優(yōu)快鉆井條件下地質(zhì)錄井技術(shù)分析

陳波(中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

石油是我國(guó)各行業(yè)發(fā)展都離不開(kāi)的一種重要能源。在近幾年的油田勘探工作當(dāng)中，PDC鉆頭的應(yīng)用十分普遍，尤其是近幾年隨著油田鉆井工程數(shù)量的增加重視，此種技術(shù)的應(yīng)用率更是明顯提升。這種情況對(duì)鉆井工程進(jìn)度的加快有明顯的促進(jìn)作用，雖然此種鉆頭能夠加快鉆井機(jī)械鉆速達(dá)到優(yōu)快鉆井的目的，但也給錄井工作的落實(shí)帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)，需要工作人員注意完善。

1 PDC鉆頭工作原理和優(yōu)勢(shì)

PDC鉆頭的工作原理就是通過(guò)鉆頭切削地層，實(shí)現(xiàn)將巖層破碎的目的。從本質(zhì)上分析，巖層切削屬于擠壓作用，在這一過(guò)程中PDC鉆頭能夠利用滑移變形的方式將巖石轉(zhuǎn)化成巖屑[1]。在使用傳統(tǒng)牙輪鉆頭的階段，其鉆頭工作原理與PDC鉆頭存在明顯不同，使用的是沖擊破碎巖石的工作方式，一般使用這種方式鉆進(jìn)產(chǎn)生的巖屑體積比較大，若使用PDC鉆頭，則產(chǎn)生的巖屑比較細(xì)小甚至能夠呈現(xiàn)粉末狀。PDC鉆頭的優(yōu)勢(shì)也很明顯，即使用壽命長(zhǎng)、成本低、工作效率高等，且還有防止井斜產(chǎn)生的能力，在實(shí)際使用的過(guò)程中，能夠展現(xiàn)出其對(duì)安全事故預(yù)防的良好效果。

2 PDC鉆頭對(duì)地質(zhì)錄井效果的影響

2.1 巖屑采集

PDC鉆頭結(jié)構(gòu)特征特殊，因此在鉆進(jìn)過(guò)程中，巖屑能夠被破碎得比較細(xì)小，但大部分鉆進(jìn)工程現(xiàn)場(chǎng)使用的振動(dòng)篩布都是40～60目的，這種目數(shù)的篩布難免會(huì)導(dǎo)致粒徑較細(xì)的巖屑漏失。最終結(jié)果就是工作人員采集不到足量的巖屑，或者得到的真巖屑含量少，明顯低于實(shí)際值。巖屑采集達(dá)不到取樣標(biāo)準(zhǔn)，必然對(duì)鉆進(jìn)工程的地質(zhì)錄井技術(shù)應(yīng)用效果產(chǎn)生影響，同時(shí)降低剖面符合率。

2.2 利用鉆井時(shí)劃分巖性和地層

在以往使用三牙鉆頭落實(shí)鉆進(jìn)工作時(shí)，工程現(xiàn)場(chǎng)工作人員通常會(huì)根據(jù)鉆時(shí)的變化細(xì)節(jié)對(duì)巖性和地層進(jìn)行劃分。但使用PDC鉆頭后，產(chǎn)生的砂、泥巖等在鉆時(shí)的變化并不明顯，甚至產(chǎn)生砂、泥巖鉆時(shí)相反的情況也比較常見(jiàn)。如某工程在牙輪鉆頭正常工作的情況下，砂巖鉆時(shí)通常在5～10 min/m，泥巖則是15～20 min/m。使用PDC鉆頭之后，該工程的鉆時(shí)產(chǎn)生了明顯變化，尤其是帶上螺桿的復(fù)合鉆進(jìn)，砂和泥巖鉆時(shí)基本都＜10 min/m，且差異很小，因此工作人員不能僅憑借鉆時(shí)進(jìn)行巖性和地層的劃分工作。

