南方海相PDC钻头下岩屑录井方法1.doc

南方海相PDC钻头下岩屑录井方法胡端义 张军 罗世国(江汉石油管理局测录井工程公司 湖北潜江 433123)摘 要：PDC钻头在南方海相勘探的广泛应用，使传统的岩屑录井面临严峻挑战，为适应海相勘探开发需要，优选出合理的碳酸盐岩录井系列，本文从南方海相地层特征出发，指出了应该注意的录井相关流程及要求，重点介绍了显微镜放大描述法、化学试剂分析法、外观特征描述法、综合录井参数辅助识别法、综合分析判断法五种岩屑录井方法，探讨了自然伽马地面测量识别法和岩屑光学成像色差识别法两种新技术方法；并通过应用实例分析了南方海相PDC钻头应用条件下录井随钻岩性识别的应用效果。关键词： 南方海相 PDC钻头 岩屑录井 地层特征 录井参数引 言集团公司油气并举战略实施后，南方海相成为勘探的主战场。与早期钻井不同的是，工程多采用PDC钻头钻进，井型也以大位移井、侧钻井、水平井为主。PDC钻头的广泛使用，使钻井进入了高钻速、高时效的“双高”时期，传统的岩屑录井面临着严峻挑战。首先，水平井采用螺杆涡轮钻进或旋转复合钻进后，钻时、钻压、扭矩等综合录井工程参数变化不明显，以找油为主的碎屑岩PDC录井方法（如钻时录井、定量荧光录井、dc指数）无用武之地。其次，PDC钻头研磨地层作用强，岩屑细而碎，使用常规普通放大镜，矿物成份和结构的辨别较为困难。面对PDC钻头带来的诸多技术难题，在随钻测量技术（LWD）大范围推广尚不成熟的条件下，录井行业不能消极被动，必须跳出碎屑岩PDC录井的旧框框，摸索出新的录井方法和录井手段，优选出合理的碳酸盐岩录井系列，以适应日新月异的海相油气勘探开发需要。笔者从事南方海相录井工作多年，总结了近年来江汉油田在南方海相录井中的方法和手段，供录井业界同仁探讨。1南方海相地层特征目前，南方海相勘探基本集中在志留系以上的上组合地层。自井口侏罗系沙溪庙组至志留系，地层沉积剖面以碳酸盐岩为主，其次是碎屑岩及粘土岩，少为蒸发岩及炭质岩（煤）。侏罗系上三叠统以砂、泥岩为主，中、下三叠统上石炭统以碳酸盐岩为主，下石炭统志留系为石英砂岩、泥页岩。该区碳酸盐岩目的层中，岩性又以石灰岩为主，次为白云岩，另有一些特殊岩类炭质岩（煤），石膏岩及少量凝灰岩（绿豆岩）等。* 胡端义 工程师，1971年生，1994年毕业于江汉石油学院石油地质勘探专业，现在江汉油田测录井公司录井大队从事现场录井生产与技术管理工作。通信地址:湖北省潜江市江汉油田。 邮编:433123 电话07286578530。 2海相PDC钻头录井条件海相碳酸盐岩录井除常规配置外，还应注意下面有关录井流程及要求：（1）录井前应收集区域地质资料，掌握地层岩性特征、断层展布情况及邻井地质情况。清楚PDC钻头的使用井段、钻压、泵压等工程参数，了解钻井液处理及变化情况。（2）取样装置选用80目以上的筛布，保证2mm的岩屑能录取到。（3）配备20倍以上的双目体视(连续变倍双目镜)或偏光显微镜。（4）现场应配备5%（或10%）盐酸、镁试剂及氯化钡等常用化学药品和试剂。（5）在晒样、烤样时，切忌过多的翻动，以免造成岩屑表面模糊；在岩屑收样装袋时，尽量将细小的真岩屑装入袋中；在岩屑描述过程中，注重干湿结合，干样应用清水二次漂洗，清除杂质。3海相PDC钻头下岩屑录井方法通过总结江汉近几年来在南方海相勘探的录井工作，笔者认为，要搞好海相PDC钻头条件下的录井首先还是得重视常规录井和传统的海相录井方法，其次是大力引进新技术和新方法，开拓视野，丰富和加强岩性识别手段。