第1章钻井地质 new.ppt

1、油气田地下地质学 subsurface Geology of Oil and Gas Fields,第一章 钻井地质 Wellsite Geology,第一章 钻井地质,单井地质设计 地质录井 完井地质报告的编写,第一节 单井地质设计,在一个新探区，为了迅速发现油气藏，及时扩大勘探成果，在已掌握区域地质、地球物理勘探资料的基础上，需要编制一个钻探的总体设计。在总体设计中规定了勘探总任务、进行全区勘探的程序与方法、井别、井位部署等。 单井地质设计是根据钻探总体设计的要求编制的。它是完成总体设计任务的一个部分，也是顺利完成钻探任务必不可少的一环。,一、井 别,1探井分类 （1）地质井。指在盆地普查

2、阶段，由于地层、构造复杂，用地球物理勘探方法不能发现和查明地层、构造时，为了确定构造位置、形态和查明地层层序及接触关系而钻的井。 （2）参数井（地层探井、区域探井）。指在油气区域勘探阶段，在已完成了地质普查或物探普查的盆地或坳陷内，为了解一级构造单元的区域地层层序、厚度、岩性、生油、储油和盖层条件、生储盖组合关系，并为物探解释提供参数而钻的探井。它属于盆地（坳陷）进行区域早期评价的探井。,（3）预探井。指在油气勘探的圈闭预探阶段，在地震详查的基础上，以局部圈闭、新层系或构造带为对象，以发现油气藏、计算控制储量和预测储量为目的的探井。它属于新油气藏（田）的发现井。按其钻井目的又可将预探井分为：新

3、油气田预探井，它是在新的圈闭上找新的油气田的探井；新油气藏预探井，它是在油气藏已探明的边界外钻的探井，或在已探明的浅层油气藏之下，寻找较深油气藏的探井。,一、井 别,（4）评价井。指在地震精查的基础上（复杂区应在三维地震评价的基础上），在已获得工业性油气流的圈闭上，为查明油气藏类型、构造形态、油气层厚度及物性变化，评价油气田的规模、产能及经济价值，以建立探明储量为目的而钻的探井。滚动勘探开发中与新增储量密切相关的井，亦可列为评价井。,一、井 别,2开发类井的分类,1）开发井。指在地震精查构造图可靠，评价井所取的地质资料比较齐全，探明储量的计算误差在规定范围以内时，根据编制的该油气田开发方案，为

4、完成产能建设任务按开发井网所钻的井。 对探明储量风险较大，或地质构造复杂、储集层岩性变化大的油气藏，可减小开发方案内所拟定的开发井密度，先钻一套基础井网作为开发准备井，为落实探明储量，准备产能建设，获得试采资料，进行油藏工程研究作好开发准备，逐步将油气田转入正式开发。 2）调整井。指油气田全面投入开发若干年后，根据开发动态及油气藏数值模拟资料，为提高储量动用程度，提高采收率，需要分期钻一批调整井。它是根据油气田调整开发方案加以实施的。,（二）井号编排,（1）各类井字头均应冠以所在地区、圈闭名称中的一个字。 （2）参数井应带“参”字。如胶莱盆地第2口参数井，称胶参2井。 （3）预探井、评价井井号

5、不能按井排编号，一般尽量采用小于100号之内的数字。 （4）开发井按井排编号。,二、单井地质设计,（一）设计的依据 （二）设计内容 1基本数据：包括井号、井别、井位、设计井深、目的层、完钻层位及完钻原则。 2区域地质简介 3设计依据及钻探目的 4设计地层剖面及预计油、气、水层位置 5地层孔隙压力预测和钻井液性能使用要求 6取资料要求 7中途测试要求 8井身质量要求 9技术说明及要求 10地理及环境资料 11附表、附图 （三）井深及地层剖面的设计,第二节 钻井地质录井,寻找油气离不开钻井，开采油气也需要钻井，钻井工作贯穿油气勘探和开发的全过程。而所钻的每一口井，必须按设计要求进行地质录井，取全、

