PDC鉆頭鉆井過程中的巖性描述歸位

【摘要】在巖屑觀察初步確定大套巖性后，再參考鉆井參數、及氣測數據進行巖性歸位，參照區域地質和臨近井的地質資料，才能較準確地描述好巖性，建好地層剖面。

【關鍵詞】巖性描述? 地層剖面? 歸位? PDC鉆頭鉆井

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、氣測值，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、及氣測數據進行巖性歸位，參照區域地質和臨近井的地質資料，才能較準確地描述好巖性，建好地層剖面。

我們發現使用PDC鉆頭鉆井有時速度相當快，使巖屑錄井難以跟上鉆頭，巖屑顆粒細小，使巖性定名困難。鉆時相對巖性反應有時很不明顯，砂泥巖區別不大，甚至出現砂泥巖鉆時相反的現象，使利用鉆時曲線劃分、歸位巖性及分層不再準確。因此，傳統的以巖屑實物定名、鉆時分層歸位方法難以滿足地質錄井需要，必須找出更多、更直觀、快捷的錄井參數應用于地質錄井中，快速建立地層剖面，以適應現代錄井需要。

通過油氣田及其它構造帶的數口井的實踐，發現扭矩、頂驅轉速、氣測值等錄井參數的變化有時能直觀、及時地反映地下巖層的變化，有時同時考慮鉆時、鉆壓值，防止巖性歸位的錯位，這些參數的綜合利用，填補了傳統地質錄井方法的不足，有效地提高了巖屑錄井質量，對及時發現油氣層、卡準取芯層位起到了重要作用。

一、參考鉆壓參數

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。如表1所示，巖屑樣中出現了粉砂巖，1979米，1980米鉆時基本無大的變化，鉆壓降低了很多，巖性反映為粉砂巖，所以參照鉆壓的變化也能幫助巖性歸位。有時鉆壓大小與巖性也能成很好的對應關系（見表1）。

二、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，一般泥巖扭矩值低，砂巖扭矩值高，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，一開始鉆遇砂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。泥巖表現為曲線平直或小幅度、低頻率震蕩，砂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。展現了扭矩與巖性的關系，鉆遇泥巖時，扭矩值小，振幅小;鉆遇砂巖時扭矩值大，振幅大。

三、頂驅轉速的應用

雖然司鉆給定的是額定頂驅轉速，但表現在頂驅轉速傳感器上的瞬時轉速卻千變萬化。頂驅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，頂驅轉速變化也反映了巖性變化。

與扭矩曲線不同的是，頂驅轉速曲線是圍繞較固定值左右對稱震蕩，鉆遇砂巖時震蕩幅度變大，遇泥巖時震蕩幅度變小。扭矩曲線的震蕩軸是彎曲的，其軸值隨巖性的變化而變化，頂驅轉速震蕩軸是一條垂直線。（見圖1）

四、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。東海地區地層多屬正常壓力層系，氣測儀所測的氣含量多為巖屑的破碎氣體含量。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。東海下第三系龍井組下段、花港組、平湖組，為區域含油氣層段，地層含氣性好，氣測值變化較好地反映了巖性的變化，為巖屑錄井提供了良好的參考依據。在鉆穿泥巖層段，進入砂巖層段時，其氣體全量值明顯升高，鉆進泥巖層段時，其全量值明顯降低。

五、顯微鏡的應用

有時借助顯微鏡有利于巖性的描述。采用PDC鉆頭鉆井時，巖屑樣及細，有時用肉眼較難看出巖樣的變化率及其成分與結構構造，有時雖然都是砂巖，其鉆井參數有著相當大的變化，其原因是砂巖顆粒的膠結物及其膠結類型的不同，有些砂巖其鉆時、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，灰質、硅質膠結的巖性，性很硬，可鉆性差，泥質膠結的，可鉆性好?；资侥z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，以及油氣的含油飽和性，熒光顯示色等。

作者簡介：張海鎮（1980-），江蘇省豐縣人，大學本科，工程師，現主要從事地質錄井技術與管理工作。