論細(xì)碎巖屑地質(zhì)錄井

李曉

中石化華北石油工程有限公司錄井分公司，中國(guó)·河南 南陽 473132

細(xì)碎巖巖屑的形成易受鉆頭類型、工程參數(shù)和地層性質(zhì)等因素的影響，同時(shí)給常規(guī)地質(zhì)錄井帶來了巖性難辨、不易歸位、容易漏失油氣顯示層等諸多難題。通過利用巖屑自然伽馬進(jìn)行巖屑?xì)w位，采用雙層振動(dòng)篩和“井”字取樣法解決巖屑采樣的難題，改進(jìn)了巖屑描述的程序，提出了用氯仿噴灑及逐包浸泡的方法發(fā)現(xiàn)油氣顯示和細(xì)碎巖屑錄井必須從關(guān)注巖屑轉(zhuǎn)為關(guān)注鉆井液的方法，提高了油氣顯示發(fā)現(xiàn)率，基本解決了細(xì)碎巖屑錄井的有關(guān)問題。

細(xì)碎巖屑；錄井；PDC鉆頭；方法

1 引言

近年來，隨著鉆井技術(shù)進(jìn)步和鉆井速度提高，形成的細(xì)碎巖屑給錄井油氣顯示發(fā)現(xiàn)、巖性描述及地層認(rèn)識(shí)帶來了很大困難，直接影響利用錄井資料進(jìn)行油氣層評(píng)價(jià)。因此，研究細(xì)碎巖屑的錄井方法，對(duì)油氣勘探開發(fā)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 細(xì)碎巖屑形成的影響因素

2.1 鉆頭類型和結(jié)構(gòu)

鉆井現(xiàn)場(chǎng)所用的鉆頭中，刮刀鉆頭和三牙輪鉆頭對(duì)形成細(xì)碎巖屑的影響較小，金剮石鉆頭影響最大。據(jù)李愛民(1995)統(tǒng)計(jì)，人造金剛石鉆頭(TSP)所鉆細(xì)碎巖屑含量最大，其次是PDC鉆頭中的B135、B37和B486鉆頭，影響較小的是B39、B22、R482、R435鉆頭和試驗(yàn)PDC鉆頭。雖然TSP鉆頭和金剛石鉆頭所鉆巖屑從l～9mm的都有，但總體來講，與三牙輪鉆頭相比，仍要細(xì)一點(diǎn)[1]。論文所指細(xì)碎巖屑是指粒徑不足3mm的巖屑。

鉆頭的齒數(shù)越多、越密，相應(yīng)的巖屑越細(xì)小。TSP鉆頭和天然金剛石鉆頭的齒數(shù)比PDC鉆頭的多，所鉆巖屑也細(xì)碎的多，對(duì)巖屑錄井也越不利。

2.2 地層性質(zhì)

地層巖性是造成巖屑細(xì)碎的客觀因素。①巖層成巖作用越差，膠結(jié)越松散，形成的巖屑越細(xì)?。虎谒@地層巖性特別致密，返出的巖屑也比較細(xì)小，這種地層一般埋藏比較深，層位比較老，儲(chǔ)層砂巖體特別致密，鉆速相對(duì)較少，返出的巖屑特別細(xì)小；②中、軟地層最適合金剛石鉆頭的使用，表現(xiàn)在鉆速高、巖屑粒徑適中。

2.3 工程參數(shù)

現(xiàn)場(chǎng)觀察分析發(fā)現(xiàn)，影響巖屑顆粒大小的程參數(shù)主要有鉆壓、泵壓和鉆盤轉(zhuǎn)速。鉆壓大，鉆頭牙齒吃入地層的深度大，破碎得到的巖屑顆粒大；泵壓低，對(duì)地層的沖刷破碎力小，鉆頭破碎的巖屑未被進(jìn)一步破碎，其巖屑顆粒也較大，鉆盤轉(zhuǎn)速低，采用Ⅰ檔車鉆進(jìn)，未造成鉆頭對(duì)巖屑的重復(fù)性碾磨及巖屑在上返過程中未受鉆桿高速旋轉(zhuǎn)的劇烈攪拌，使返出的巖屑顆粒相對(duì)較大。相反，鉆壓較低，泵壓高，轉(zhuǎn)速高，均會(huì)造成巖屑細(xì)小。而在諸多鉆井參數(shù)中，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速高低對(duì)所鉆巖屑顆粒影響最大。有些井雖未使用PDC鉆頭，而采用滿井眼鉆進(jìn)，巖屑上返過程中反復(fù)研磨，也使巖屑變得細(xì)碎。鉆頭使用到后期，巖石比較堅(jiān)硬，鉆頭靠研磨使巖屑變得比較細(xì)碎。另外，鉆井液的密度高、粘度高，能減緩巖屑進(jìn)一步破碎變小。

