浅谈PDC钻头对常规地质录井的影响

严小霖 刘吉伟

（川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院，四川 成都 610051；西南油气田公司川中油气矿，四川 成都 610051）

一、PDC钻头钻井特点及对地质录井影响

PDC钻头因其良好的耐用性和高的钻井效率，近年来在钻井中广泛使用，因钻出的岩屑细小，使我们现有的录井分析方法对油气层的准确判断带来一定的困难，与此同时原始的录井条件也制约了钻井技术的发展，如在探井目的层段，在设计中是不允许使用PDC钻头的，这样就影响了钻井进度，加大了勘探成本。解决PDC钻头下得录井问题是我们地质工作者的当务之急。

在PDC钻头钻进条件下录井面临的困难是：PDC钻头钻进时砂泥岩钻时差别不大，造成现场录井划分储集层困难;由于PDC钻头钻进时产生的岩屑细小，现场岩性识别有一定的困难;由于PDC钻头条件下岩屑细小，岩屑捞取时量少，再加上砂岩岩屑颗粒与泥浆接触充分和岩屑清洗时油气逸失严重，造成普通地质录井油气发现率降低;砂岩储集层厚度划分困难给油气显示归位造成一定困难。PDC钻头具有机械钻速高，寿命长，成本低，并具有防斜、纠斜及岩屑便于钻井液携带，保持井底清洁的特点，因而倍受青睐，近年来，在国内陆上石油钻井中得到广泛的推广应用。

PDC钻头给甲方带来巨大的经济效益，但是，由于PDC钻头钻井时岩屑非常细碎，加之钻井速度极快，它给常规地质录井带来的影响如下：

1 PDC钻头钻进时岩屑特别细小，一部分融入钻井液内造成岩屑捞取量很少。同时过细的岩屑给清洗工作带来较大的困难，较难获得可靠的能真观反映地层情况的岩屑。

2 捞取岩屑量少，再加上砂岩岩屑颗粒与钻井液接触充分和岩屑清洗时油气逸失严重，造成常规地质录井油气显示普遍降低。

3 岩屑细小，现场挑样极为困难，有时挑样任务无法完成，影响油气显示段取样。

4 由于钻时较快，常常漏失薄层油气层，给薄层油气层的发现和解释带来困难。

5 由于岩屑样细小，给岩屑描述增加了困难。

6 碳酸盐岩钻时差别不大，造成现场录井划分岩性界面及岩性归位困难.

二、录井技术的现状

从现有的录井方法来看，地化录井过分依赖于岩屑，分析前处理环节多，气体成份损失多，对气显示层不太敏感，且对岩屑的准确捞取及挑样技术都有有较高的要求；而气测录井只能分析泥浆中的气体成份，它们仅是油气层中烃类组份的很少一部份，如遇到原油性质较重的油层这种录井方法有一定的局限性。定量荧光录井对岩屑中的轻质成份非常灵敏，油气层发现率非常高，但和地化录井一样过分依赖岩屑，且对岩屑样品的数量有较为严格的要求。所以这些录井方法在使用PDC钻头钻进情况下存在一定困难。各种录井方法综合利用是解决这些问题的途径之一，但是应该看到对于重点探井而言，由于设计要求上综合录井仪以及辅助录井手段，单纯从发现油气层而言是没有问题的，只是剖面符合率却明显降低，而对于生产井等普通地质录井来说，单纯岩屑录井根本无法解决这些问题。

近年来，录井技术发展迅速，由过去的人工劳动力型向仪器型、智能型转变，新的录井方法不断推出，对录井数据处理和分析能力不断加强。仪器分析和监测能力不断加强，如综合录井已经能够连续测量钻压、扭矩、泵冲、C1、C2、C3、CO2等三十多项地质和工程参数，地化录井能够分析S1、Toc、IH等十几项数据，如何运用好这些新技术、新方法对解决PDC钻头下录井问题是至关重要的。

1 解决岩屑捞取工艺问题

岩屑捞取是地质现场录井的重要工作，也是其他录井手段（如地化录井）的基础。在PDC钻头下岩屑细如粉末，在捞砂过程中如冲洗过多，真岩屑大部分跑失，剩余的多是上部的掉快，若冲洗的不干净，岩屑又与泥浆混成一块，无法识别。要解决这个问题，需要改变现有的落后捞砂方式。胜利等油田已成功研制了自动岩屑冲洗机，可以根据岩屑大小选择不同的过滤筛网，以决定选取不同粒径的岩屑。该设备的使用，一方面降低了人力劳动强度，可避免打钻速度快来不及捞砂而造成岩屑资料漏失的情况，另一方面可提高捞砂准确度，实现定时定量。

2 解决岩性识别问题

由于钻出的岩屑较细，给我们的现场岩性识别造成一定的困难。在砂岩和泥岩颜色差别较大的地层，可以通过颜色分布及变化来判断岩性，但对于砂岩和泥岩颜色差别不大的地层判断岩性困难较大，特别是遇到特殊岩性地层不容易发现。可以利用显微镜对细小岩屑进行观察定性，或做成薄片在高倍显微镜下进行矿物成份的鉴别，可以解决岩性识别的问题。

