油基钻井液环境下PDC钻头录井方法及实践

1、油基钻井液环境下PDC 钻头录井方法及实践X袁玉涛(江苏油田地质测井处,江苏扬州225007摘要:油基钻井液环境下的PDC 钻井给传统录井带来了很大的干扰,特别是在岩屑岩性的识别及油气显示的解释等方面存在问题。现场对常规录井方法进行针对性的改进,采用三维定量荧光、核磁共振等新录井技术手段,有效地提高了岩屑剖面符合率,使油气显示发现更及时、解释评价更准确。关键词:油基钻井液;PDC 钻头;干扰;识别;解释中图分类号:T E 142文献标识码:A 文章编号:10067981(201020004505阿尔及利亚Oued M ya 盆地具有油气层埋藏深,岩性、地层压力异常复杂,使用水基钻井液无法提高钻

2、速,经过不断的探索、实践,钻井工艺最终采用油基钻井液+PDC 钻头的模式,但这对传统录井技术带来了极大的挑战。为此,大力采用三维定量荧光、核磁共振等新录井技术手段,有效地提高了录井剖面符合率、层位卡准率、油气发现率和评价准确率。1油基钻井液+PDC 钻头的现场应用阿尔及利亚Oued M ya 盆地地层具有如下特征:沉积年代跨度大,主要发育中、古生界地层,地层特征明显,区域内地层可对比性强;沉积环境多变,形成压力悬殊的多套地层压力系统;岩性异常复杂,既有砂泥岩、碳酸岩盐,也有易坍塌、易水敏的泥岩层,还发育强水溶性的岩盐层;油气层埋藏比较深,往往超过3500m 。笔者从事过三口井的录井服务工作,第

3、一口井使用水基钻井液体系,后两口使用油基钻井液体系。井身结构相同的三口井时效情况见表1,从中可以看出两种钻井液体系在该盆地使用效果相差悬殊。表1两种钻井液体系时效对比表井号钻井液体系井深m使用钻头数起下钻次数建井周期(天纯钻时间(小时HJS-1水基374081787963采用水基钻井液体系的HJS-1井,为了实现高效钻井,甲方决定三开井段使用PDC 钻头,先后四次入井,并反复调整钻井参数,效果仍不理想,机械钻速远不及三牙轮钻头(见图1,原因是钻头严重泥包。与HJS -1井岩性对应井段的BHT -P -1井、HEB -A -3井,由于使用油基钻井液体系,不但没参考文献1GB/T 17040-19

4、97.石油产品硫含量测定法(能量色散X 射线荧光光谱法.2SH/T 0742-2004.汽油中硫含量测定法(能量色散X 射线荧光光谱法.3GB/T 380-198.石油产品硫含量测定法(燃灯法.Determination of sulfur content in the comparison studySH I W en -quan 1,H U L i -li2(1.Teaching Department,Lanzhou Petrochem ical Colleg e of Vocatio nalTechnolog y,Lanzho u,Gansu,730060;2.Oil Storag e

5、and T ranspo rtation Plant,Lanzhou Petro chemical Co rpo ration,Lanzhou,Gansu,730060Abstract :W ith the sulfur content in petr oleum products increasing ly strict co ntrol index ,sulfur co ntent m ore and m ore attention .In o rder to accurate determ ination of crude o il and various petroleum pr od

6、ucts in the sulfur co ntent in a tim ely m anner to meet pr oduction requirem ents ,w e need to test on the deter mination of sulfur content compared w ith the inspection apparatus .Key words :Detecto r ;Sulfur co ntent ;Pro cess capability index452010年第20期内蒙古石油化工*收稿日期:2010-08-18作者简介:袁玉涛,男,在江苏油田从事综合

7、录井工作。有发生钻头泥包现象,机械钻速也显著提高(见图2、图3 。图1HJS -1井12501405m 井段钻时图图2BHT -P -1井12001400m 井段钻时图图3HEB-A -3井12301430m 井段钻时图通过比较,油基钻井液+PDC 钻头极大提高了钻速,然而这却给传统录井带来了很大的干扰,特别是岩屑捞取清洗、岩性识别分层及油气显示识别解释等方面影响更大。2对岩屑捞取、清洗的影响及应对措施2.1对岩屑捞取、清洗的影响加大了岩屑采集捞取洗样的难度。由于PDC 钻头所钻岩屑细小,甚至部分呈粉末状,在钻井液中无法通过震动筛从钻井液中分离出来,采集不到真岩屑或采集、捞取到的真岩屑数量较少

8、。捞取满满一盆岩屑冼净后的净岩屑还达不到要求捞取的岩屑数量。加大了岩屑观察、描述、分层定名、百分比估计、判断储层胶结物、油气显示等难度。油基钻井液岩屑由于其表面包裹着一层油膜,传统的洗砂方法是用水搅拌冲洗,但由于油水互不浸润,用水难以见到岩屑本色,反而使原本松散的颗粒粘敷在一起。2.2应对措施46内蒙古石油化工2010年第20期如岩屑颗粒过于细小,可要求钻井换目数更高的振动筛布。采取正确的捞岩屑方式,虽然PDC钻头牙齿较短,岩屑破碎程度较高,但仍有大小之分。较大的岩屑内存在着一定的假岩屑,较小的岩屑真实性较高,这就要求采用二分法或四分法捞取岩屑时首先要选取靠近振动筛一侧的,并且每次捞取岩屑后都

