岩屑录井技术.doc

岩屑录井技术在钻井过程中，随着泥浆一起被带至地面的那些地下岩石碎块叫作岩屑，俗称为“砂样”。在钻井过程中，按一定的时间顺序、取样间距以及迟到时间，将岩屑连续收集、观察并恢复井下剖面的过程即为岩屑录井。岩屑录井过程中产生的资料即为岩屑录井资料。通过岩屑录井可以掌握井下地层层序、岩性、，初步了解钻遇地层的含油、气、水情况。岩屑录井具有成本低、简便易行、了解井下地质情况及时、资料的系统性强等优点。（一）岩屑的采集及整理1. 迟到时间的计算及测定岩屑录井首先是要获取有代表性的岩屑。为此，要求井深必须准确、井底岩屑的迟到时间必须准确。岩屑的迟到时间是指岩屑从井底返到井口的时间。井深的准确性一般是通过准确的计量钻具，而确定岩屑的迟到时间通常运用以下两种方法。（1）计算法理论计算岩屑迟到时间的公式为： T迟 = VQ = （D2d2）（4Q）H (11)式中 T迟 岩屑迟到时间（min）；V 井限与钻具之间的环形空间容积（m）；Q 泥浆泵排量（mmin）；D 井径，即钻头直径（m）；d 钻具外径（m）；H 井深（m）。对同处于井底的泥浆与岩屑上返所需时间来说，岩屑比泥浆要多，而计算迟到时间时所用的参数是泥浆参数。理论计算的迟到时间与实际迟到时间有一个差值存在，因而对于计算机系统中通过计算得到的一个迟到时间要不断的进行修正，使理论迟到时间与实际迟到时间尽可能地相符。在实际工作中，理论计算求得的迟到时间往往作为参考，或只在100m以内的浅井中使用。（2）实物测量法实物测量法是现场中常用的方法。选择密度和大小与岩屑相近、颜色鲜明的物资，如染色的岩屑、红砖碎块、白瓷块等作指示剂，在接单根时把它们从井口投入钻杆内。指标剂从井口随钻井液经过钻杆内到井底，又从井底随钻井液沿钻杆外的环形空间返到井口钻井液筛处，这个过程叫做一个循环周。试验时，记下开泵时间和发现第一片指标剂的时间。循环周时间即为二者之时间差。所求的迟到时间是指标剂从井底到井口的上行时间，这个时间等于循环周时间减去下行时间， 即： T迟 T循环一T0 （12） 下行时间（T0）可由下式算出：T0 （C1C2）/ Q （13） 式中， C1 钻杆内容积（l）； C1 钻挺内容积（l）； Q 钻井液排量（ls）。 C1、C2可根据钻杆、钻挺的尺寸长度查表得出。钻井液泵排量可在钻井液槽中梯形水门处量出流动的钻井液液面高度，然后查表得出排量。计算新迟到时间时，首先应算出变泵时间与原捞砂时间的时间间隔t，然后用反比法求出修正时间。 修正时间 (Q原 / Q新) t （14）此外，为了保证迟到时间准确可靠，还可以用在钻进中钻时有明显特征的岩性来直接检查正使用的迟到时间数据是否准确。同时在大段快钻时的岩性中出现钻时很高的岩性时，也可以根据上述办法检查正使用的迟到时间是否正确。（3）特殊岩性法与邻井对比，利用大段单一岩性中的特殊岩层（如大段砂岩中的泥岩、大段泥岩中的灰岩、大段泥岩中的砂岩等）在钻时上表现出特高或特低值，记录钻遇时间和上返至井口的时间，二者之差即为真实的岩层迟到时间。以上介绍的岩屑迟到时间测定方法，仅是指地层某一深度的迟到时间，实际上井是不断加深，迟到时间亦随之增长。为了保证岩屑录井质量，生产中采取每隔一定的间隔测算一次迟到时间，作该间距内迟到时间。间距的大小各地区根据实践应因地制宜。2岩屑的采集方法（1）取样时间岩屑捞取必须严格按迟到时间连续进行，力争做到分秒不差，准确捞取。