3 細(xì)碎巖屑對(duì)錄井資料質(zhì)量的影響

3.1 巖性難辨，不易歸位

巖屑是上覆相鄰層段巖石的混雜體。對(duì)于細(xì)碎巖屑，肉眼無法準(zhǔn)確判斷礦物成分及顆粒大小，不易進(jìn)行巖石定名和樣品挑選，目前現(xiàn)場(chǎng)多用混合樣代替油砂代表樣，使樣品質(zhì)量下降，影響下步地層跟蹤對(duì)比和分析化驗(yàn)。因巖屑太細(xì)，相鄰樣不同巖性的巖屑含量變化不明顯，不易發(fā)現(xiàn)新成分的出現(xiàn)點(diǎn)，難以進(jìn)行巖屑分層。部分井段砂、泥巖鉆時(shí)差異消失，用其進(jìn)行巖性歸位的參考性不大，使錄井剖面符合率降低。

3.2 巖屑量少，采樣困難

在上返巖屑中，由于巖屑細(xì)碎，部分巖屑從振動(dòng)篩上流走，留在振動(dòng)篩前的大巖屑多數(shù)是假巖屑。取樣時(shí)，振動(dòng)篩前沒有足夠的巖樣，造成所撈到巖屑量不足。在清洗過程中，砂粒與鉆井液混雜，泥巖與水結(jié)合形成造漿，細(xì)小顆粒在水中呈懸浮狀，易隨倒水過程流走，造成巖屑總量減少，代表性變差。有時(shí)采集到的巖屑呈糊狀，無法進(jìn)行地化分析選樣和油砂代表樣的挑取。

3.3 烴類損失嚴(yán)重、油氣顯示容易漏掉

巖屑細(xì)小增加了巖屑的比表面，含油巖屑熒光顏色分散，強(qiáng)度減弱，油氣顯示等級(jí)降低，使油氣且示發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)的難度增加，發(fā)現(xiàn)串和解釋符合率降低。同時(shí)，由于巖屑細(xì)小，難于挑樣，熒光和非熒光巖屑混雜，即使挑出一顆樣，由于含油氣的量太少，熒光照射也不十分明顯。

4 主要應(yīng)對(duì)措施

4.1 采用雙層振動(dòng)篩

常規(guī)振動(dòng)篩因未考慮細(xì)碎巖屑的特點(diǎn)，應(yīng)用中或是因網(wǎng)目數(shù)太小而濾不到巖屑，或因網(wǎng)目太大使大小巖屑混雜在一起，可用巖屑量少，無法滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1000g質(zhì)量的最低要求，因此宜采用雙層振動(dòng)篩。具體方法是上邊一層網(wǎng)目較小，以50～80目為主，主要分離井壁垮塌物、掉塊以及殘留巖屑等假巖屑。下邊一層網(wǎng)目較大，以80～100目為主，用以分離真巖屑。

4.2 巖屑采集方法的完善

巖屑采集是地質(zhì)錄井的重要基礎(chǔ)工作，也是實(shí)施地化錄井的前提。①在取樣之前，應(yīng)在振動(dòng)篩前觀察井取樣分析，與鉆井工程師一道研究選擇合適的振動(dòng)篩布；②采用“井”字取樣法采集巖樣，這樣可以除掉一些假巖屑，保證所取巖屑真實(shí)可靠。如上返巖屑呈稀糊狀，可采用盆接巖屑取樣后清洗，③洗樣時(shí)應(yīng)盡量采用小水流，輕攪拌，稍微沉淀后倒去混水再換清水的辦法，防止懸浮的砂粒和密度較小的巖屑被沖掉而流失；倒樣時(shí)，盡量將細(xì)小巖屑全部留下，將明顯的大塊巖屑掉塊去掉，保證巖屑具有代表性；④每取一次巖屑要對(duì)接樣盆進(jìn)行清理，以防混樣。

4.3 巖屑描述

巖屑描述包括已采集巖屑巖性的識(shí)別及其層段歸位。由于新型鉆頭的使用，振動(dòng)篩的改進(jìn)，使巖屑中很少有大于3mm的巖屑，而不足3mm的巖屑往往不能完整體現(xiàn)地層的全部巖性特點(diǎn)，因此巖屑分析描述只能局限于與巖石結(jié)構(gòu)特點(diǎn)無關(guān)的特征上，如顏色、自然伽馬放射性等。

剛洗的細(xì)碎濕巖屑表面清潔，巖石本色易露，容易觀察其巖性組合特征，適于進(jìn)行濕樣粗描。在曬樣、烤樣時(shí)，切忌在巖屑未濾干水分的情況下過多地翻動(dòng)，以免造成巖屑表面模糊難于描述。巖屑曬干后要結(jié)合巖屑濕描再進(jìn)行細(xì)描。顏色差別較大的地層，可以直接通過顏色變化來判斷巖性，確定砂泥巖百分比的變化。

