钻遇特殊地层时的综合录井监测和判断方法

1、钻遇特殊地层时的综合录井监测和判断方法钻遇特殊地层的综合录井监测与判断一、引言二、地质录井监测与判断三、结束语钻遇特殊地层的综合录井监测与判断 海洋石油勘探开发钻井施工作业的特殊性： 1、投入费用大，建设周期长 2、施工作业的特殊环境条件 3、渤海湾盆地含油气区的特性：复式油气区构造复杂，不确定因素多，即使是已经发现的地质异常情况，在钻井施工作业过程中，由于种种客观的或主观的因素，仍很难完全达到安全施工。所以必须依靠综合地质录井来随钻监测和判断所正在钻遇的地层。一、引言钻遇特殊地层的综合录井监测与判断定义：“特殊地层”指的是对钻井施工作业安全有重要影响的地层。 综合地质录井就好比是作业者的“眼

2、睛”，通过对钻井液录井、钻时录井、气测录井、岩屑录井及钻井工程参数（包括钻压、转盘速度、扭矩、钻头类型、泵排量等）变化的连续监测，做好钻遇特殊地层时的正确判断，对于钻井作业安全生产具有重要的现实意义。二、地质录井监测与判断（一）、钻遇异常高压地层（二）、钻遇浅层气区（三）、钻遇断层（四）、钻遇不整合面或古潜山风化壳（五）、钻遇含H2S、CO2、煤气及其它 有毒气体地层（六）对钻遇孔（洞）、裂缝发育的地层（一）钻遇异常高压地层（一）、钻遇异常高压地层时的监测与判断异常高压地层指的是地层压力梯度的地层；凡地层压力梯度的地层，称为超高压地层。在超高压地层中钻进时，必须采取特殊措施。在尚未钻探的区块，

3、首先可利用地震勘探法确立异常地层压力过渡带的层位和顶部位置，为探井的设计提供依据。一般在同等深度下，地震波传播的层速度在欠压实地层中比正常压实地层中的层速度小。（一）、钻遇异常高压地层时的监测与判断如果有临井资料，还可根据临井压力录井、测试资料及测井电阻率降低、页岩密度偏小、声波传播时间增加等测井资料判别异常高压地层。在开钻前，做好地质预报，提示各路工程技术人员加强安全防范措施。在钻进过程中，进入预计的异常高压层500米前开始，要进行连续监测，主要通过以下钻井资料进行随钻分析与判断：（一）、钻遇异常高压地层时的监测与判断1、钻时录井 在进入高异常压力地层过渡带时，钻进时的钻速突然增大，钻时突然

4、减小。（钻压、转盘速度、钻头类型及水力条件基本维持不变）（一）、钻遇异常高压地层时的监测与判断2、钻井液录井：钻井液出现明显的增量（米3）；通过对出口流量和总池体积的变化，判断有无发生井涌、井喷或先漏后喷的预兆的可能性；并且由于异常高压地层地温梯度异常大，因此，在钻遇高异常压力地层过渡带时，从泥浆出口管返出的泥浆温度有突然增高的现象。另外，钻井液的密度、粘度下降，氯离子(Cl-)、钾离子(K+)含量明显增高，电阻率（LWD）降低等异常现象。（一）、钻遇异常高压地层时的监测与判断3、岩屑录井：在钻遇高异常压力地层时，返出岩屑泥岩的颜色深，呈片状，富含生物，粘性降低，不能造浆，岩屑中伊利石、高岭石

5、和碳酸钙矿物成分有明显的增加。由于页岩欠压实的原因，异常高压过渡带页岩岩屑密度较正常压实地层页岩密度突然变小。在钻井过程中，可将异常段的岩屑进行密度分析，这种方法较简便，见效快，精度高。但要注意对页岩中碳酸盐矿物和重矿物的含量进行校正。（一）、钻遇异常高压地层时的监测与判断4.气测录井：在钻遇高异常压力地层过渡带时，气测含量大幅度上升，且高峰显示的延续时间明显地大于钻穿该层的时间； 气测基值升高，气体组分比值（C1/C2、C2/C3或C1/C2+C2/C3）降低，尤以C2/C3降低幅度最为明显，当C2/C31时，多为欠压实层。气测单根气、背景气和后效气的大幅度升高，都有发生井涌甚至井喷的危险。

