谢凤桥油田地层可钻性研究

王海斌，严树旺 (中石化江汉油田分公司荆州采油厂工艺研究所，湖北 荆州 434020)

黄万龙，陈 岩 (油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北 荆州 434023)

张 彬 (中原石油勘探局钻井二公司，河南 濮阳 457001)

谢凤桥油田地层可钻性研究

王海斌，严树旺 (中石化江汉油田分公司荆州采油厂工艺研究所，湖北 荆州 434020)

黄万龙，陈 岩 (油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北 荆州 434023)

张 彬 (中原石油勘探局钻井二公司，河南 濮阳 457001)

谢凤桥油田是江汉油田荆州采油厂重点开发区块，但是在该油田的开发过程中，机械钻速慢和钻井周期长一直制约该油田开发速度。对谢凤桥油田某井的岩心进行了室内可钻性试验及抗压强度试验，并结合相对应的声波时差数据建立了该油田地层岩石可钻性与声波时差数据之间关系的数学模型,并依据该模型确定了的该油田地层岩石可钻性分布规律，并绘制出地层岩石可钻性与地层深度剖面图。该项研究为谢凤桥油田地层分层、合理选择和设计钻头、优选钻进参数提供了科学依据。

谢凤桥油田；岩石可钻性;抗压强度；声波时差

钻井工程中做到优质、快速、安全、高效经济钻达目的层，最佳的实现勘探开发目的最为重要的一条就是要正确的认识所钻遇的地层特性。岩石可钻性是指在钻进过程中，岩石对钻头破碎岩石的相对阻抗程度或岩石抵抗钻头钻进和钻凿及破岩的能力。因此，可钻性不仅是地层岩石特性的主要指标，也是影响破岩效果、制约钻进速度的主要因素。对钻井所钻地层的岩石可钻性的确定直接影响到钻头选型和钻井速度。

谢凤桥油田自1997年勘探开发以来，生产成本逐年上升，而钻井成本又占到了开发成本的很大部分。谢凤桥油田开发过程中，机械钻速慢一直制约该油田开发速度。因此，针对谢凤桥油田机械钻速慢，进行地层岩石可钻性研究，旨在提高机械钻速，缩短钻井周期。

1 地质特征分析

谢凤桥油田位于江汉盆地江陵凹陷西南缘。油田由谢凤桥断层以东的谢风桥断鼻和断层以西的复Ⅰ断块组成。其中该油田主要断层——谢凤桥断层为一区域性大断层，走向由北往南为北东东转近南北再转北北西向呈反“S”字形展布，为一断面东倾的正断层。断距大于1000m，具上小下大的特征，延伸长度大于10km。切割层位从荆沙组下部到基底，断面具有上陡下缓的犁形结构特征，是控制白垩系-荆沙组沉积的同生断层，断层的长期活动对构造的形成和油气的运移、聚集成藏起着重要的作用。受断层作用的影响，位于谢凤桥断层上升盘的复Ⅰ断块揭示的地层由上到下有平原组、广华寺组、荆沙组、新沟嘴组、沙市组、渔洋组和红花套组。

在该地区的钻井过程中平原组和广华寺组砾石丰富，钻井速度慢。平原组结构比较松散、胶结差，易发生井漏，岩屑不易带出地面，起下钻困难，下套管不易下到井底。广华寺组地层属流沙层、砾石层比较发育。新沟嘴组地层岩石可钻性差，硬度高、粘磨性强，夹层多、软硬交错；渔洋组地层塑性强，粘膜性强，砾状砂岩及砂砾岩发育，钻头磨损快。该地区钻井过程中机械钻速慢，钻头选型需待改进，尤其是PDC钻头。SK8斜-19井荆沙组下部(2592m)由于地层软硬不均，棕、棕红色泥岩、粉沙质泥岩与棕色、浅棕色泥质粉沙岩互层交替出现，普通PDC钻头适应地层的能力差，造成钻时不稳定。