6、取准反映地下地质情况的各项资料，以便迅速搞清本井地下地层、构造及含油、气等情况。,完井方式,录井工作的主要任务,根据井的设计要求，取全取准反映地下情况的各项资料，以判断井下地质及含油气情况。 录井方法主要有钻时录井、岩心录井、岩屑录井、泥浆录井、荧光录井、气测录井等。由于荧光录井是在岩心、岩屑描述中进行的，因此不作为单独的录井方法来介绍。 一口井的录井工作质量不仅直接影响到能否迅速搞清本井地下地层、构造及含油气情况，而且关系到对整个构造的地质情况的认识、含油气远景的评价和油田开发方案设计等重要问题。因此，钻井地质录井工作在整个油气田勘探与开发过程中是十分重要的，必须认真做好。,一、钻时录井 钻

7、时是指每钻进一定厚度的岩层所需要的时间，单位为minm。 钻时是钻速（mh）的倒数。在新探区，从井口开始每米记录一次钻时，到达目的层则可适当加密到0.50.25m记录一次。,（一）影响钻时的因素,1岩石性质（岩石可钻性） 2钻头类型与新旧程度 3钻井措施与方式 4钻井液性能与排量 5人为因素的影响,（三）钻井曲线的绘制和应用 1、判别岩性 2、判别渗透层的位置 3、判别裂缝、孔洞的发育层段（低钻时、放空、跳钻、蹩钻）,1:500,应 用,疏松含油砂岩钻时最快，普通砂岩较快，泥岩、灰岩较慢，玄武岩、花岗岩最慢。 对于碳酸盐岩地层，利用钻时曲线可以判断缝缝洞洞发育井段。如突然发生钻时加快，钻具放空

8、现象，说明井下可能遇到缝洞渗透层。放空越大，反映钻遇的缝洞越大。 同一岩类，随其埋藏深度和岩石胶结程度等不同，反映在钻时曲线上也各不相同。,利用特殊的取心工具，在钻井过程中将井下岩石取上来，这种岩石就叫岩心。对岩心进行收集、整理、编号、归位和描述等工作叫岩心录井。,二、岩心录井,（一）取心的目的 岩心能直观而可靠地反映地下地质特征。通过岩心分析，可研究地层的岩性、物性、电性、含油气性;掌握生油层特征及其地球化学指标;考察古生物分布和沉积构造，判断沉积环境，了解构造和断裂情况(如地层倾角、接触关系、断层位置等);检查开发效果，了解开发过程中所必须的资料数据。,（二）取心井段的确定 由于取心成本高

9、、钻速慢、技术复杂，所以不能在勘探过程中每口井都进行取心，只能在部分井的主要油气层段重点取心，以便分析储集层的岩性、物性、含油气性等。 另外，在一些特殊层段进行取心，以便了解地层的特殊岩性、标准层的分布、地层接触关系、断层情况、油水过渡带厚度等。,确定取心井段通常遵循以下原则： 1、新探区的第一口探井可不取心，以期迅速了解新探区的地层、构造、含油气情况。若有良好油气显示，在以后的探井中就应该有重点地安排取心。 2、勘探阶段的取心工作应该注意点面结合。将取心任务集中于少数几口井或分井分段取心。 3、主要油气层应重点取心，以便分析储层四性等参数及其变化情况。 4、特殊目的设计的取心井段，如要了解地

10、层的特殊岩性、标准层、接触关系，断层情况及油水过渡带的厚度等。,（二）取心资料收集和岩心整理,1取心资料收集 取心钻进前后，地质人员应丈量方入，准确算出进尺。取心过程中，记钻时，捞取砂样；一方面可以与邻井对比确定割心位置；另一方面当岩心收获率很低时可以帮助判断所钻地层岩性。并要持别注意观察泥浆槽面的油气显示情况。,2丈量“顶、底空” 当钻头提至井口后，应立即推向一边，然后丈量“底空”（岩心筒底部或下部无岩心的空间长度），判断井内是否有余心。底空量完后，将岩心筒吊下钻台，将分水接头卸下，量“顶空”（岩心筒顶部或上部无岩心的空间长度），初步判断岩心收获率。 丈量“顶、底空”的目的是为了更确切地了解

11、岩心在井下的位置，以在岩心归位时判断岩心所处深度。,3岩心出筒,岩心出筒时，应保证岩心完整和上下顺序不乱。接心要注意先出简的岩心是下面的地层，后出筒的是上面的地层，切勿颠倒，并依次排列在丈量台上。 岩心全部出筒完要进行清洗。但油浸级以上的油层岩心不能用水洗（不作含油饱和度试验的致密油砂除外），只须用刀刮去岩心表面的钻井液，并注意观察含油岩心渗油、冒气和含水情况，并详细记录，必要时应封蜡送化验室进行分析。,4岩心丈量,在丈量岩心时，首先判断出筒的岩心中是否有“假岩心”，然后才能开始丈量。“假岩心”常出现在一筒岩心的顶部，可能为井壁垮塌物或余心碎块与泥饼混在一起进入岩心筒而形成的。“假岩心”不能计