6、在一般情况（未发生井涌、井喷、井漏）下，若气全量大于50%，循环排气不降或下降速度较慢时要考虑加重钻井液密度，控制气全量在30%以下。 （一）、钻遇异常高压地层时的监测与判断5、dc指数（可钻性指数）当钻遇高异常压力地层过渡带时，dc指数将向着减小的方向偏离正常压实趋势线。6、其它钻井参数的变化： 1、转盘扭矩突然增大 2、钻具放空 3、钻进中的蹩跳 4、起钻时（包括短起）阻力增大，下钻时遇阻遇卡等现象，都是其预兆。（一）、钻遇异常高压地层时的监测与判断 7、钻井液体积的变化 泥浆池内钻井液体积明显增加，是发生井涌、井喷或先漏后喷的预兆。 小结 基于以上监测，要及时进行综合分析，做好监测、判断

7、和预测，是否钻遇高异常压力地层过渡带以及其层位、类型和流体性质等，对于及时调整钻井液的比重和性能，维持平衡钻进，控制井身质量有重要意义。并且要及时通知钻井总监（监督），采取停钻循环钻井液等工程措施，防止钻井液严重气侵，发生井喷。（二） 钻遇浅层气区 钻遇浅层气区 浅层气区的特点：1、深度浅，500-1200m（NmU），如PL19-3，500-1000m；BZ29-4，1000-1200m；2、地层成岩性差，泥较软，砂疏松；3、气体为“古生新储”或“新生新储”，前者成因一般气体量较大；4、对钻井作业危险性较大，不易使用密度大的钻井液使压力平衡，容易造成“先漏后喷”或“既漏又喷”。 钻遇浅层气区

8、 BZ25-1-6井09:45-15:15 正常钻进至720m，气全量由0迅速增加至98%。 15:15-15:45 循环排气15分钟后，气全量至0。 15:45-17:00 继续正常钻进至780m，气全量再次迅速增加。 钻遇浅层气区17:00-20:00 边加重泥浆边钻进至898m(比重由提高至时发生井漏，漏速120方/小时, 漏失泥浆20方)。 21:30-22:15 边起钻边灌泥浆，起至644m时灌泥浆不正常，决定接方钻杆，这时泥浆喷至2层台。 22:15-22:30 关甲板BOP，同时打开放喷液动阀，试图抢接单流阀不成功，关盲板，未将钻杆剪断。22:30-06:00 泥浆从钻杆喷至2层

9、台，井失控(至01:05分人员全部撤离)。净止观察。 PL19-3BZ29-4PBZ69AG86-2保真处理剖面地震剖面上的“气焰囱”低速异常反射地震剖面上的“气焰囱”蓬莱19-3构造走滑断层与轻烃散失钻遇浅层气区蓬莱19-3油田1584毫秒相干切片“气焰囱”在蓬莱19-3油田平面的分布是成片模糊区，表明晚第三纪-第四纪-至今，喜山构造运动幕一直促进油气自下往上沿断裂运移和逸散。因为供大于散，不仅保证了油气动平衡成藏；而且保证有部分轻烃继续散失；渤中29-4成藏与蓬莱19-3油田相同。81D89地震剖面上的“气烟囱”渤中29-4蓬莱19-3构造蓬莱19-3钻遇浅层气区钻遇特殊地层的综合录井监测

10、与判断 浅层气区 浅层气区（三）钻遇断层时的监测与判断（三）、钻遇断层时的监测与判断环渤海湾地区油田，断层发育；断裂的发育可能使地下生成的油气溢损，亦可使油气富集；油田地下构造可能被几条断层纵横切割成若干“断块”；因此，有的井可能钻遇几条断层，当钻遇落差较大的断层，可通过以下钻井资料进行监测和判断：1.钻时录井 钻时突然降低/钻具突然放空（钻井工艺相同时）（三）、钻遇断层时的监测与判断2.岩屑录井 在钻至断层之前，通过与临井地层剖面对比，岩屑录井可以发现地层的重复或缺失，地层缺失导致岩屑岩性突变。岩屑或岩心上出现擦痕面及阶步等显示，还可发现大量亮晶方解石、石英等纤维状晶体以及黄铁矿等自生矿物，

11、若使用牙轮钻头钻遇断层时，返出的岩屑还可发现构造岩，如角砾岩、碎裂岩、糜棱岩、玻化岩或片理化岩。（三）、钻遇断层时的监测与判断3、钻井液录井 在钻遇断层过程中，根据断层的情况，会发生不同程度的裂缝性漏失，甚至井漏无返出。 4、气测录井 若断层是油气运移的通道或油气聚集的场所，在钻遇断层过程中，气测值会突然增大。 例如，渤海西部探井QK18-2-1井，钻遇断层过程中的气全量(TG)高达70%，甲烷(C1)含量高达44%；而该井其它油气层的气全量(TG)最大值为24.4%，甲烷(C1)为18%，并且钻遇断层过程中的C2、C3、iC4及nC4值均为该井气测最大值 返出的岩屑为油斑细砂岩，含有石英、方