2 牙轮钻头和PDC钻头岩石可钻性计算模型

笔者对谢凤桥油田A井取得的10块岩样采用岩石可钻性测试仪应用微型牙轮钻头和PDC钻头进行了岩石可钻性试验。但是仅靠有限的岩心可钻性试验难以建立起整个钻井剖面地层可钻性级值的大小，测井曲线可以较好的体现岩石的物理特性，其中纵波时差反映了地层的拉伸和压缩变形特性及强度特性。而地层的岩石可钻性反映了岩石抵抗钻头冲击与剪切破坏的能力。因此，岩石的纵波时差必然能够反映地层的岩石可钻性，纵波时差必然与岩石可钻性级值Kd之间存在某种内在的联系。下面，笔者利用声波时差测井资料和岩心可钻性试验结果，建立了利用测井资料预测牙轮钻头和PDC钻头岩石可钻性的计算模型。

2.1牙轮钻头岩石可钻性计算模型

根据牙轮钻头可钻性试验结果，结合对应深度的声波时差数据，回归得到了声波时差和牙轮钻头可钻性级值之间的关系，如图1所示。由拟合结果可知其相关系数为R2=0.9185,可见其相关度是高度显著的。这样得到PDC钻头可钻性级值与声波时差测井数据的经验关系函数模型:

Kd=104.47e-(0.0459Δt)

式中，Kd岩石可选性级值； Δt为声波时差，μs/ft(1ft=0.3048m)。

2.2PDC钻头岩石可钻性计算模型

结合对应深度的声波时差数据，回归得到了声波时差和PDC钻头可钻性级值之间的关系，如图2所示。由拟合结果可知其相关系数为R2=0.8657,可见其相关度是高度显著的。这样得到PDC钻头可钻性级值与声波时差测井数据的经验关系函数模型:

Kd=205.38e(-0.0608Δt)

图1 声波时差与牙轮钻头可钻性关系回归曲线图

图2 声波时差与PDC钻头可钻性关系回归曲线图

3 地层岩石可钻性级值的确定

根据以上建立的岩石可钻性级值与声波时的关系式，结合A井声波测井资料，分别计算出全井各深度对应的牙轮和PDC钻头可钻性级值(见表1)。通过分析和对比牙轮和PDC钻头可钻性级值的试验值和计算值，发现误差均在5%以内，说明该方法精度较高，适合该地区地层岩石可钻性的确定。

表1 牙轮和PDC钻头可钻性级值误差统计表

图3 A井可钻性及地层分级剖面图

依据计算出全井各深度对应的牙轮和PDC钻头可钻性级值，绘制了A井的牙轮和PDC钻头的岩石可钻性剖面，并根据牙轮钻头可钻性级值的大小进行了地层分级评价，如图3所示。由图3可以看出牙轮和PDC钻头总体上地层可钻性级值纵向上随着井深的增加而增大，荆沙组牙轮钻头可钻性级值在3～5之间，PDC钻头可钻性级值在3～6之间，属于软-中软地层；新沟嘴组牙轮钻头可钻性级值在3～7之间,PDC钻头可钻性级值在3～6之间，属于软-中软地层；沙市组牙轮和PDC钻头可钻性级值均在4～7之间，属于软-中地层；渔洋组牙轮和PDC钻头可钻性级值均在5～9之间，属于中-中硬地层。

4 结 语

测井曲线可以较好的体现岩石的物理特性，其中纵波时差反映了地层的拉伸和压缩变形特性及强度特性，声波时差与岩石的可钻性在反映岩石综合物理性能方面必然具有本质联系,并存在确定的关系,因此可以利用声波时差测井资料获得地层岩石的可钻性。通过室内试验，结合对应的声波测井数据，可以建立牙轮钻头和PDC钻头可钻性与声波时差相互关系数学表达式,能够较为准确地确定地层岩石可钻性级值，为研究区块的地层分层、合理选择和设计钻头、优选钻进参数提供科学依据。

[1]高斐，楼一珊，吴琼，等.鄂尔多斯盆地马家沟组地层可钻性研究及应用[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报)，2011，33(5)：137-139.

[2]朱澄清，杨迎新，廖忠会,等.川西须家河深层岩石力学性质及可钻性研究[J].钻采工艺，2010,33(5)：29-31.

[3]王忠福,孟金城，张志邦.声波时差测井在岩石可钻性预测中的应用[J].大庆石油地质与开发，2006，25(3)：94-96.

[4]何龙,朱澄清.川西地层可钻性级值研究[J].钻采工艺，2006，29(3)：98-99.

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.03.025

TE921

A

1673-1409(2012)03-N075-03

2012-01-17

王海斌(1974-)，男，1999年大学毕业，硕士，工程师，现主要从事石油与天然气工程方面的研究工作。