优快钻井条件下地质录井技术分析

陈波(中法渤海地质服务有限公司湛江分公司，广东 湛江 524057)

0 引言

石油是我国各行业发展都离不开的一种重要能源。在近几年的油田勘探工作当中，PDC钻头的应用十分普遍，尤其是近几年随着油田钻井工程数量的增加重视，此种技术的应用率更是明显提升。这种情况对钻井工程进度的加快有明显的促进作用，虽然此种钻头能够加快钻井机械钻速达到优快钻井的目的，但也给录井工作的落实带来了一定的挑战，需要工作人员注意完善。

1 PDC钻头工作原理和优势

PDC钻头的工作原理就是通过钻头切削地层，实现将岩层破碎的目的。从本质上分析，岩层切削属于挤压作用，在这一过程中PDC钻头能够利用滑移变形的方式将岩石转化成岩屑[1]。在使用传统牙轮钻头的阶段，其钻头工作原理与PDC钻头存在明显不同，使用的是冲击破碎岩石的工作方式，一般使用这种方式钻进产生的岩屑体积比较大，若使用PDC钻头，则产生的岩屑比较细小甚至能够呈现粉末状。PDC钻头的优势也很明显，即使用寿命长、成本低、工作效率高等，且还有防止井斜产生的能力，在实际使用的过程中，能够展现出其对安全事故预防的良好效果。

2 PDC钻头对地质录井效果的影响

2.1 岩屑采集

PDC钻头结构特征特殊，因此在钻进过程中，岩屑能够被破碎得比较细小，但大部分钻进工程现场使用的振动筛布都是40～60目的，这种目数的筛布难免会导致粒径较细的岩屑漏失。最终结果就是工作人员采集不到足量的岩屑，或者得到的真岩屑含量少，明显低于实际值。岩屑采集达不到取样标准，必然对钻进工程的地质录井技术应用效果产生影响，同时降低剖面符合率。

2.2 利用钻井时划分岩性和地层

在以往使用三牙钻头落实钻进工作时，工程现场工作人员通常会根据钻时的变化细节对岩性和地层进行划分。但使用PDC钻头后，产生的砂、泥岩等在钻时的变化并不明显，甚至产生砂、泥岩钻时相反的情况也比较常见。如某工程在牙轮钻头正常工作的情况下，砂岩钻时通常在5～10 min/m，泥岩则是15～20 min/m。使用PDC钻头之后，该工程的钻时产生了明显变化，尤其是带上螺杆的复合钻进，砂和泥岩钻时基本都＜10 min/m，且差异很小，因此工作人员不能仅凭借钻时进行岩性和地层的划分工作。

2.3 岩屑描述和判别油气显示

由于使用了PDC钻头的岩屑会比较细，这也给工作人员进行岩屑描述工作带来了较大挑战。某钻进工程的岩性组合特性为灰色泥岩夹灰色粉和细砂岩，需要注意的是该工程中的粉砂岩使用PDC钻头之后，产生的手感和颜色都和泥岩相差无几，仅依靠肉眼难以分辨出两者差异。所以工作人员很容易将粉砂岩描述成泥岩，产生漏失储层的工作失误。

3 优快钻井条件下地质录井技术的改进措施

地质录井技术在优快钻井条件下的滞后性比较明显，具体改进可以从以下方面入手[2]。

3.1 岩屑捞取和清洗方式

若钻进工程中使用的是PDC钻头，则因要求施工团队使用80目以上的振动筛，这样做的目的是避免钻进过程中产生的细小岩屑漏失。若钻进工程在成岩性差或者易造浆的松软地层落实，则工作人员就要在泥浆缓冲槽的位置捞取岩屑。如果钻进工作在埋藏很深的硬地层落实，则工作人员就要根据振动筛返砂变化细节变化取样筒位置，保障振动筛上滤出的岩屑能够连续且适量地进入筒中。不仅如此，在每一次岩屑取样之后，工作人员还要将参与的砂清理好，为后续的新样存储创造良好环境。

大部分钻井工程中使用的振动筛边缘都是直面，但在录井现场使用的取样筒却是圆筒，且筒口较厚，这就会造成接砂筒和振动筛之间的连接属于点接触，大量泥浆会顺着筒壁边缘外流，导致接到的真岩屑少。为改善此种情况，在钻进工程落实现场，工作人员可以将取样筒改成方形取样盆，这样就可以扩大取样器具和振动筛之间的接触面积，有效提升真岩屑收集量。

