PDC钻头钻井条件下录井方法研究-研究报告

江苏石油勘探局密级：商密▲科研项目成果报告合同编号：JS07008PDC钻头钻井条件下录井方法研究江苏石油勘探局地质测井处2009年12月28日项目名称：PDC钻头钻井条件下录井方法研究委托单位：江苏石油勘探局科技处承担单位：地质测井处协作单位：钻井处单位行政负责人：施振飞单位技术负责人：牟荣项目负责人：尹军强明德建报告编写人：明德建主要研究人员：明德建王忠德范存明马静王振负盛广富潘月明蔡福华研究起止时间：2007年1月1日-2009年12月31日摘要PDC钻头钻井在提高钻井速度、降低钻井成本、增加经济效益的同时，却给地质录井岩屑取样、岩性识别、油气发现带来诸多困难，给录井质量的保持和提高带来了挑战。开展江苏油田《PDC钻头钻井条件下录井方法研究》，通过传统录井方法的精细改进，加强地化定量荧光分析评价方法创新研究、MAS录井仪新方法的应用研究，综合录井仪工程参数的地质分析研究，总结出一套适合于江苏油田PDC钻头钻井条件下的综合录井方法、综合录井技术，为油田勘探开发提效提速、为录井质量的保持和提高提供了途径。主要成果如下：①对传统的录井方法进行了精细改进，对部分新技术新方法进行了创新应用；②PDC钻头录井井段剖面符合率达到了88％；③PDC钻头录井井段油气显示综合发现率达到了100％；④纯岩屑地化评价与试油结果的符合率达到75.4%；⑤对江苏油区主要目的层段PDC钻头有一个选型建议；⑥对PDC钻头使用井段的测、录井项目有一个方案建议；⑦因使用PDC钻头而节约的钻井时间、费用、勘探开发经济效益十分明显。关键词：PDC钻头岩屑钻时扩大曲线气测综合录井仪MAS录井仪钻压扭矩地化定量荧光创新研究精细改进目录0前言...................................................................10.1课题内容及任务.....................................................10.2完成的工作量.......................................................10.3主要成果............................................................11PDC钻头的认知.........................................................21.1PDC钻头的主要特点.................................................21.2PDC钻头的破岩机理.................................................31.3PDC钻头钻井对地质录井的影响.......................................31.4PDC钻头钻井条件下必须研究解决的录井技术难题.......................42PDC钻头钻井条件下岩屑采集方法研究与应用...............................42.1PDC钻头钻井条件下岩屑细小因素及上返特点分析.......................42.2PDC钻头钻井条件下岩屑采集方法精细改进.............................53PDC钻头钻井条件下岩屑岩性识别方法研究与应用...........................53.1岩屑放大观察法.....................................................53.2钻时扩大法.........................................................64PDC钻头钻井条件下油气显示识别评价方法研究与应用.......................74.1录井油气显示发现识别评价方法.......................................74.2普通荧光录井方法的改进.............................................74.3地化录井分析法的创新...............................................84.4定量荧光分析法的试用推广..........................................114.5MAS录井仪的应用研究..............................................115PDC钻头钻井条件下综合录井仪录井参数的研究与应用......................125.1钻压参数的应用....................................................125.2扭矩曲线的应用....................................................135.3气测曲线的应用....................................................145.4快速色谱技术的应用................................................146PDC钻头选型研究与应用建议..........................................156.1地层选择..........................................................156.2类型选择..........................................................157PDC钻头钻井条件下录井系列方案优化与应用建议..........