三、取样要求

岩屑捞取是地质现场录井的重要工作，也是其他录井手段的基础。在PDC钻头下岩屑细如粉末，应据震动筛返砂样的变化情况，灵活调整接样盆的位置，如果震动筛返砂量太少，震动筛应改用80目以上的筛布，尽量减少细小真岩屑从震动筛上的流失。洗样时应尽量采用小水流，轻搅拌，稍微沉淀后倒去混水再换清水漂洗的办法，防止细小的真岩屑在洗样过程中流失 。

四、PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位

磨溪地区一些井用PDC钻头钻井中的岩性描述，仅仅采用传统的岩性描述法已经不能准确地描述好岩性，建立地层剖面，因为，PDC钻头钻井中岩屑容易混杂，钻时有时不能很好反映岩性的特性，描述时必须在观察岩屑样品的同时，考虑钻压、钻速、扭矩、钻时，几个参数一起考虑，综合分析，在岩屑观察初步确定大套岩性后，再参考钻井参数进行岩性归位，参照区域地质和邻井的地质资料，才能较准确地描述好岩性，建好地层剖面。

1 在岩屑描述时，我们发现钻压有时是一个不可忽视的钻井参数，有时由于司钻人为因素，或工程上造斜、纠斜的要求，人为增加或减少钻压，造成钻时相对于地层而异常，造成传统地层按钻时归位而发生错位，有时钻时没有大的变化，但钻压却有很大的变化，而有新岩屑出现时，可以参考钻压参数。有时钻压大小与岩性也能成很好的对应关系。

2 扭矩的作用

实践中发现，使用PDC钻头时，扭矩曲线形态与岩性有着密切的关系。牙轮钻头扭距曲线较平直，一般灰岩扭矩值低，云岩扭矩值高，只是钻头使用后期出现高频高幅的振荡曲线。

而PDC钻头则不同，一开始钻遇云岩时就出现高频高幅的振荡曲线，并且曲线的震荡频率与幅度与岩性有密切的关系。灰岩表现为曲线平直或小幅度、低频率震荡，云岩表现为高幅的振荡曲线，并且随着岩性的由细变粗，其扭矩曲线的震荡频率和幅度也有增大的趋势。另外，PDC钻头使用后期，一般扭矩值升高，但曲线震荡频率和幅度减小。

3 转速的应用

虽然司钻给定的是额定转速，但表现在转速传感器上的瞬时转速却千变万化。转速曲线振幅频率与扭矩曲线振幅频率变化有着一定的一致性，因此与扭矩一样，转速变化也反映了岩性变化。

与扭矩曲线不同的是，转速曲线是围绕较固定值左右对称震荡，钻遇云岩时震荡幅度变大，遇灰岩时震荡幅度变小。扭矩曲线的震荡轴是弯曲的，其轴值随岩性的变化而变化，转速震荡轴是一条垂直线。

4 显微镜的应用

在磨溪地区，有时借助显微镜有利于岩性的描述。采用PDC钻头钻井时，岩屑样极细，有时用肉眼较难看出岩样的变化率及其成分与结构，有时虽然都是云岩，其钻井参数有着相当大的变化，其原因是云岩颗粒的胶结物及其胶结类型的不同，有些云岩其钻时、钻压都较大，其钻井参数又无明显的指示，此时就得利用显微镜，观察新出现的岩屑性质及其胶结物和分析胶结类型。一般情况下，泥质胶结的岩性，性很硬，可钻性差，灰质胶结的，可钻性好。基底式胶结、镶嵌式胶结的可钻性差，而空隙式胶结、接触式胶结的可钻性较好。具体描述时，在结合钻井参数的基础上，再利用显微镜观察分析，才能准确的确定地层的岩性及其颜色、成分、分选、磨圆、形状、含有物，以及含油气情况等。

5 气测曲线的应用

气测录井是利用色谱仪直接测量地层含气性的录井方法。地层含气性与区域生储盖组合特征有关，表现在具体层段，岩性含气性与岩石生、盖、储、孔、渗性有关，不同岩性具有不同的孔、渗性，因此气测值的变化在一定程度上反映了岩性的变化，地层含气性越丰富，气测值随岩性变化越明显。磨溪地区地层多属超高压力层系，气测仪所测的气含量多为岩屑的破碎气体含量和井内地层环空滑脱气。PDC钻头产生的岩屑颗粒细小，有利于气体的充分扩散和释放，有利于气测录井。

五、结论与建议

总之，随着钻井技术的引进及发展，录井技术面临着许多新的挑战，录井应研究新的技术及方法以适应挑战，只有这样，录井才能适应新的环境及要求，得以生存和发展。而利用PDC钻头钻井不同于传统的牙轮钻头钻井，必须考虑到快速钻井的特点，采用多种手段，在实践中探索和积累经验，才能及时准确发现和评价油气层，最终建立好地层剖面。

主要建议：

1 在重要油气层井段，在结合岩屑、气测、荧光资料对油气层做出准确的评价时要结合地化分析，才能做到分析结果更准确。

2 建议选用PDC钻头钻井时，应考虑使用较大复合片的钻头，以产生较大的岩屑，最大限度减少过细岩屑给地质录井造成的影响。

3 对重要井段采用随钻测井系统（LWD），实现现场实时及时反映地下地层电性特征。

[1]鲍云杰，高玉凯，石景艳，王景，刘金玲.岩屑定量描述评价仪的研制[J].测井技术，1999（01）.

[2]高居伟.PDC钻头条件下岩屑颜色描述方法的研究[D].中国海洋大学，2007.