此外在清晰岩屑时工作人员也要注意遵循一定原则，具体如某优快钻井条件下地质录井的工作人员为例，该工作人员没有用水猛冲岩屑，严格控制水压，采用缓慢冲洗配合搅动的方式，逐渐促使岩屑展现出岩石的原本颜色。在这一过程中，该工作人员还观察了岩屑是否存在油气显示和洗砂水的颜色变化情况，有效避免了疏松砂岩、含油岩屑等在清洗岩屑的过程中漂浮在水面上产生流失的情况。

若在清洗岩屑的过程中发现有上述问题产生，则技术人员可以将岩屑样品分为两份：其中一份继续清洗；另一份则进行简单漂洗，也能达到及时止损的效果。

3.2 提高钻时可利用性

在优快钻井条件下，钻进工作产生的砂、泥岩在钻时特征都不明显，但返出的岩屑不同，其特征与地层成岩的作用相关。所以工作人员在优快钻井条件下展开钻进工作，需要参考钻时岩性和地层的划分是否有明显的不适应情况。若钻进工程在埋藏很浅，或者成岩和压实作用比较差的地层当中落实。而且机械钻速很高，钻时的参考性也不好，返出的岩屑细小，砂泥岩区别也不明显。但随着埋藏深度提升，成岩和压实作用必然有明显增强变化，这时PDC钻进产生的钻时就能够表现出比较明显的特征，同时地层岩性的变化分界线也能够从钻时的突变界线当中展现出其变化细节，显然此时的钻时局具备比较明显的分层参考价值。但在实际钻进工作当中，工作人员依旧需要根据工程中岩屑岩性和矿物成分的变化等参数特点，与钻时结合起来，对岩性和底层界限进行现场校正。

此外PDC钻头和螺杆钻具组合也是常见情况，能够提升机械钻速，同时避免井斜。如某油田工程使用了此种技术，钻具组合是241.3 mmPDC钻头+197 mm动力钻具+177.8 mm钻铤+240 mm扶正器等[3]。施工井段为1 494.86～3 864.25 m之间，机械钻速为24.47 m/h，最终的最大井斜为1.12°，控制效果十分优秀。这种技术的优势在于能够明显提升机械钻速，同时还可以降低钻头事故产生的可能性，在软或中硬度的地层当中，钻速能够比传统钻进方式提升60%左右。

3.3 加强岩屑精细描述

PDC钻头产生的岩屑比较细小，部分工程中产生的岩屑甚至呈现粉末状，因此工作人员对现场的岩屑展开识别和精细描述有必要使用辅助设备，这样才能保障相关参数的准确程度。常用的有辅助设备有电子显微镜和刻度放大镜等，工作人员只需要在镜下观察岩屑不同矿物成分的含量变化即可。同时岩屑当中的胶结物质和类型，工作人员观察岩屑颜色等就能提升描述结果的准确程度[4]。

在落实油气显示工作的过程中，工作人员有必要严格按照取样的间距，逐步对岩屑进行干、湿和滴照操作。在PDC钻头的研磨下，若工作人员不能挑出片状岩屑，则可以使用清洗之后的混合样本展开大面积的滴照实验，晒干后配合荧光干照操作也能保障岩屑描述的精细程度。

显然在优快钻井条件下，单位时间和体积内的岩石破碎都比较充分，速度也很快，岩层当中烃类物质会在短时间内随着泥浆上返，最终对气测值的异常显示产生明显影响，使其更容易被工作人员监测。由此可见，此种技术能够成为岩屑精细描述的主要辅助方式。不仅如此，实际的录井工作落实现场，工作人员还能够在三维和二维定量荧光设备、快速气相色谱设备等对产生的岩屑样品展开分析，作为岩屑油气显示落实的核心技术保障。

4 结语

综上所述，使用PDC钻头落实优快钻井的条件下，此种钻头必然会对岩屑的描述和地层岩性分析结果产生影响，尤其是在岩性描述的准确程度方面。为保障描述结果的准确性和真实程度，行业内工作人员普遍会寻找合理方式对地质录井技术进行整改，主要方向就是岩屑捞取、清洗和描述精确性等方面，可以为地质录井技术在优快钻井条件下迅速稳定的发展提供稳定保障。