提升錄井現場巖性判準率的措施探討

鄂明峰

（大慶鉆探地質錄井一公司，黑龍江大慶163000）

1 概述

地質錄井通過巖屑錄井、氣測錄井、工程錄井、地化錄井等技術手段，在鉆井現場能夠獲取豐富的井筒地質信息、儲層含油氣信息及鉆井工程信息等，通過對這些資料的分析，實現對地層巖性剖面歸位、儲層含油氣性評價及鉆井工程異常監測等。在錄井所有工作內容中，巖屑錄井是一項最基本、也是最重要工作之一，巖屑錄井通過分析井眼中隨鉆井液返出的巖屑，實現對巖屑的準確定名，對含油氣性進行分析，然后通過地層對比，建立井眼位置的巖性剖面，實現對儲層綜合評價。巖屑錄井資料對后續的儲層綜合評價、開發方案設計等具有重要意義[1]。對巖屑識別定名的準確性直接關系到巖屑錄井質量，對后續儲層綜合評價影響較大，因此，必須提升錄井現場巖屑巖性判準率，保障巖屑錄井資料的真實性、可靠性，為后續油氣井開發提供可靠的依據。

2 巖屑錄井工作內容

巖屑錄井是地質錄井最基本、最重要的工作內容之一，也是最能反映地質錄井資料價值、最具代表性的工作。巖屑錄井具體工作內容，按照流程主要有以下幾點：①巖屑撈取及清洗。巖屑隨鉆井液返出后，在振動篩處被分離出來，堆積在擋泥板上，巖屑錄井第一步是進行巖性的撈取工作，將擋泥板上新鮮的巖屑取出一定量，然后裝入沙筐中，在洗沙池中進行清洗，洗出巖屑上附著的鉆井液中固相物質，還原巖屑的真實顏色；②巖屑烘干及挑樣。巖屑清洗完后，需要對巖屑樣品進行烘干，以便觀察巖屑的真實顏色、礦物成分等。同時要對巖屑樣品中假巖屑進行挑選、清除，保留真巖屑，以免對巖屑識別造成影響；③巖屑樣品熒光分析。對于含油巖屑樣品，在烘干之前需要進行熒光分析，確定含油級別；④巖屑識別定名。巖屑烘干后，需要對巖屑進行識別定名。在對巖屑識別定名時，通過觀察巖屑顆粒的顏色、礦物、結構、構造、含有物等，實現對巖屑的準確定名；⑤巖屑剖面歸位。在對巖屑識別定名結束后，要對巖屑剖面進行歸位，通過大段巖性觀察，與鄰井地質資料對比，與測井曲線進行比對，對巖屑定名有誤的需要反復觀察，確定后需要進行修正，得到地層由上至下的巖屑剖面，為儲層綜合評價提供依據。

3 巖性識別存在的難題

3.1 巖屑顆粒細碎

今年來，鉆井為了節約成本，鉆井施工速度大大加快，PDC 鉆頭結合扭力沖擊器的組合鉆具使用較為普遍，在提升鉆井施工速度的同時，造成了巖屑顆粒細碎，巖屑顆粒粒徑越來越小，巖石中構造遭到破壞[2]。由于巖屑顆粒變小，整體性差，通過肉眼觀察難度較大，巖石漸變不易察覺，巖屑構造無法明確觀察到，含有物不易被發現，給巖屑識別帶來了難題。

3.2 巖屑代表性差

巖屑代表性直接影響后續巖屑識別，必須保證巖屑代表性好，才能夠反映地層真實巖性。在鉆井過程中，已鉆開的地層與鉆井液接觸，長時間浸泡在鉆井液中，井壁穩定性變差，容易發生垮塌，井壁剝落的巖石會形成假巖屑，影響巖屑代表性。此外，在水平井鉆井過程中，在水平井段，受到重力作用影響，巖屑顆粒容易堆積在井眼下部，形成巖屑床，導致巖屑代表性變差[3]。在水平段鉆進過程中，鉆具在重力作用下，對井眼下部巖屑會多次研磨，造成巖屑細碎，識別難度增大。因此，在水平井鉆井過程中，必須保證巖屑代表性。

3.3 巖性復雜，錄井現場分析技術手段有限

地層巖性復雜多變，給巖性識別造成困難。以松遼盆地為例，上部地層多以砂巖、粉砂巖、細砂巖、泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、頁巖為主，巖性相對比較簡單，下部進入營城組后，巖屑多以火山巖為主，火山巖成分和結構復雜，火山巖大類分為基性火山巖、中性火山巖、酸性火山巖，根據火山巖結晶方式不同，分為火山熔巖與火山角礫，此外，火山巖顏色變化多樣，通過肉眼難以準確識別。對于塔東和川渝地區，目的層巖性多以碳酸鹽為主，碳酸鹽中灰巖和白云巖石差別不大，結構相近，屑顆粒在鏡下也難以準確識別，錄井現場能夠借助的手段有限，不能開展薄片分析，必須開發適應錄井現場使用的新技術手段，提升巖屑識別的準確性。

