PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位

【摘要】在岩屑观察初步确定大套岩性后，再参考钻井参数、及气测数据进行岩性归位，参照区域地质和临近井的地质资料，才能较准确地描述好岩性，建好地层剖面。

【关键词】岩性描述  地层剖面  归位  PDC钻头钻井

用PDC鉆头钻井中的岩性描述，仅仅采用传统的岩性描述法已经不能准确地描述好岩性，建立地层剖面，因为，PDC钻头钻井中岩屑容易混杂，钻时有时不能很好反映岩性的特性，描述时必须在观察岩屑样品的同时，考虑钻压、钻速、扭矩、钻时、气测值，几个参数一起考虑，综合分析，在岩屑观察初步确定大套岩性后，再参考钻井参数、及气测数据进行岩性归位，参照区域地质和临近井的地质资料，才能较准确地描述好岩性，建好地层剖面。

我们发现使用PDC钻头钻井有时速度相当快，使岩屑录井难以跟上钻头，岩屑颗粒细小，使岩性定名困难。钻时相对岩性反应有时很不明显，砂泥岩区别不大，甚至出现砂泥岩钻时相反的现象，使利用钻时曲线划分、归位岩性及分层不再准确。因此，传统的以岩屑实物定名、钻时分层归位方法难以满足地质录井需要，必须找出更多、更直观、快捷的录井参数应用于地质录井中，快速建立地层剖面，以适应现代录井需要。

通过油气田及其它构造带的数口井的实践，发现扭矩、顶驱转速、气测值等录井参数的变化有时能直观、及时地反映地下岩层的变化，有时同时考虑钻时、钻压值，防止岩性归位的错位，这些参数的综合利用，填补了传统地质录井方法的不足，有效地提高了岩屑录井质量，对及时发现油气层、卡准取芯层位起到了重要作用。

一、参考钻压参数

在岩屑描述时，我们发现钻压有时是一个不可忽视的钻井参数，有时由于司钻人为因素，或工程上造斜、纠斜的要求，人为增加或减少钻压，造成钻时相对于地层而异常，造成传统地层按钻时归位而发生错位，有时钻时没有大的变化，但钻压却有很大的变化，而有新岩屑出现时，可以参考钻压参数。如表1所示，岩屑样中出现了粉砂岩，1979米，1980米钻时基本无大的变化，钻压降低了很多，岩性反映为粉砂岩，所以参照钻压的变化也能帮助岩性归位。有时钻压大小与岩性也能成很好的对应关系（见表1）。

二、扭矩的作用

实践中发现，使用PDC钻头时，扭矩曲线形态与岩性有着密切的关系。牙轮钻头扭距曲线较平直，一般泥岩扭矩值低，砂岩扭矩值高，只是钻头使用后期出现高频高幅的振荡曲线。

而PDC钻头则不同，一开始钻遇砂岩时就出现高频高幅的振荡曲线，并且曲线的震荡频率与幅度与岩性有密切的关系。泥岩表现为曲线平直或小幅度、低频率震荡，砂岩表现为高幅的振荡曲线，并且随着岩性的由细变粗，其扭矩曲线的震荡频率和幅度也有增大的趋势。另外，PDC钻头使用后期，一般扭矩值升高，但曲线震荡频率和幅度减小。展现了扭矩与岩性的关系，钻遇泥岩时，扭矩值小，振幅小;钻遇砂岩时扭矩值大，振幅大。

三、顶驱转速的应用

虽然司钻给定的是额定顶驱转速，但表现在顶驱转速传感器上的瞬时转速却千变万化。顶驱转速曲线振幅频率与扭矩曲线振幅频率变化有着一定的一致性，因此与扭矩一样，顶驱转速变化也反映了岩性变化。

与扭矩曲线不同的是，顶驱转速曲线是围绕较固定值左右对称震荡，钻遇砂岩时震荡幅度变大，遇泥岩时震荡幅度变小。扭矩曲线的震荡轴是弯曲的，其轴值随岩性的变化而变化，顶驱转速震荡轴是一条垂直线。（见图1）

四、气测曲线的应用

气测录井是利用色谱仪直接测量地层含气性的录井方法。地层含气性与区域生储盖组合特征有关，表现在具体层段，岩性含气性与岩石生、盖、储、孔、渗性有关，不同岩性具有不同的孔、渗性，因此气测值的变化在一定程度上反映了岩性的变化，地层含气性越丰富，气测值随岩性变化越明显。东海地区地层多属正常压力层系，气测仪所测的气含量多为岩屑的破碎气体含量。PDC钻头产生的岩屑颗粒细小，有利于气体的充分扩散和释放，有利于气测录井。东海下第三系龙井组下段、花港组、平湖组，为区域含油气层段，地层含气性好，气测值变化较好地反映了岩性的变化，为岩屑录井提供了良好的参考依据。在钻穿泥岩层段，进入砂岩层段时，其气体全量值明显升高，钻进泥岩层段时，其全量值明显降低。

五、显微镜的应用

有时借助显微镜有利于岩性的描述。采用PDC钻头钻井时，岩屑样及细，有时用肉眼较难看出岩样的变化率及其成分与结构构造，有时虽然都是砂岩，其钻井参数有着相当大的变化，其原因是砂岩颗粒的胶结物及其胶结类型的不同，有些砂岩其钻时、钻压都较大，其钻井参数又无明显的指示，此时就得利用显微镜，观察新出现的岩屑性质及其胶结物和分析胶结类型。一般情况下，灰质、硅质胶结的岩性，性很硬，可钻性差，泥质胶结的，可钻性好。基底式胶结、镶嵌式胶结的可钻性差，而空隙式胶结、接触式胶结的可钻性较好。具体描述时，在结合钻井参数的基础上，再利用显微镜观察分析，才能准确的确定地层的岩性及其颜色、成分、分选、磨圆、形状、含有物，以及油气的含油饱和性，荧光显示色等。

作者简介：张海镇（1980-），江苏省丰县人，大学本科，工程师，现主要从事地质录井技术与管理工作。