取样时间的确定方法是： 取样时间 钻达时间 十 迟到时间 钻达时间可从钻时记录中知道，关键是要算准迟到时间，并要特别注意排量的变化引起迟到时间的变化，若迟到时间变了，则取样时间也应改变。 即：新取样时间 钻达时间 十 新迟到时间 如果岩屑在上返过程中，泥浆泵一度停止运转，则取样时间应加上停泵时间。 即：新取样时间 钻达时间 十 迟到时间十 停泵时间 （2）取样位置在一般情况下，岩屑是按迟到时间在振动筛处连续捞取的，砂样盆放在振动筛前，岩屑沿筛布斜面落入盆内。为保持岩屑的连续性，每到取样时间取走一个岩屑盆后，应立即将另一个岩屑盆放在振动筛前。（3）取样方法当下钻捞第一包岩屑时，在放置岩屑盆之前，应充分清理振动筛及架空槽。然后再按岩屑上返时间放置岩屑盆。在取样时间未到以前，若砂样盆已经装满，不能把上部的岩屑去掉，就垂直切去盆内岩屑的1/2，并将留下的1/2岩屑推平拌匀。岩屑推平拌匀。若盆内岩屑再次装满，仍按同样方法处理。若到取样时间，盆内岩屑太多，也按这个办法处理。绝不允许只要盆内上面部分或下面部分的岩屑，而使得所取岩屑缺乏连续性和代表性。岩屑捞取量按现行规定，不挑样岩屑每包不少于500克，挑样岩屑每包不少于 1000克。起钻前应循环泥浆，待最后一包岩屑捞出后方可起钻。起钻井深若不是整米数，井深末尾数字大于0.2rn时，应捞取岩屑，注明井深，待再次下钻与钻完整米时所取岩屑合并成一包。取样时应注意以下几点：由于岩屑密度和大小的差异，泥浆流会携带岩屑通过不同的滤网，致使井壁落块再次循环等较大的假岩屑与较小的真岩屑某种程度的自然分开。但在采集岩屑时应特别小心地将它们区分开来，以便尽可能多的采集到真岩屑，舍弃不需要的假若屑。当接收岩屑时，木板或采集盒子位置放置得适当有时会取得较为理想的效果当钻遇未固结的地层，或岩屑易破碎成细小颗粒时，采集岩屑样品尽量避免漏失，此时用铁盆或凹槽采集即可，这对于当岩屑总量较少时尤为有效。当岩屑较多时，必须采用垂直取样法，以确保样品的代表性。如果岩屑在某采集间距内相当多的话，可中途取代表性的岩屑，然后放在一起。但不管怎样取样，每次每个样品取完后必须将木板或凹槽清理干净。在特殊情况下，如见油气显示、背景气变化、起下钻、停钻时都要求取特殊样品。罐装样在无油气显示时，按地质设计书的要求隔一定间距取一次，在油气显示段需加密取样。如起钻时的深度不是整米时，只要达到采样间距的三分之一，就应该采集，与余下的三分之二合并成一包。下钻后必须等迟到时间过后方能采集。岩屑的冲洗和采集岩屑本身一样重要。在较脆较硬的岩石井段内，岩屑通常很容易清洗。在这种情况下，岩屑试样只需要在盆内淘洗除去表面的泥浆膜即可，或用软管在采集盒子中冲洗掉岩屑样品表面的泥浆膜即可。粘土岩和页岩经常是软的，并且具有粘性，易相互粘结在一起形成疙瘩，并且易形成溶液和造浆。在冲洗时必须仔细地尽可能少的冲洗掉泥岩和页岩，并且确定样品成分时，可及时地除去一部分掉块或坍塌物，以使尽快地将岩屑样品冲洗干净。对于较细的砂岩，可用软管在铁盆内缓缓淘洗，以防被水冲走或通过筛眼漏失。来自用油基泥浆或油乳剂泥浆钻进井的岩屑通常比用水基泥浆钻进的并更具有钻进地层代表性。因为油乳剂泥浆能防止粘土岩和页岩崩塌进入泥浆。同时，冲洗和处理用这种类型的泥浆钻进的岩屑也会出现一些问题，它们不能单独用水冲洗干净。首先要用清洁液洗过筛选时可除掉大的掉块。