2.3 巖屑描述和判別油氣顯示

由于使用了PDC鉆頭的巖屑會(huì)比較細(xì)，這也給工作人員進(jìn)行巖屑描述工作帶來(lái)了較大挑戰(zhàn)。某鉆進(jìn)工程的巖性組合特性為灰色泥巖夾灰色粉和細(xì)砂巖，需要注意的是該工程中的粉砂巖使用PDC鉆頭之后，產(chǎn)生的手感和顏色都和泥巖相差無(wú)幾，僅依靠肉眼難以分辨出兩者差異。所以工作人員很容易將粉砂巖描述成泥巖，產(chǎn)生漏失儲(chǔ)層的工作失誤。

3 優(yōu)快鉆井條件下地質(zhì)錄井技術(shù)的改進(jìn)措施

地質(zhì)錄井技術(shù)在優(yōu)快鉆井條件下的滯后性比較明顯，具體改進(jìn)可以從以下方面入手[2]。

3.1 巖屑撈取和清洗方式

若鉆進(jìn)工程中使用的是PDC鉆頭，則因要求施工團(tuán)隊(duì)使用80目以上的振動(dòng)篩，這樣做的目的是避免鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)小巖屑漏失。若鉆進(jìn)工程在成巖性差或者易造漿的松軟地層落實(shí)，則工作人員就要在泥漿緩沖槽的位置撈取巖屑。如果鉆進(jìn)工作在埋藏很深的硬地層落實(shí)，則工作人員就要根據(jù)振動(dòng)篩返砂變化細(xì)節(jié)變化取樣筒位置，保障振動(dòng)篩上濾出的巖屑能夠連續(xù)且適量地進(jìn)入筒中。不僅如此，在每一次巖屑取樣之后，工作人員還要將參與的砂清理好，為后續(xù)的新樣存儲(chǔ)創(chuàng)造良好環(huán)境。

大部分鉆井工程中使用的振動(dòng)篩邊緣都是直面，但在錄井現(xiàn)場(chǎng)使用的取樣筒卻是圓筒，且筒口較厚，這就會(huì)造成接砂筒和振動(dòng)篩之間的連接屬于點(diǎn)接觸，大量泥漿會(huì)順著筒壁邊緣外流，導(dǎo)致接到的真巖屑少。為改善此種情況，在鉆進(jìn)工程落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)，工作人員可以將取樣筒改成方形取樣盆，這樣就可以擴(kuò)大取樣器具和振動(dòng)篩之間的接觸面積，有效提升真巖屑收集量。

此外在清晰巖屑時(shí)工作人員也要注意遵循一定原則，具體如某優(yōu)快鉆井條件下地質(zhì)錄井的工作人員為例，該工作人員沒(méi)有用水猛沖巖屑，嚴(yán)格控制水壓，采用緩慢沖洗配合攪動(dòng)的方式，逐漸促使巖屑展現(xiàn)出巖石的原本顏色。在這一過(guò)程中，該工作人員還觀察了巖屑是否存在油氣顯示和洗砂水的顏色變化情況，有效避免了疏松砂巖、含油巖屑等在清洗巖屑的過(guò)程中漂浮在水面上產(chǎn)生流失的情況。

若在清洗巖屑的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有上述問(wèn)題產(chǎn)生，則技術(shù)人員可以將巖屑樣品分為兩份：其中一份繼續(xù)清洗；另一份則進(jìn)行簡(jiǎn)單漂洗，也能達(dá)到及時(shí)止損的效果。

3.2 提高鉆時(shí)可利用性

在優(yōu)快鉆井條件下，鉆進(jìn)工作產(chǎn)生的砂、泥巖在鉆時(shí)特征都不明顯，但返出的巖屑不同，其特征與地層成巖的作用相關(guān)。所以工作人員在優(yōu)快鉆井條件下展開(kāi)鉆進(jìn)工作，需要參考鉆時(shí)巖性和地層的劃分是否有明顯的不適應(yīng)情況。若鉆進(jìn)工程在埋藏很淺，或者成巖和壓實(shí)作用比較差的地層當(dāng)中落實(shí)。而且機(jī)械鉆速很高，鉆時(shí)的參考性也不好，返出的巖屑細(xì)小，砂泥巖區(qū)別也不明顯。但隨著埋藏深度提升，成巖和壓實(shí)作用必然有明顯增強(qiáng)變化，這時(shí)PDC鉆進(jìn)產(chǎn)生的鉆時(shí)就能夠表現(xiàn)出比較明顯的特征，同時(shí)地層巖性的變化分界線也能夠從鉆時(shí)的突變界線當(dāng)中展現(xiàn)出其變化細(xì)節(jié)，顯然此時(shí)的鉆時(shí)局具備比較明顯的分層參考價(jià)值。但在實(shí)際鉆進(jìn)工作當(dāng)中，工作人員依舊需要根據(jù)工程中巖屑巖性和礦物成分的變化等參數(shù)特點(diǎn)，與鉆時(shí)結(jié)合起來(lái)，對(duì)巖性和底層界限進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校正。

