PDC钻头钻井时的地质分层方法
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【摘要】本文主要从pdc钻头概述、判断地层的方法、PDC钻头使用时的录井工作以及PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位等方面进行了全面的阐述。
中图分类号： P2 文献标识码： A
一、前言
随着我国科学技术的不断进步与发展，PDC钻头钻井越来越受到研究人员和施工单位的重视，本文就该部分内容进行了探讨。
二、PDC钻头概述
PDC钻头是聚晶金刚石切削钻头的简称，是美国石油钻井工作20世纪70年代末至80年代初的一项重大技术成就，我国从20世纪80年代中后期开始引进、生产PDC钻头，90年代得到推广应用，它给钻井技术带来划时代的进步。实践证明，PDC钻头与牙轮钻头相比，具有机械钻速高，寿命长，成本低（PDC钻头的井下工作时间是普通钻头的5至8倍，进尺是普通钻头的4至6倍），并具有防斜、纠斜及岩屑便于泥浆携带保持井底清洁的特点，因而倍受青睐，在国内钻井中得到广泛的推广应用。
PDC钻头给钻井工程施工方带来巨大的效益，但是由于PDC钻头钻井的岩屑非常细碎（细得近粉沫状），加之钻井速度极快，它给录井带来重重困难：岩屑采集困难，甚至采集不到岩屑；岩性识别困难，难以有效地划分储层与非储层，仔细划分岩性难度更大；岩屑细小，现场挑样极为困难，挑样任务无法完成，影响地化分析结果和地质取样结果；岩屑中储存的油气显示信息大大减少，降低油气显示等级，增加了油气显示识别及评价难度；钻井速度极快，传统长周期的色谱分析技术难以做到逐米分析；由于以上综合因素的结合，导致传统油气录井方法及岩屑录井方法已不能适应新的要求，原有的油气水层解释模型、解释图版、解释标准不能适用，解释符合率降低并且带来地层分层、随钻对比分析困难。
三、判断地层的方法
1、综合分析法。使用地质录井手段，判断不同地层和岩性。地质录井方法具有操作简单，资料及时直观可靠性强等特点。由于PDC钻头对储集层的岩屑破坏性强，但对泥岩类破碎相对较弱，因此利用地质录井方法，将岩样大段摊开，对肉眼易辨别的泥质岩类的物理性质进行描述、判别，然后根据钻时曲线归位，同样可以区分不同岩性和地层，如根据泥岩的颜色变化可以区分东濮凹陷沙河街组各亚段的主要地层界面，通过对泥岩硬度、断口、含有物及易清洗程度分析，还可以区分泥岩、白云质泥岩、含膏泥岩、盐岩等特殊岩性，一般质纯的泥岩断口较平整，含灰质或白云质的泥岩断口多呈贝壳状。
2、利用粉砂岩微观结构和构造判断地层。利用荧光显微录井技术可对岩石结构、构造、有机质情况进行观察，判断有机质类型、储集层有效孔隙、矿物类型等情况。现场进行含油性的判断，通过矿屑或细岩屑表面的烃类发光强度和颜色，在镜下进行岩屑含油性和原油性质判断。判断真假油气显示，根据地层油和混入油对矿物浸染程度不同，它们在显微镜下荧光的强度和颜色不同，来识别显示的真假，判断真假油层。结合岩石的矿物成分、结构、构造及其它现场录井资料，进行地层对比与划分。
3、利用气相色谱录井曲线判断地层。利用气相色谱录井实时监控的特点，在钻进过程中，检测钻井液中烃组分含量变化情况，结合邻井资料，根据气相色谱曲线变化情况，在无油砂情况下也可判断油气层。
4、“反推法“判断油气层。东濮凹陷沙河街组是主要含油气层位，沉积剖面以砂泥岩为主，砂岩地层具有成组性沉积的特点，其界面多是以泥质岩类为主的地层，这也是划分开发砂层组的主要依据，地质技术人员俗称“泥脖子”。利用PDC钻头对泥质岩类破坏性相对较小的情况，根据录井剖面上“泥脖子”、页岩组、盐岩等特殊岩性的厚度、颜色、破碎状态，结合区域地质资料和钻时等资料，推断油气层，依据页岩标志推断下部油层组。
四、PDC钻头使用时的录井工作
现场录井工作中捞取岩屑是重要环节之一，同时也为其他录井手段的应用提供基础条件。PDC 钻头的应用会使得岩屑粒径过小，岩屑样品会成粉末状，根据振动筛的返砂变化相关情况，对接样位置进行灵活的调整，若是返砂量过少，振动筛的纱布应当调整使用，用以减少细小真岩屑的流失。在对岩屑样品进行清洗时，使用到清洗水流应当尽可能的小，轻轻的搅拌，经过沉淀后将浑水倒去再进行清洗，以此避免真岩屑过于细小而在样品的清洗过程中流失。
在钻井工作中使用 PDC 钻头，为录井工作中检测油气工作带来了较大的困扰，由于 PDC 钻头在进行地层的钻探时，岩屑粉碎的程度较大，而岩屑的粉碎，会使得油气分散在钻井液中，并且分散速度极快，这样一来，岩屑颗粒中就极难发现油气，即便是使用荧光检查也较为困难，并且发现量也很小，这就使得检测结果同实际的状况出入很大。因此，在快速钻井过程中使用 PDC 钻头，应用传统的荧光检查其结果是无法真实反应实际的油气状况，油气在东海地区，主要的油气藏为轻质油以及凝析油气，岩屑一旦返到地面，岩屑样品中的油气会很快挥发，因此需要及时的使用荧光检测的方式对岩样进行观察，为了更好的准确进行录井工作，随钻检查是最好的方式，采用荧光技术随钻检测可以有效防止在快速钻井过程中出现的油层漏失现象，以此可靠有效准确的保证油气层的发现，由于砂样有时候会由于过为细小而导致无法挑样，即便能够挑样量也很少，因此应当采用混样分析的方式进行检测分析。
若遇到无显示的砂岩时，采用混合样分析的烃浓度含量往往要高于挑样检测的方式。其含烃浓度值往往高于含油地层段，此时使用混合样检测手段效果要优于挑样检测方式，优质的显示层混合样能够将该地层的实际状况清晰的反应，通过结合其他录井方式对地层进行解释，能够得到良好的显示层分析效果。
五、PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位
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。
六、结束语
加强对PDC钻头钻井时的地质分层的研究，可以使钻井工作更加完善，是非常具有现实意义的研究。
参考文献：
[1] 王涛.浅析PDC钻头钻井[J].钻采工艺.2013（3）：166-168.
[2] 盛文仲.浅谈PDC钻头钻井[J].工业技术.2012（3）：16-18.
[3] 王文鹏. PDC钻头钻井分析[J].科技创新与应用.2013（6）：66-69.