筛选后为描述岩屑样品的颜色、岩性等带来很大的便利。与此同时经过筛选后的样品根据需要常用来：装百格盒；岩屑整理，粘贴实物剖面；系列对比分析； 碳酸盐岩含量分析。上述几点工作必须要求所选岩屑是真岩屑。经验丰富的录井地质师结合钻时、钻头类型及其他资料往往能准确识别出岩屑样品的真伪。假岩屑一般有以下几个方面的来源：掉块。再循环的岩屑；泥浆化学制品；水泥块；金属物。3岩屑的处理（1）洗岩屑刚取出来的岩屑被钻井液包裹着，因而必须将岩屑清洗干净。岩屑清洗必须到使岩石露出本色为止。但粘土岩中的软泥岩和极易泡散的砂岩（如高岭土砂岩）例外。在清洗时还应注意观察有无油、气显示，有无沥青块。若有，则应在观察记录上记录或把样品收集起来供描述岩屑时参考。（2）晒（或烘）岩屑夏天将清洗好的岩屑按井深顺序倒在砂样台上摊开晒干，在晾晒时避免经常翻搅（特别是软泥岩及泥岩），以免使岩屑的颜色模糊，不易辨认真岩屑及其颜色、岩性。在晾晒油砂时应防止爆晒而引起油砂失油，把水分晒干即可。冬季及雨季无法晒岩屑时，应设置蒸气烘箱烘干。若用电炉或火烘烤时应注意不能使岩屑变质失真或油砂失油。（3）装岩屑。将装袋的岩屑按井深顺序自左自右，从上而下依次放人专用的岩屑盒内，并标明每盒的井号、编号、岩屑袋数及井段。（二）岩屑的描述方法及内容1真假岩屑的判断在钻进中，由于钻井液性能的变化、井壁坍塌、排量的突然变化等原因，常常使岩屑不能及时返出井口，而停留在井筒中，与井底新钻碎的岩屑混杂在一起。所以返出井口的岩屑即有老岩屑，又有新岩屑。在录井现场，习惯于把老岩屑称作假岩屑，把新岩屑称作真岩屑。根据它们各自不同的特征，加以区分真、假岩屑。假岩屑具有下列特征：色调模糊，形态大而圆，局部有微曲面。这是上部个体较大，未及时返出地面的岩屑，在井内经过冲刷和磨损的结果；棱角明显，但个体较大的岩屑往往是假岩屑。这是上部井壁垮塌的碎块，在井内时间不长，还来不及圆化，就被泥浆带出地面；在熟悉区域地层特征的基础上，根据岩屑百分比的变化、钻时、岩性组合关系等，可以判断假岩屑。一般情况下，上部地层掉块延续井段长，占岩屑的百分比低，岩性也往往与钻时不相吻合。真岩屑具有下列特征：一般色调新鲜、个体小、具棱角，若为厚层则百分比将不断增加；若钻井液切力高时，较大的、带棱角的、色调新鲜的岩屑，是真实的有代表性的岩屑；高钻时的真岩屑，往往是碎小，棱角特别明显的岩屑，如灰岩、白云岩的岩屑；泥质岩多呈扁平状，页岩呈薄片状。疏松砂岩较圆而不具棱角或棱角不明显，致密砂岩呈块状。2岩屑描述岩屑描述准确与否，将直接影响井下地质、化学、地球物理、泥浆录井及工程资料等，甚至将进一步影响该区域的下一个勘探部署。录井地质师往往因地区、地质情况不同所描述的侧重点亦不同，如碎屑岩孔隙发育的区域地层，则重点描述碎屑岩的位径、形状、磨圆和胶结；在碳酸盐岩发育的地区则比较注重成分、溶解、交代和白云化等作用。又如在裂缝发育的地区则较注重缝长、缝宽、组合情况和发育走向等。（1）描述原则冲洗干净并干燥后的岩屑一般是在自然光下进行，采用“大段摊开、宏观细找，远看颜色、近查岩性，干湿结合、挑分岩性，参考钻时、逐包定名”的原则。为更准确、更全面地观察岩屑，对于特殊岩性段往往重点加以观察分析，有时还需作泥（页）岩密度分析、系列对比分析、碳酸盐含量分析等。当出现砂砾岩时，应重点描述其粒径、分选、磨圆、胶结及含油情况。