4 提升巖屑錄井質量的措施

針對巖屑錄井中存在的問題，可以采取相應的技術措施，提升巖屑錄井質量。首先，要做好巖屑撈取及清洗工作，在巖屑撈取時，盡量挑選新鮮的巖屑樣品，沿巖屑堆積方向自上而下，采用二分法取樣，取完樣品后，要及時清理擋泥板。清洗巖屑時，要保證將雜質清洗掉，對于結構必須松散的巖屑顆粒，不宜用力清洗。對于油基鉆井液，需要采用特殊的清洗劑，才能將油基鉆井液清洗干凈；其次，在巖屑裝盤及烘干時，需要挑出假巖屑，假巖屑挑選方法是棱角比較分明、顆粒異常大；然后，在對巖屑進行識別定名時，需要詳細觀察巖屑的顏色、礦物成分、結構、構造、含有物等，同時用手搓巖屑顆粒，分析巖屑顆粒硬度及有無顆粒感，用手碾碎后顆粒較粗的大多是砂巖，顆粒細膩的多是泥巖，砂巖顏色一般較淺，泥巖顏色較深。對于火山巖，基性火山巖一般顏色較深，酸性火山巖顏色較淺，安山巖、玄武巖多有代表性的氣孔結構。在巖屑歸位上，需要采用“遠看顏色、近看巖性，橫向對比，大段觀察”的方法，微觀特征結合宏觀上的變化規律，實現對巖屑的準確識別。

5 巖屑分析技術的應用

在錄井現場，為了有效提升巖性判準率，除了加強對巖屑錄井工作的管理外，還需要研究及應用新的技術，豐富錄井現場巖性識別的手段。

（1）元素分析儀器技術原理。X 射線元素分析技術是通過X 射線照射處理后的巖屑樣品，巖屑樣品被照射后會激發出不同波長的X 射線（原子不同激發出的X 射線波長不同），通過測量不同波長X 射線的強度，計算出對應的不同元素組成，能夠實現對巖屑樣品中元素的定性及定量分析。X射線元素分析儀能夠同時分析多種元素，且不需要太大功率，分析速度較快，儀器工作穩定、體積小，方便攜帶，可以實現在錄井現場分析。大慶錄井開發的X射線元素分析儀能夠同時分析35種元素，其中常量元素12種、微量元素21種，放射性元素2種，滿足錄井現場巖性識別的需要。

（2）元素分析在火山巖識別中的應用。在錄井現場，火山巖巖性識別是一大難題，火山巖種類多，結構復雜，通過顏色識別難度大，借助元素分析儀器能夠較好地識別火山巖。X射線元素分析儀通過以下幾種方法實現對火山巖的分析，首先是建立元素分析圖版。通過分析酸性、中性、基性火山巖中化學成分的差異，酸性火山巖中SiO2含量較高，基性火山巖中MgO、FeO含量較高，由酸性—中性—基性火山巖變化，火山巖中SiO2含量依次減少，MgO、FeO含量依次增加。通過不同巖性中元素含量規律變化，建立元素分析圖版，實現對巖性大類的區分；其次，建立元素定名的TAS圖版，TAS 分類方法是國際公認的一種火山巖分類方法，通過元素分析得到火山巖元素含量后，在TAS圖版上進行投點，落在相應的巖性區域后，可以實現對火山巖的定名；最后，可以使用曲線法對巖性進行識別，建立不同樣品的元素分析曲線，通過觀察巖屑分析曲線上元素變化規律，綜合分析判斷巖性變化，實現對巖屑的識別定名。

元素分析技術在火山巖中的應用大大提高了火山巖識別的準確性，改變了以往單純依靠個人經驗主觀判斷的工作方法，不受巖屑顆粒大小影響，對于巖屑顆粒細碎的問題也迎刃而解，大大提高了火山巖地層錄井資料的準確性及可靠性。

6 結束語

地質錄井猶如油氣發現的眼睛，通過獲取井筒第一手地質資料，實現對儲層巖性及含油氣性的識別與評價，為油氣田勘探與開發提供了寶貴的資料。巖屑錄井作為地質錄井最基本，也是最重要的一項工作內容，其錄取資料的準確性對后續意義重大，隨著鉆井工藝技術的提升，新的鉆井工藝在提升機械鉆速的同時，也造成了巖屑細碎、代表性差等問題，給巖屑識別造成了難題。同時勘探目標的轉變，例如頁巖氣、頁巖油等非常規要求資料的勘探與開發，目的層巖性發生變化，相應的分析手段也需要更新，只有不斷適應新的鉆井及地質要求，提升巖屑錄井質量，才能持續發揮地質錄井在油氣田開發中的重要作用，實現錄井行業的可持續健康發展。