3.1 显微镜放大描述法PDC钻头下岩屑细碎，不能准确判断地层岩石的矿物成份和结构，进行薄片分析也较为困难（主要是不易磨片），但使用102以上双目体视显微镜，在镜下可以清楚地观察鉴定矿物的成份、结构、构造，准确地进行碳酸盐岩定名。鉴定过程中，应注意选用滤纸吸干后的湿样或加稀盐酸后的酸蚀样，因为烘干的混合样表面粉末较多，影响了镜下观察，而酸蚀样能较清楚地观察到碳酸盐岩的各种颗粒结构，如颗粒类型、生物化石、晶粒或颗粒大小等。该方法的优点是可以进行岩屑的细描，缺点是现场速度慢，逐包描述效率太低。3.2 化学试剂分析法PDC钻头破碎的岩屑虽细而碎，但其成份不会改变，通常用化学试剂：如稀盐酸（5%或10%）、镁试剂、氯化钡等定性识别岩性，再结合综合录井碳酸盐岩含量分析来定量确定岩性。准备1-2块瓷性调色板，每个调色板有10个以上的凹槽，逐包取少量样品入槽对比分析：（1）加盐酸反应起泡越剧烈，灰质含量越高。如呈跳跃状气泡可定性为纯石灰岩。（2）加盐酸反应静置5分钟后，用镁试剂染色，染色越蓝，白云质含量越高。如呈天蓝色可定性为纯白云岩。（3）加热盐酸反应后取其滤液，滴入氯化钡，沉淀越浑蚀，石膏质含量越高。如呈絮状浑蚀，可定性为纯石膏岩。建南构造的建41侧平1井（侧3井）井段35454055m使用PDC钻头钻进，岩屑呈灰白色粉末状，显微镜下较难识别，用化学试剂分析，加酸反应时剧烈起泡，几乎无残余成分，综合录井碳酸盐岩含量分析CaCO3达到96，很快就能定名为纯灰岩。该方法结合综合录井碳酸盐岩含量分析，在海相录井中能充分提高岩屑描述的速度，是观察大段岩性变化的有效手段，缺点是不够精确，一定程度上依赖现场地质师经验。3.3 外观特征描述法PDC钻头因其特殊的结构构造和独特的破碎机理，因此对不同成分的岩石的敏感程度也不一样，不同岩石类型破碎后具有不同的外观特征，包括颜色、外形、断口等，寻找其规律性可以起到事半功倍的效果。在聚合物泥浆中，同一型号PDC钻头下碳酸盐岩（石灰岩、白云岩）质越纯，岩屑清洗越方便；遇清洗困难时，可能泥质、石膏质含量增加。一般碳酸盐岩地层岩屑外观上具有以下特点(见下表)：膏岩类：湿样呈面糊，较难识别，但干样以粉末状为主，见白色粉末。石灰岩、白云岩：呈小片状，湿样清洁易识别，干样反而表面不清洁不易识别。页岩、泥岩：呈片状小块状，没有陆相泥岩段的造浆特征。成岩性好，颜色较深，硬度中等且脆。凝灰岩（绿豆岩）：呈细条块状，棱角分明，硬且脆。海相地层不同岩石类型PDC钻头破碎岩屑特征岩 性外观特征岩屑颗粒mm泥质石灰岩、白云岩浅灰深灰色小块状0.53.0 纯石灰岩、白云岩浅灰深灰色小片状0.22.5泥岩、页岩（煤）灰色黑灰色小块状15凝灰岩（绿豆岩）浅灰绿色中块状15石 膏 岩易水化的白色浅灰色粉末状0.11赤水凹陷的BP1井井段17201723m使用PDC钻头钻进，岩屑杂乱，但可见到少量的1720m前没有出现的一种新岩屑，呈浅绿灰色，棱角分明，细块状，加酸不反应、加镁试剂不染色，结合区域资料现场判断进入了雷一1地层，定名为绿豆岩。后经测井证实为绿豆岩标志层，为该井进入A靶点提供了准确的地质依据。该方法也需要地质师具有丰富的现场经验，不能生搬硬套。3.4 综合录井参数辅助识别法 随着综合录井技术的提高，充分运用综合录井信息进行碳酸盐岩岩性识别，也成为PDC钻头条件下间接判断识别岩性的有效手段。综合录井不仅可以获得如气测、工程、地质、钻井液、地层压力等钻井现场几大参数，而且可以实施工程监测、地层流体识别，很多参数的变化都能反映出地层及岩性的变化。