当出现碳酸盐岩时，应重点描述其成分、储集结构、沉积构造及含油情况等。当出现蒸发岩时，应重点描述其类型、特征等。（2）岩屑定名原则在一般情况下，采集的每包岩屑并不是刚好取其岩性分界处，而是在一定的采样深度间距内的复合样品。因此，在岩屑定名时，并不像野外那样甚至连古风化壳亦能划分出来。当采样深度间距较大，合理地定名是很重要的，定名依据如下：颜色变化：当钻遇的岩性颜色出现另一种新的颜色时，应按新颜色的岩性予以定名。颜色基调常见的有：黑、灰、绿、蓝、黄、褐、红、白。在取样间距较大而颜色较多者，一般定为杂色。一般情况下只用一种颜色定名。岩性变化：当钻遇新的岩性段时，返至地面采集到的岩屑可能是很小一部分，而大部分岩屑为上覆地层的岩性，然而此时确已钻遇新的地层。因此，当某包出现新的岩性时，尽管其含量很少，除非是明显的薄夹层，否则应予以定名，并以此包为岩性分界线。百分含量变化：当钻遇新的地层后，除颜色或岩性变化外，百分含量亦是相应地由小到大再到小的变化过程。因此，仔细观察岩屑的百分含量变化亦能方便地确定岩性的名称。如果一包岩屑中含有多种成分，其中某一成分含量最高，但在给该包岩屑定名时不一定按最高含量的成分定名，而往往是根据新成分的出现和百分含量的逐步增加来决定的。这种情况在采集深度间距较大时常常会遇到。如某包出现了少量的泥岩，约占5，粉砂岩占95，而在下一包中泥岩上升至40，粉砂岩占60，而且第三包泥岩为主，则在此种情况下，第一包岩屑即可定为泥岩（尽管其含量较少）。这点与岩性定名时某成分的矿物组分含量是不同的，录井地质师应充分注意到这点。互层性：若同时出现两种或两种以上的新成分时，在定名时一般不写“夹层”，而是在充分结合钻时、气测、泥浆及槽面显示资料的基础上确定是否为薄层或条带，只列出其比例。如灰色粉砂岩、灰色泥质粉砂岩、深灰色泥岩，211。当某种成分少量出现连续时，表示为薄夹层。连续性：区域地层岩性一般是一连续沉积的过程，除非曾经历过地壳大幅度升降导致某一地层缺失或突变，或某种灾变事件导致特有的地层结构，否则岩性界面之间不应有跳跃或缺失出现。如在正常情况下，黑色泥岩之后马上出现灰白色砾岩显然是不符合相序原理的。因此，录井地质师在岩屑定名时应充分考虑沉积相的连续性。如下情况是较合理的：灰黑色粉砂岩、灰色粉砂质泥岩、灰黑色泥岩。地层的连续性亦反映了含量的连续性。恢复地层本来面目：当钻遇固结疏松的地层或易溶的地层岩性时，返上地面的往往并不具备井下地层沉积特征，而常常是具有矿物特征的假象。此时录并地质师应根据实际情况来定名。如当出现大量的石英砾石、除石砾石或大量的粗砂时应定名为砾岩或砂岩而不是砾石或散砂。又如当振动筛上很少或没有返出物时，并非没有岩屑，录并地质师此时应根据钻时、气测值、Cl含量或其他零星不溶矿物来确定是何种蒸发岩类。 “放大”和“缩小”：当钻遇某一特殊岩性段时如薄的含油砂层、标志层、蒸发岩层甚至碳酸盐岩层，而在其采样深度间距内含量又较少时，为了给地层的分析与对比，油气生、储、盖分析等研究工作带来便利，此时，录井地质师应根据现场情况对特殊岩性段作出适当的“放大”，即重点突出，相应地其间距内的其他成分随之“缩小”。如在采集间距为5m时，确定其含油砂岩为0.5m时，就不能像其他普通岩性一样处理，应重点详细地加以描述。在作图比例尺的限制下不能绘出时，应作适当的“放大”。