12、算长度。 岩心清洗干净后，对好断面，使其茬口吻合，磨光面和破碎岩心摆放要合理，由顶到底用尺子一次丈量，长度读至厘米。用红铅笔划一条丈量线，自上而下作出累积的半米及整米记号，每个自然断块画出一个指向钻头的箭头。,5. 岩心收获率的计算 由于种种原因；岩心的长度与钻井的进尺往往不一致，这里便存在岩心收获率的问题。岩心收获率的计算方法为： 岩心收获率,6岩心编号,将丈量完的岩心按井深自上而下、由左向右（以写有井号一侧为下方）依次装入岩心盒内，然后进行涂漆编号。 编号密度原则上按20 cm l个，在本筒范围内，按其自然断块自上而下逐块编号。 编号的写法是以带分数的形式表示。其中整数表示取心次数（筒次）

13、，分母表示本筒岩心的总块数分子表示该块岩心的块号。例如，即表示第3次取心中共有10块岩心，此块为第5块。 岩心盒内筒次之间用隔板隔开，并贴上岩心标签，注明筒次、深度、长度及块数，以便区别和检查。,岩心含油气水情况的观察 1、含气试验 洗岩心时应做含气试验，方法是将岩心置于水下2毫米进行仔细观察，有无气泡冒出，并及时标出位置。 2、含油试验 滴水试验法：用滴管滴一滴水在含油岩心平整的新鲜面上，滴时不宜过高，观察水滴的形状和渗入速度。以其在1 min之内的变化为准分为4级,渗：水滴保不住，滴水即渗，判断是含油水层； 缓渗：水滴呈凸镜状，浸润角小于60，扩散渗入慢，判断是油水层； 半球状：水滴呈半球

14、状，浸润角在6090之间，不渗，判断是含水油层； 珠状：水滴不渗，呈圆珠状，浸润角大于90，判断是油层。,滴水试验,（六）岩心归位 由于取心收获率等一系列因素的影响，造成取心深度与实际井深不一致，因此必须把岩心恢复到地下实际的深度和厚度(以测井为准）。一般可采用以下原则和方法： 1、岩电关系符合 2、膨胀、破碎、磨损处按电性恢复 3、分段控制：依据标准层 4、自然伽马归位：对岩心按一定密度连续测自然伽马，与测井自然伽马曲线对比归位。 5、特殊岩层归位：以测井显示特殊的岩层对比归位，如砂、泥岩剖面中钙质层等。 6、物性归位：以孔隙度、渗透率连续剖面相对变化与测井曲线对比归位。,岩心深度校正示意图

15、,(七)岩心描述内容 岩心的观察描述是正确认识岩心的过程，是一项非常细致的地质基础工作。岩心描述与一般野外岩石描述方法和内容大致相同，主要包括以下几个方面： 1、岩性：如颜色、岩石名称、矿物成分、结构、胶结物和胶结程度、特殊矿物和其他含有物等。 2、相标志：如沉积结构(粒度、成分、颗粒形态、颗粒排列情况等)、沉积构造(各种层面构造，如水流波痕、泥裂、雨痕、载荷模、滑动构造等.以及各种层理构造)、生物特征(种类、含量、保存情况)等。,3、储油物性：如孔隙度、渗透性和孔、洞、缝发育情况及分布特征等。 4、岩心的油、气、水实验：含水观察、滴水实验、荧光实验。 5、岩心构造倾角测定、断层的观察、接触关

16、系的确定。 生产现场除常规取心外，还可采用井壁取心的方法。井壁取心是按指定的位置在井壁上取出地层岩心，通常是在电测完毕以后进行。井壁取心的的是为了确定地层的岩性、含油性和电性的关系，以及满足地质方面的一些特殊要求。,三、岩屑录井 当钻头将地下的岩石破碎后，钻井液便把它带到地面上，这些岩石碎块就叫岩屑，生产现场常称为“砂样”。在钻井过程中，地质人员按照一定取样间距和迟到时间，连续收集和观察碎屑、并恢复地下地质剖面的过程为岩屑录井。通过岩屑录井可以掌握井下地层层序、岩性，初步了解地层含油、气、水的情况。,（一）取样的时间和迟到时间 由于钻遇某一岩层的时间与井底岩屑返至井口的时间不相同，应首先确定出