气体参数的异常和钻具放空、钻井液漏失都预示着地下储集层的存在。此外，利用校正过的Sigma指数对判断岩性也有一定的作用，因此综合录井是碳酸盐岩录井中必不可少的录井项目。尽管运用综合录井参数现在只能起到辅助岩性识别的作用，但在今后的工作中，如果我们现场录井人员注意留心所有录井参数的变化，研究其与岩性变化的相关性，通过综合录井参数来进行岩性识别的作用也必将越来越大。3.5 综合分析判断法当井口岩样稀少时，可以充分利用区域及邻井资料进行地层对比，确定钻达的地层层位和可能钻遇的岩性；再结合综合录井资料（气测、工程、钻井液参数），就可以解决岩性把握不准、漏描油气显示等问题。BP1井井段17071720m、18571883m使用PDC钻头钻进时，振动筛岩屑稀少，经1个小时捞取的岩屑样品，稍微漂洗就水化，很难确定岩性。结合钻井液粘度、切力、失水明显增大，取泥浆滤液做氯化钡试验，证实为石膏层。井段19071927m同样使用PDC钻头时，岩屑特细而多，颜色浅灰泛白，肉眼极易定为石膏岩，结合气测烃组份显示明显，应为石灰岩、白云岩裂缝性含气层，做镁试剂试验，染色呈天蓝色，定名为白云岩。3.6 自然伽马地面测量识别法和岩屑光学成像色差识别法自然伽马地面测量识别法就是利用不同的岩性存在的放射线元素不同，在衰变过程中放射出的自然伽玛射线强度不同，通过仪器标定，定性鉴别被测样品的岩石类别。以此达到提高岩屑录井技术含量和提高岩屑定名准确性的目的。岩屑光学成像色差识别法的技术原理基于光电成像、色差分析和数模转换。其目的就是实现细岩屑样品的岩性识别、各类细岩屑百分含量和含油丰度检测的自动化和定量化。该技术可免除人工评价时的诸多不利因素，使岩屑的评价更具客观性和可比性。新技术、新方法可以开阔录井人员的思路，丰富录井手段，以上两种新技术手段虽然在我们江汉油田还没有得到广泛应用，但随着录井行业加强技术交流与合作，只有不断探索、不断创新、不断推广新技术的运用，才能适应南方海相油气勘探的需要。4. 应用实例下面是利用显微镜放大、化学试验、外观特征等方法，结合区域资料综合分析，在建南构造建41侧平2井进行综合应用的实例(见图)。建南构造嘉陵江组岩性特征：嘉一、嘉三、嘉五段灰岩为主，局部见膏，嘉二、嘉四段石膏为主。建南构造飞仙观组岩性特征：飞1、飞2段灰色深灰色灰岩；飞3段浅灰色深灰色鲕粒灰岩，下部粒屑灰岩；飞4段颜色杂，多为紫红色白云岩、泥质白云岩不等厚互层。该井在井段33053377m颜色杂，见棕红色、棕紫色、深灰色等，为区域飞仙观组飞4段特征，用化学试剂盐酸、镁试剂确定该段岩性以白云岩为主，夹薄层不反应的泥岩。井段33893454m颜色浅灰色，显微镜下可见圈层结构的鲕粒，加酸剧烈反应，为飞3段鲕粒灰岩。 5. 结束语PDC钻头下录井方法有许多，碎屑岩剖面钻时特征明显，碳酸盐岩剖面化学、气测特征明显。南方海相碳酸盐岩岩屑录井应以化学试剂分析法、显微镜放大描述法为主，辅以外观特征描述法，结合区域资料、综合录井资料综合分析，综合判断，确定岩性。同时，不同区块应立足地层特征，改善录井方法和手段，在重视传统的录井方法基础上，不断总结、不断完善，提高录井质量。后期，针对南方海相勘探应加强以下工作：（1）全面推广应用显微镜录井技术，无论体视镜还是偏光镜，对提高碳酸盐岩录井质量，至关重要。有条件的单位，应把偏光放大镜、电子显微镜应用在现场，实现边做薄片、边照相、边定名描述