（3）岩屑描述有关碎屑岩的成分、构造、颜色、结构及粒度分析等在许多教科书上均有论述，在此主要着眼于现场，对录井地质师的一些工作流程加以论述。定名 凡主要粒径在75以上时为均一碎屑岩，采用单一定名。当同一颗粒粒径含量超过50者定为主要名称，5025者定为次要名称，用“质”或“状”来表示。其次含量为255者，用“含”来表示，一般不参与定名，除非是较特殊的矿物成分或结构，但在描述时应该参与描述。描述时，次要名称在前面，主要名称在后面。在复合名称中的次要名称如在砂岩、砾岩范围之内，习惯上以“状”表示之；在粉砂岩与泥岩范围之则内以“质”表示之；更次要的名称则一律用“含”表示之。对于较特殊的矿物、成分或特殊沉积构造，为突出重点，可参与定名，如海绿石石英砂岩、结核状泥岩、碳质泥岩等，即使所占含量仅在25以内。当粒径、颗粒百分比相近时，一般用“”符号联接。如中细砂岩、粉细砂岩。颜色 在描述时，一般以干燥新鲜面的颜色为准，且要求区分原生色和次生色。常见岩屑的颜色一般为主要矿物的颜色，表现为均一单调。如灰白色含砾不等粒砂岩。当岩屑有两种颜色，在描述时，次要颜色在前，主要颜色在后。由三种或三种以上的颜色组成且所占比例相近时，一般定为杂色。色调。在描述时常冠以“深”、“浅”表示色调的差别。如深褐色泥岩。对于用肉眼能观察到颗粒的岩石，还应写明矿物成分与胶结物的颜色，若可能还应写明是原生的还是次生的颜色。泥质岩的颜色的深浅指示其沉积环境。当然，经过后期的氧化还原作用是不能指明其当时的沉积坏境的。因此，不仅要对泥质岩的颜色认真加以描述，而且还要区分其是否为原生色或次生色。碳酸盐岩以灰色为主，对其次要颜色的描述有十分重要的意义，应尽可能将次要颜色加以描述。石灰岩与白云岩的正常颜色是灰色、白色、浅黄色和棕色，不常有的颜色是红色、橘红色、绿色、紫色和黑色，这些颜色可以组合成种种型式，诸如呈杂色、带状的、斑点的和渐次变化的颜色。红色和桔红色的斑状颜色和混杂色常发现在邻近大陆的构造隆起上面，红色、绿色和橘红色常和地面气候、不整合和通过循环水的作用地下氧化等相联系。成分 碎屑成分可分矿物碎屑和岩块碎屑（岩块）两类。常见的矿物有石英、长石、云母及暗色矿物。矿物粒径较粗时可凭肉眼观察估计其成分的百分含量，对较细的矿物颗粒则需用放大镜或双目镜观察估计。在描述时主要矿物成分用“为主”表示，其余矿物则分别按“次之”（5025）、“少量”（255）、“微量”（51）、“偶见”（l）来描述，其间用顿号分开。描述时一般次要矿物在前，主要矿物在后。碳酸盐岩成分为方解石和白云石。当确定二者的百分含量后即可确定是石灰岩和白云岩。在现场录井时，可用如下方法加以鉴别。510的稀盐酸滴试：石灰岩遇酸立即强烈起泡，作用时间长，可听到响声，岩屑能跳动浮起来。白云岩与酸反应很弱很慢，仅在放大镜下可见表面上起小泡、岩屑开始反应弱，后渐快，且有气泡冒出。B与热稀盐酸作用：石灰岩立即强烈起泡。白云岩立即起大量小气泡。C染色法：石灰岩遇茜素红成红色。白云岩遇茜素红不染色。D碳酸盐含量测定法：石灰岩的反应曲线呈方框形，白云岩的反应曲线呈“漏斗形”。结构 粒径：一般描述其最大值和最小值。如果次要粒径大到足以描述的话，亦应描述出次要的粒径，此时一般只描述其平均粒径即可。同时，主次粒径百分含量也应该相应的描述。外形：砾石一般为扁圆状、卵圆状等。碳酸盐岩的形状较为丰富，常见有角砾状、球状、竹叶状、斑状、碎片状、锥状等，对变形鲕粒应重点