17、岩屑从井底达到井口的时间，这个时间就称为岩屑的迟到时间。按照迟到时间取得的岩屑才是真正的所钻遇地层的岩屑。 1、理论计算法： (4-1) 式中T岩屑迟到时间，min； D井径，即钻头直径，m；V井眼与钻杆之间的环形空间容积、m3； H井深，m。Q钻井泵排量，m3/min； d钻杆外径，m；适用于1000m左右的井深，结果通常偏小。,此处应注意两点：一是虽然实测法求迟到时间较准确，但迟到时间随深度而变化，应分深度段进行多次实测；二是钻井过程中往往由于机械或其他原因需要改变泵速，应对迟到时间进行校正。,2、实物测定法：,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

18、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的，迟到时间亦随之增长。为了保证岩屑录井质量，生产中一般每隔一定的间隔测算一次迟到时间，作为该间距内的迟到时间。间距的大小应视各地区实际情况而定。,（二）岩屑录取,1捞取岩屑 必须按录井间距和迟到时间准确无误地捞取岩屑。每口井必须统一捞样位置，捞样位置通常有2处，一处在架空槽内加挡板取样，另一处在震动筛前加接样器取样。,在边喷边钻情况下，在搅拌器处或放喷管口设取样篮取样。 井漏严重，有进

19、无出时，在钻头上方装打捞杯取样。,2清洗岩屑 不论从槽内或震动筛前捞取的岩屑均粘附了一层钻井液，因而必须将所取岩屑清洁干净。清洗方法因岩性而定，以不漏掉或破坏岩屑为原则。 一般致密坚硬水敏性极差的地层，如石灰岩、致密砂岩及部分泥质岩等可以淘洗或冲洗。软泥岩及松散砂岩等只能用盆轻轻漂洗，看见岩石本色即可，或者留一部分不洗，晾干以备观察。注意密度小的岩层（如煤等）清洗时防止漂流散失。,3荧光直照,为了及时发现油气层，岩屑洗净后，必须立即进行荧光湿照和滴照。肉眼不能鉴定含油级别的储集层岩样要用氯仿浸泡定级。对发现荧光的真岩屑要按规定选样作系列对比及含油特征观察。 岩屑晾干后还需进行荧光直照，称为干照

20、。,4烘晒岩屑,环境条件允许，最好让岩屑自然晾干。自然晾干来不及时，只得烘烤，但要保证岩屑不被烘烤过度而变质。用于含油气试验的储集层岩屑及作生油条件分析的生油岩样，严禁烘烤。,(二) 岩屑的描述 1、真假岩屑的识别 在裸眼井中，由于钻井液性能的变化，以及钻具与井壁碰撞等因素的影响，往往使井壁的岩层出现剥落或垮塌，并混于来自井底的岩屑之中。要想从这些真假混淆的岩屑中鉴别出真正代表井下某一深度岩层的岩屑，就必须综合考虑以下几个方面：,1)岩屑的颜色和形状：色调新鲜，其形状往往呈多棱角状或呈片状者，通常是新钻开地层的岩屑。 反之在井内久经磨损而成圆形、岩屑表面色调模糊或呈大块状者，则多为上部井段的滞

21、后岩屑或垮塌物。,真假岩屑的识别,2)注意新成分的出现：在连续取样中，如果发现具有新成分的岩屑，且以后逐渐增加，则标志着井下新地层的出现。即使出现的数量很少(如薄岩层有时仅发现数颗新岩屑)，也表明进入了新地层。,真假岩屑的识别,3)从岩屑的百分含量变化来识别：若岩屑中存在两种或两种以上的岩性，需从岩屑中某种岩性的岩屑百分比相对增加或减少来判断所代表的地层岩性，即百分比相对增加的岩屑就是所钻地层的岩屑。,真假岩屑的识别,4)利用钻时、测井等资料验证：除使用上述几种方法判断外，还应参考钻时和测井等资料，多种资料同时使用会提高解释的精度,真假岩屑的识别,2、岩屑的描述 岩屑的描述方法一般是大段摊开，

