更加完善，是非常具有現(xiàn)實意義的研究。