淺談PDC鉆頭對常規地質錄井的影響

嚴小霖 劉吉偉

（川慶鉆探工程公司地質勘探開發研究院，四川 成都 610051；西南油氣田公司川中油氣礦，四川 成都 610051）

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，造成現場錄井劃分儲集層困難;由于PDC鉆頭鉆進時產生的巖屑細小，現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現率降低;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，造成常規地質錄井油氣顯示普遍降低。

3 巖屑細小，現場挑樣極為困難，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，給薄層油氣層的發現和解釋帶來困難。

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，造成現場錄井劃分巖性界面及巖性歸位困難.

二、錄井技術的現狀

從現有的錄井方法來看，地化錄井過分依賴于巖屑，分析前處理環節多，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，油氣層發現率非常高，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，單純從發現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，對錄井數據處理和分析能力不斷加強。儀器分析和監測能力不斷加強，如綜合錄井已經能夠連續測量鉆壓、扭矩、泵沖、C1、C2、C3、CO2等三十多項地質和工程參數，地化錄井能夠分析S1、Toc、IH等十幾項數據，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，可以根據巖屑大小選擇不同的過濾篩網，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現。可以利用顯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

磨溪地區一些井用PDC鉆頭鉆井中的巖性描述，僅僅采用傳統的巖性描述法已經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，再參考鉆井參數進行巖性歸位，參照區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，我們發現鉆壓有時是一個不可忽視的鉆井參數，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，造成傳統地層按鉆時歸位而發生錯位，有時鉆時沒有大的變化，但鉆壓卻有很大的變化，而有新巖屑出現時，可以參考鉆壓參數。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

實踐中發現，使用PDC鉆頭時，扭矩曲線形態與巖性有著密切的關系。牙輪鉆頭扭距曲線較平直，一般灰巖扭矩值低，云巖扭矩值高，只是鉆頭使用后期出現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。灰巖表現為曲線平直或小幅度、低頻率震蕩，云巖表現為高幅的振蕩曲線，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，遇灰巖時震蕩幅度變小。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，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，其鉆井參數又無明顯的指示，此時就得利用顯微鏡，觀察新出現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。地層含氣性與區域生儲蓋組合特征有關，表現在具體層段，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空滑脫氣。PDC鉆頭產生的巖屑顆粒細小，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展，錄井技術面臨著許多新的挑戰，錄井應研究新的技術及方法以適應挑戰，只有這樣，錄井才能適應新的環境及要求，得以生存和發展。而利用PDC鉆頭鉆井不同于傳統的牙輪鉆頭鉆井，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驗，才能及時準確發現和評價油氣層，最終建立好地層剖面。

主要建議：

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（LWD），實現現場實時及時反映地下地層電性特征。

[1]鮑云杰，高玉凱，石景艷，王景，劉金玲.巖屑定量描述評價儀的研制[J].測井技術，1999（01）.

[2]高居偉.PDC鉆頭條件下巖屑顏色描述方法的研究[D].中國海洋大學，2007.