優(yōu)快鉆井條件下地質錄井技術分析

陳波(中法渤海地質服務有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

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

1 PDC鉆頭工作原理和優(yōu)勢

PDC鉆頭的工作原理就是通過鉆頭切削地層，實現(xiàn)將巖層破碎的目的。從本質上分析，巖層切削屬于擠壓作用，在這一過程中PDC鉆頭能夠利用滑移變形的方式將巖石轉化成巖屑[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)生的巖屑比較細小甚至能夠呈現(xiàn)粉末狀。PDC鉆頭的優(yōu)勢也很明顯，即使用壽命長、成本低、工作效率高等，且還有防止井斜產(chǎn)生的能力，在實際使用的過程中，能夠展現(xiàn)出其對安全事故預防的良好效果。

2 PDC鉆頭對地質錄井效果的影響

2.1 巖屑采集

PDC鉆頭結構特征特殊，因此在鉆進過程中，巖屑能夠被破碎得比較細小，但大部分鉆進工程現(xiàn)場使用的振動篩布都是40～60目的，這種目數(shù)的篩布難免會導致粒徑較細的巖屑漏失。最終結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，明顯低于實際值。巖屑采集達不到取樣標準，必然對鉆進工程的地質錄井技術應用效果產(chǎn)生影響，同時降低剖面符合率。

2.2 利用鉆井時劃分巖性和地層

在以往使用三牙鉆頭落實鉆進工作時，工程現(xiàn)場工作人員通常會根據(jù)鉆時的變化細節(jié)對巖性和地層進行劃分。但使用PDC鉆頭后，產(chǎn)生的砂、泥巖等在鉆時的變化并不明顯，甚至產(chǎn)生砂、泥巖鉆時相反的情況也比較常見。如某工程在牙輪鉆頭正常工作的情況下，砂巖鉆時通常在5～10 min/m，泥巖則是15～20 min/m。使用PDC鉆頭之后，該工程的鉆時產(chǎn)生了明顯變化，尤其是帶上螺桿的復合鉆進，砂和泥巖鉆時基本都＜10 min/m，且差異很小，因此工作人員不能僅憑借鉆時進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鉆頭的巖屑會比較細，這也給工作人員進行巖屑描述工作帶來了較大挑戰(zhàn)。某鉆進工程的巖性組合特性為灰色泥巖夾灰色粉和細砂巖，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)生漏失儲層的工作失誤。

3 優(yōu)快鉆井條件下地質錄井技術的改進措施

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

3.1 巖屑撈取和清洗方式

若鉆進工程中使用的是PDC鉆頭，則因要求施工團隊使用80目以上的振動篩，這樣做的目的是避免鉆進過程中產(chǎn)生的細小巖屑漏失。若鉆進工程在成巖性差或者易造漿的松軟地層落實，則工作人員就要在泥漿緩沖槽的位置撈取巖屑。如果鉆進工作在埋藏很深的硬地層落實，則工作人員就要根據(jù)振動篩返砂變化細節(jié)變化取樣筒位置，保障振動篩上濾出的巖屑能夠連續(xù)且適量地進入筒中。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)的新樣存儲創(chuàng)造良好環(huán)境。

大部分鉆井工程中使用的振動篩邊緣都是直面，但在錄井現(xiàn)場使用的取樣筒卻是圓筒，且筒口較厚，這就會造成接砂筒和振動篩之間的連接屬于點接觸，大量泥漿會順著筒壁邊緣外流，導致接到的真巖屑少。為改善此種情況，在鉆進工程落實現(xiàn)場，工作人員可以將取樣筒改成方形取樣盆，這樣就可以擴大取樣器具和振動篩之間的接觸面積，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)快鉆井條件下地質錄井的工作人員為例，該工作人員沒有用水猛沖巖屑，嚴格控制水壓，采用緩慢沖洗配合攪動的方式，逐漸促使巖屑展現(xiàn)出巖石的原本顏色。在這一過程中，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程中漂浮在水面上產(chǎn)生流失的情況。

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

3.2 提高鉆時可利用性

在優(yōu)快鉆井條件下，鉆進工作產(chǎn)生的砂、泥巖在鉆時特征都不明顯，但返出的巖屑不同，其特征與地層成巖的作用相關。所以工作人員在優(yōu)快鉆井條件下展開鉆進工作，需要參考鉆時巖性和地層的劃分是否有明顯的不適應情況。若鉆進工程在埋藏很淺，或者成巖和壓實作用比較差的地層當中落實。而且機械鉆速很高，鉆時的參考性也不好，返出的巖屑細小，砂泥巖區(qū)別也不明顯。但隨著埋藏深度提升，成巖和壓實作用必然有明顯增強變化，這時PDC鉆進產(chǎn)生的鉆時就能夠表現(xiàn)出比較明顯的特征，同時地層巖性的變化分界線也能夠從鉆時的突變界線當中展現(xiàn)出其變化細節(jié)，顯然此時的鉆時局具備比較明顯的分層參考價值。但在實際鉆進工作當中，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，與鉆時結合起來，對巖性和底層界限進行現(xiàn)場校正。

此外PDC鉆頭和螺桿鉆具組合也是常見情況，能夠提升機械鉆速，同時避免井斜。如某油田工程使用了此種技術，鉆具組合是241.3 mmPDC鉆頭+197 mm動力鉆具+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。這種技術的優(yōu)勢在于能夠明顯提升機械鉆速，同時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中，鉆速能夠比傳統(tǒng)鉆進方式提升60%左右。

3.3 加強巖屑精細描述

PDC鉆頭產(chǎn)生的巖屑比較細小，部分工程中產(chǎn)生的巖屑甚至呈現(xiàn)粉末狀，因此工作人員對現(xiàn)場的巖屑展開識別和精細描述有必要使用輔助設備，這樣才能保障相關參數(shù)的準確程度。常用的有輔助設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。同時巖屑當中的膠結物質和類型，工作人員觀察巖屑顏色等就能提升描述結果的準確程度[4]。

在落實油氣顯示工作的過程中，工作人員有必要嚴格按照取樣的間距，逐步對巖屑進行干、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大面積的滴照實驗，曬干后配合熒光干照操作也能保障巖屑描述的精細程度。

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

4 結語

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