12、解石及角砾岩等颗粒。并且在钻进过程中，发生钻具突然放空及严重井漏，开始漏速为方/小时，并逐渐增大，直至井漏无返出。在采取循环排气及堵漏过程中，上提钻具遇卡，下放遇阻。由以上现场监测综合分析，判断钻遇的是断层。（四）钻遇不整合面或古潜山风化壳（四）钻遇不整合面或古潜山风化壳不整合面是已沉积地层或古地层暴露大气，发生侵蚀作用，再接受沉积后，有明显的沉积间断。古潜山风化壳是一种具有正向的古地形不整合表面风化残留物。不整合面由于残留风化壳，孔喉发育，具有好的渗透性，是有利的油气运移和聚集场所。 随钻分析监测和判断的依据主要有以下几个方面：（四）钻遇不整合面或古潜山风化壳1、岩屑录井：矿物组合发生突变，

13、一般发现古土壤、风化的燧石以及石英、铝土矿、黄铁矿、海绿石、锰结核等矿物质富集，胶结物、古生物化石也发生剧变。若是油气运移的通道，则常见有残余沥青。由碳酸盐岩组成的潜山，因溶蚀作用，在不整合面之下不同深度形成岩溶带，在岩屑录井中常见钙质及渗流豆粒。（四）钻遇不整合面或古潜山风化壳2、气测录井： 若不整合或古潜山风化壳是油气聚集的场所，则在钻遇时气测值将明显增大，一般为高产油气层。3、钻井液录井：钻井液常发生孔渗性漏失。例如，在渤海湾地区上第三系馆陶组底部岩屑录井中常见燧石、石英、海绿石组成的底砾岩层，向上过渡为含砾砂岩。 1920-2022m，经裸眼测试102m，日产油321方，日产气6175

14、方。（五）钻遇含H2S、CO2、煤气及其它有毒气体地层（五）钻遇含H2S、CO2、煤气及其它有毒气体地层地质录井要连续监测，主要是通过对气测录井的监测，超过毒性安全浓度及时采取防范措施。 例如，H2S气体的安全指数的体积分数为2 X10-5（20PPM），超过这一极限，就要发出报警, 采取防范措施。（五）钻遇含H2S、CO2、煤气及其它有毒气体地层（五）钻遇含H2S、CO2、煤气及其它有毒气体地层硫化氢(H2S)探测仪：现多用化学或半导体探头进行监测，监测最小值为1ppm，并装有浓度超标警报器。仪器探头安装在气分析设备的取样管线中或与气分析设备成一体，并在钻井液仓、平台甲板、司钻位置均安有探头

15、。中海油的现场录井作业规范要求，每班次对H2S传感器进行校验，必要时用H2S气样（20PPM）检查一次。我国南海莺琼盆地、三水盆地等都发现许多与壳源变质有关的CO2气藏。壳源CO2主要有两种成因：（1）有机质分解（有机成因）；（2）富碳岩石分解（无机成因）。（五）钻遇含H2S、CO2、煤气及其它有毒气体地层实验室得到碳酸盐岩分解温度为710-940 ，但在有水或其它催化剂参与下，200 就强烈分解。海相碳酸盐岩矿物在区域变质或接触变质期间会转化成钙硅酸盐岩而释放出CO2。这种化学反应并不需要特别高的地温。有的接触变质带仅几十厘米，有的可能达到几百米。CO2分布不仅与成因有关，而且象烃类气体一样

16、，与运移（温度和压力、相态、通道）、聚集、圈闭和盖层等条件有关。形成的 “异常富集区” 最大可能是以不连续的（或灾害性，事件性，如地震、岩浆侵入、断裂活动等）脱气机制占主导作用。CO2气体通过动力变质作用释放模式CO2气体通过接触变质作用释放模式（六）对钻遇孔（洞）、裂缝发育地层（六）对钻遇孔（洞）、裂缝发育地层 对于孔（洞）、裂缝发育的盐层、碎屑岩，以及气孔构造、裂缝发育的火成岩地层，主要利用以下钻井资料监测与判断：1、钻井显示：在钻井工艺条件相同时，钻时突然降低，甚至钻具突然放空。并伴随有井漏、气侵、井涌、井喷的征兆。2、岩屑录井：返出岩屑中可见方解石、石英及其它次生矿物晶体或火成岩碎屑，有时还可能发现次生矿物晶形完好的晶粒。（六）对钻遇孔（洞）、裂缝发育地层3、气测录井：孔（洞）、裂缝发育的地层，若富集油气，气测值会突然增大，一般为高产油气层。4、钻井液录井：孔（洞）、裂缝发育的地层，易发生孔洞