此外PDC鉆頭和螺桿鉆具組合也是常見(jiàn)情況，能夠提升機(jī)械鉆速，同時(shí)避免井斜。如某油田工程使用了此種技術(shù)，鉆具組合是241.3 mmPDC鉆頭+197 mm動(dòng)力鉆具+177.8 mm鉆鋌+240 mm扶正器等[3]。施工井段為1 494.86～3 864.25 m之間，機(jī)械鉆速為24.47 m/h，最終的最大井斜為1.12°，控制效果十分優(yōu)秀。這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠明顯提升機(jī)械鉆速，同時(shí)還可以降低鉆頭事故產(chǎn)生的可能性，在軟或中硬度的地層當(dāng)中，鉆速能夠比傳統(tǒng)鉆進(jìn)方式提升60%左右。

3.3 加強(qiáng)巖屑精細(xì)描述

PDC鉆頭產(chǎn)生的巖屑比較細(xì)小，部分工程中產(chǎn)生的巖屑甚至呈現(xiàn)粉末狀，因此工作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的巖屑展開(kāi)識(shí)別和精細(xì)描述有必要使用輔助設(shè)備，這樣才能保障相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確程度。常用的有輔助設(shè)備有電子顯微鏡和刻度放大鏡等，工作人員只需要在鏡下觀察巖屑不同礦物成分的含量變化即可。同時(shí)巖屑當(dāng)中的膠結(jié)物質(zhì)和類型，工作人員觀察巖屑顏色等就能提升描述結(jié)果的準(zhǔn)確程度[4]。

在落實(shí)油氣顯示工作的過(guò)程中，工作人員有必要嚴(yán)格按照取樣的間距，逐步對(duì)巖屑進(jìn)行干、濕和滴照操作。在PDC鉆頭的研磨下，若工作人員不能挑出片狀巖屑，則可以使用清洗之后的混合樣本展開(kāi)大面積的滴照實(shí)驗(yàn)，曬干后配合熒光干照操作也能保障巖屑描述的精細(xì)程度。

顯然在優(yōu)快鉆井條件下，單位時(shí)間和體積內(nèi)的巖石破碎都比較充分，速度也很快，巖層當(dāng)中烴類物質(zhì)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)隨著泥漿上返，最終對(duì)氣測(cè)值的異常顯示產(chǎn)生明顯影響，使其更容易被工作人員監(jiān)測(cè)。由此可見(jiàn)，此種技術(shù)能夠成為巖屑精細(xì)描述的主要輔助方式。不僅如此，實(shí)際的錄井工作落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)，工作人員還能夠在三維和二維定量熒光設(shè)備、快速氣相色譜設(shè)備等對(duì)產(chǎn)生的巖屑樣品展開(kāi)分析，作為巖屑油氣顯示落實(shí)的核心技術(shù)保障。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，使用PDC鉆頭落實(shí)優(yōu)快鉆井的條件下，此種鉆頭必然會(huì)對(duì)巖屑的描述和地層巖性分析結(jié)果產(chǎn)生影響，尤其是在巖性描述的準(zhǔn)確程度方面。為保障描述結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實(shí)程度，行業(yè)內(nèi)工作人員普遍會(huì)尋找合理方式對(duì)地質(zhì)錄井技術(shù)進(jìn)行整改，主要方向就是巖屑撈取、清洗和描述精確性等方面，可以為地質(zhì)錄井技術(shù)在優(yōu)快鉆井條件下迅速穩(wěn)定的發(fā)展提供穩(wěn)定保障。