22、宏观细找；远看颜色，近查岩性；干湿结合，挑分岩性；分层定名，按层描述。对岩屑百分比小或岩屑呈散粒状的岩性要做够细工作。对新成分出现要向上追索，直到没有为止，从而定出层的顶界。 特别是不能漏掉油、气显示。要仔细观察是否有油砂和碳酸盐岩岩屑缝洞中是否含油。如有这类岩屑，哪怕只有一颗或数粒，也应详细观察和记录。,（三）岩屑百分比图的绘制和解释 1、岩屑百分比增加，该岩性延续 2、岩屑百分比降低，钻过该岩性地层 3、新成分出现，钻入新地层 4、两种成分百分比交替出现，可解释为互层,（四）岩屑录井资料的整理及应用 当录井过程中去掉假岩屑后，既可记录下从井口到井底的每一米地层的岩性，也可保存岩样。利用这些

23、资料可以建立岩屑实物剖面和绘制岩屑录井草图。岩屑录井的资料不仅可以建立地层剖面，还可用于地层对比，并为测井解释及钻井工程提供地质依据，更为重要的是了解了地下地层的岩性、油气显示和储集层缝洞的发育情况。,一般岩屑录井草图,一般岩屑录井草图,泥浆录井,钻井液被称之为钻井的“血液”，通常称之为泥浆。 普通钻井液是由粘土、水和一些无机或有机化学处理剂搅拌而成的悬浮液和胶体溶液的混合物，其中粘土呈分散相，水是分散介质，组成固液分散体系。,钻井液的作用,用来带动涡轮，冷却钻头钻具 携带岩屑 保护井壁，防止地层垮塌 平衡地层压力，防止井喷、井漏。,钻井液录井,由于钻井液在钻遇油、气、水层和特殊岩性地层时，其

24、性能将发生各种不同的变化。所以根据钻井液性能的变化及槽面显示，来推断井下是否钻遇油、气、水层和特殊岩性的录井方法称为钻井液录井。,（一）泥浆性能的指标 1、比重: 泥浆在20时与同体积4 的纯水的重量之比 2、粘度：泥浆流动时的粘滞程度，一般用漏斗粘度计测定其大小，常用时间“秒”（s）来表示。一般钻井液粘度在2040 s之间。 3、失水量：泥浆在压差的作用下，部分泥浆水将渗入地层 4、切力：泥浆从静止状态开始流动时，作用在单位面积上的力或泥浆静止后悬浮岩屑的能力 5、含盐量：泥浆中含氯化物的数量，通常以测量氯离子（Cl，简称氯根）的含量代表含盐量，单位为mgL。,1钻井液显示分类（5类）,油花

25、气泡：油花或气泡占槽面30%以下； 油气侵：油花或气泡占槽面30%以上，钻井液性能变化明显； 井涌：钻井液涌出至转盘面以上，但不超过1 m； 井喷：钻井液喷出转盘面1 m以上，喷高超过二层平台称强烈井喷； 井漏：钻井液量明显减少。,（二）泥浆性能变化与油气水的关系 1、高压油气水层 2、盐侵 3、砂侵 4、粘土层 5、漏失层,1高压油、气、水层,当钻穿高压油气层时，油气侵入钻井液，造成密度降低，粘度升高。 当钻遇淡水层时，密度、粘度和切力均降低，失水量增大。 钻遇到盐水层时，粘度增加后又降低，密度下降，切力和含盐量增加。 水侵会使钻井液量增加。,2盐侵,当钻遇可溶性盐类，如盐岩（NaCl）、芒硝（Na2SO4）或石膏（CaSO4）时，会增加钻井液中的含盐量，使钻井液性能发生变化。由于盐岩和芒硝这些含钠盐类的溶解度大，使钻井液中的Na浓度增加，使其粘度和失水量增大。当盐侵严重时，还会影响粘度颗粒的水化和分散程度，而使粘土颗粒凝结，粘度降低，失水量显著上升。 钻遇石膏层或钻水泥塞而带入了Ca（OH）2时，均发生钙侵，使粘度和切力急剧增加，有时甚至使钻井液呈豆腐块状，失水量随之上升。当有Ca（OH）2侵入时还将使钻井液的pH值增大。,