對(duì)于膠結(jié)程度差的巖石，其礦物組合特征只能通過放大鏡、顯徽鏡進(jìn)行觀察，并在鏡下挑出樣品，再作膠結(jié)物試驗(yàn)。巖屑的含油性檢查不但要進(jìn)行巖屑熒光干濕照，而且應(yīng)取混合樣逐包熒光滴照、氯仿浸泡照射。油氣顯示級(jí)別的確定應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況提高一至二級(jí)才能接近真實(shí)含油級(jí)別。另外，要準(zhǔn)確描述巖屑的含油氣性還應(yīng)結(jié)合槽面油氣顯示，洗樣時(shí)水面是否有油花、油膜，鉆井液槽面蒸汽和巖屑是否有油氣味等相關(guān)記錄進(jìn)行。

如果巖屑的深度不準(zhǔn)，由巖屑獲得的相關(guān)信息意義不大。為了使巖屑能正確地進(jìn)行歸位，利用巖屑的自然佃馬放射性隨巖性的不同及含量的變化而變化的特性，河南石油地質(zhì)錄井公司研制了一套連續(xù)測(cè)量巖屑自然伽馬放射性的儀器，以此進(jìn)行巖屑的深度歸位(如圖1所示)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)5口井的實(shí)踐，其剖面歸位符合率達(dá)87%，效果良好。

圖1 泌283井巖屑自然伽馬巖性歸位圖

5 油氣顯示識(shí)別

5.1 巖屑混合樣氯仿噴灑法

針對(duì)呈粉末狀、砂泥巖濕樣時(shí)難分離的細(xì)碎巖屑，油氣顯示識(shí)別時(shí)，第一步是抓一把巖屑嗅一下，一般來講，含油氣砂巖油氣味要濃一些。第二步是進(jìn)行熒光直照觀察，若仍沒有熒光顯示，可在巖屑混合樣上噴灑氯仿后再行觀察，可提高油氣顯示的發(fā)現(xiàn)率。對(duì)于輕質(zhì)油氣層而言，因油質(zhì)輕易揮發(fā)，芳烴成分低熒光顯示弱，利用氯仿噴灑的方法能很好的發(fā)現(xiàn)油氣層[2]。

5.2 巖屑逐包滴照、浸泡法

熒光檢查時(shí)，無論熒光普照有無顯示，均要取出純凈的砂巖進(jìn)行熒光滴照分析。例如，在G103井的錄井中，井深2689.04～2693.0m 氣測(cè)顯示有異常，而砂巖、泥巖鉆時(shí)均在3～6min/m之間，不易分層。砂巖含量極少，呈分散狀細(xì)小顆粒，熒光直照無顯示，滴照呈黃色不均勻斑點(diǎn)，系列對(duì)比達(dá)9級(jí)。經(jīng)過對(duì)該段每米砂巖進(jìn)行熒光滴照分析，準(zhǔn)確地證實(shí)了該段油氣顯示。

若熒光滴照無顯示，不應(yīng)放棄對(duì)巖屑的進(jìn)一步檢查。應(yīng)逐包取5g 樣在試管中浸泡10min后觀察，能發(fā)現(xiàn)低孔低滲輕質(zhì)油氣層。

5.3 使用氣測(cè)錄井

細(xì)碎巖屑對(duì)常規(guī)錄井資料質(zhì)量影響較大，但對(duì)氣測(cè)錄井卻有正效應(yīng)。細(xì)碎巖屑錄井要從關(guān)注巖屑轉(zhuǎn)為關(guān)注鉆井液，因?yàn)閹r屑破碎的越充分，進(jìn)入鉆井液中的烴組分濃度越大，氣測(cè)表現(xiàn)為全烴升高，各組分的絕對(duì)含量值隨著升高，油氣顯示越大，易被發(fā)現(xiàn)。對(duì)于輕質(zhì)油、氣層而言，氣測(cè)錄井能及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)并發(fā)現(xiàn)[3]。

6 結(jié)語

（1）鉆井技術(shù)的進(jìn)步，特別是金剛石鉆頭的使用給巖屑錄井帶來的問題是多方面的，必須結(jié)合細(xì)碎巖屑的特點(diǎn)，確保巖樣采集的準(zhǔn)確真實(shí)，并綜合運(yùn)用各種方法解決巖屑的描述、巖性歸位問題。

（2）錄井按照嗅，普照，氯仿噴灑，滴照，逐包浸泡的步驟基本可以保證不漏掉油氣顯示層。

（3）巖屑越小，進(jìn)入鉆井液中的油氣信息越多，盡可能地發(fā)揮氣測(cè)錄井實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能是保證輕質(zhì)油氣發(fā)現(xiàn)的重要途徑[4]。