................157.1开发井录井系列方案优化............................................157.2探井类录井系列方案优化............................................158结论与建议及问题讨论..................................................16参考文献.................................................................17附表...................................................................170前言0.1课题内容及任务主要任务：以岩屑的采集和识别为突破口，结合目前岩屑描述的先进经验，总结出适合江苏地区复杂小断块PDC钻头条件下岩屑岩性识别方法、油气发现、评价方法，提高PDC钻头条件下录井剖面符合率、油气显示发现率及综合评价能力。①PDC钻头下岩屑的形成机理、形态特征、上返特点。②PDC钻头下岩屑的采集与清洗。③PDC钻头下岩屑的辨认与描述。④研究应用新技术新方法提高PDC钻头钻井井段录井剖面符合率。⑤研究应用新技术新方法提高PDC钻头钻井井段油气显示发现率。⑥结合目的层岩性特点提出PDC钻头选型建议。⑦PDC钻头使用井段录井项目的优化方案建议。0.2完成的工作量①课题研究期间进行80口井次PDC钻井条件下岩屑上返情况观察、岩屑清洗过程观察、岩屑破碎程度统计分析。②结合局《PDC钻头钻井条件下录井方法研究》项目，开展了处级PDC钻井条件下《兴庄地化录井评价方法研究》、《李保油田地化录井方法研究》、《MAS快速录井仪在江苏油田的应用研究》、《岩屑图像识别仪在PDC钻井录井中的应用调研》等辅助项目研究。③在录井一线小队队长中开展了“PDC录井方法研讨”活动，收到研讨稿件10篇，其中潘月明《初探提高PDC钻头地质录井符合率的方法》、凌志勇的《高邮凹陷瓦庄构造PDC钻头地质录井方法探讨》、陆松林的《浅谈PDC钻头条件的钻时录井》、贺登兵的《不同钻井参数条件下PDC钻头钻井的岩屑分析与识别》、张胜的《PDC复合钻进条件下地质录井方法探讨》、马先清的《PDC钻头对金湖凹陷地质录井的影响及应对措施》获地质测井处07年、08年测录井技术研讨年会优秀奖。④课题研究期间纯岩屑地化分析74口井、分析样品1080个，其中2008-2009年11月底纯岩屑地化分析50口井、分析样品693个，共解释572.5m/143层，油层200.9m/50层、油水同层27.7m/8层，油干层69.7m/16层，干层157.5m/45层，水层90.1m/18层。⑤MAS快速录井仪应用34口井，其中18口井使用效果较好，发现气测（重烃、轻烃）异常显示623m/178层（油气显示发现率100%）。0.3主要成果①对传统的录井方法进行了精细改进，对部分新技术新方法进行了创新应用；②PDC钻头录井井段剖面符合率达到了88％（原为83.5%）；③PDC钻头录井井段油气显示综合发现率达到了100％；2④纯岩屑地化评价与试油结果的符合率达到75.4%（原为70.5%）；⑤对江苏油区主要目的层段PDC钻头有一个选型建议；⑥对PDC钻头使用井段的测、录井项目有一个方案建议；⑦因使用PDC钻头而节约的钻井时间、费用、勘探开发经济效益明显。1PDC钻头的认知1.1PDC钻头的主要特点PDC钻头是聚晶金刚石切削钻头的简称，是美国石油钻井20世纪70年代末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，20世纪90年代得到推广应用，它给钻井技术带来划时代的进步。PDC钻头与牙轮钻头相比(见图1-1)，具有以下技术特点：①钻井快速：机械钻速高、钻井速度快、建井周期短、投入试油试采快。②钻井安全：无可动部件、没有掉牙轮风险、事故概率小，能防斜、纠斜井身质量好。③保护油层：钻井液对油气层污染时间短、污染程度低，利于油气层保护。④经济高效：使用寿命长，减少起下钻，降低劳动强度，生产成本低。图1-1PDC钻头与三牙轮钻头图示江苏油田自2000年引进试用PDC钻头（6只、6口井），先是在生产井非目的层段得到了应用，后迅速在生产井、探井非目的层段得到了广泛的推广应用，大幅度提高了机械钻速，与牙轮钻头相比，平均机械钻速提高了20～100%，创造了显著的经济效益和社会效益。近年来在部分大斜度井、水平井中也已经频繁使用。随着钻井工艺水平的不断提高,PDC钻头得到广泛地应用，且配以螺杆复合钻进，PDC钻头在提高钻井速度、降低钻井成本、增加经济效益的同时，却由于钻速太快、钻屑细小而给岩屑录井、钻时卡层等带来诸多困难。为此，开展PDC钻井条件下录井方法研究，就是要在钻井采用新技术的条件下，促进录井技术、方法能够尽可能跟上钻井技术的进步，使随钻录井岩性识别和油气显示发现及综合评价解释技术进一步提高，提升油田的整体勘探开发效益。31.2PDC钻头的破岩机理PDC钻头破碎岩石的方式主要是切削作用。从岩石破碎强度可知，岩石抗剪切强度远低于岩石的抗压强度，PDC钻头正是利用岩石的这一特征实现其高速钻进。PDC钻头在扭矩力的作用下，复合片刮切岩石时生成的岩屑会沿着金刚石表面上移，直至与复合片脱离，通过岩石在切削齿边缘处的破碎，钻头的切削能量得到高效释放。然而，在很多情况下，岩屑所承受的压力过大使其紧贴切削齿表面，从而生产阻碍岩屑移动的摩擦力。这种摩擦力往往可以积累到相当高的程度，以至于会造成岩屑在切削齿边缘的堆积。这种现象一旦发生，井底岩石的运移就不再是直接依靠切削齿的边缘，而是通过切削齿表面积累的岩屑自身来完成。这种现象在钻头后期表现的尤为突出。1.3PDC钻头钻井对地质录井的影响PDC钻头的广泛应用，给钻井带来快捷的生产时效及显著的经济效益，但它给地质录井却带来了很大的困难。1.3.1样品采集