9、要清理完接样板,以防混样。根据有机溶剂相似相溶的原理,油基钻井液岩屑先用柴油与水体积比为1:5左右的混合液清洗一次,再用柴油清洗一次,基本上就可洗去岩屑表面的粘附物。观察描述分析的砂样采用岩屑盆,清洗过程轻度快速漂洗,尽量不使岩屑再次破碎,洗净的岩屑要适量、平整,以便后续鉴定分析。3对岩性的识别、分层的影响及应对措施3.1对岩性的识别、分层的影响由于PDC钻头钻出的岩屑很细小,磨蚀度大、样品混杂,代表性岩屑难以确定,岩性归位困难,致使常规观察、描述困难,岩性鉴定不准,描述准确性降低。被油基钻井液浸泡过的、柴油清洗过的岩屑,表面颜色都失去了岩石的本色,多呈深褐色,而且表面附着微小的杂质和污染物,

10、也给现场岩性识别造成很多困难。现场地质录井划分砂、泥岩地层的方法主要是依据钻井钻时的变化和砂、泥岩百分含量的变化来确定的。对于使用PDC钻头而言,砂岩、泥岩钻时变化不大或无变化,而岩性百分含量的变化也常常因为岩屑细碎而无法正确判断。3.2应对措施借助高倍显微镜对细小的岩屑进行观察,泥岩常呈棱角分明的薄片状,储层物性较好的砂岩常呈分散状,挑出有代表性的岩样,捻碎后镜下观察有无石英颗粒来初步确定岩性;确定颜色要先挑较大颗粒的真岩屑,掰开观察其核心部分的颜色;根据碳酸盐岩分析仪的结果,进一步确定岩屑岩性及岩屑百分比。不同沉积时代的地层,砂泥岩钻时各具特征:第三系、第四系沉积的地层,时代较新,埋藏较浅

11、,泥岩压实不够,泥岩可钻性较好,造成PDC钻头从钻时上与砂岩没有明显差异;中古生界沉积的地层,泥岩埋藏深,压实性较好,如果砂岩分选好,泥质胶结,疏松较疏松,PDC钻头的钻时基本上能够正确反映地层的砂泥岩变化。该盆地大部分中古生界沉积的地层,无论使用牙轮钻头或PDC钻头,砂泥岩钻时变化均较明显;油基钻井液的使用,只是整体提高了机械钻速,砂泥岩钻时变化特征并没有改变。由于油基钻井液+PDC钻头的机械钻速高,为了井下安全,司钻常常均匀钻进,人为造成砂泥岩钻时变化特征消失,难以进行地层界线划分。这时,就要充分挖掘综合录井仪参数的地层信息,通过分析,发现砂岩地层钻压较小,扭矩变化较为频繁、幅度较大,而泥

12、岩地层钻压较大,扭矩变化则较为稳定,可以利用这种特性解决岩性界面划分问题。根据综合录井仪提供的气测色谱分析资料、Dcs指数,可以判断所钻地层的储集层,因为一般目的层中储集层的全烃与甲烷,普遍比泥质岩层要高,砂岩的Dcs指数较相同亚段泥岩的Dcs指数要低0. 20.4,可以辅助地识别岩性,进一步提高录井剖面的符合率。4对油气显示的识别、解释的影响及应对措施4.1对油气显示的识别、解释的影响被PDC钻头破碎的岩屑明显细小,较疏松含油砂岩中途再经过高温钻井液浸泡冲洗,其中的胶结物和所含油气已经完全溶解于钻井液之内,返至地面甚至会变成单个石英或长石小颗粒,不存在所谓的孔隙;而且油基钻井液产生的岩屑,不

13、论砂岩还是泥岩,传统荧光灯湿照都有荧光,滴照都见荧光扩散。造成常规地质录井发现油气显示非常困难,无法落实油气显示。油基钻井液经高温高压作用后,产生一些复杂有机物蒸汽,随管线进入气测仪的过程中有乳白色液体析出,会造成气体管线污染,色谱柱中毒,鉴定器积碳过多而不灵敏甚至不出峰。气测全烃持续高值,即使抽空也难以恢复到零值,可能漏失显示微弱层。由于钻速明显加快,传统的色谱分析周期长,常常漏失薄层油气层,给薄层油气层的发现和解释带困难。由于钻井液中富含柴油,根据相似相溶原理,油气显示层的重组分C4、C5等进入钻井液后部分被吸收溶解,使之由游离气变成溶解气甚至吸附气,使脱气器难以脱出,其结果是色谱组分中一

14、般只有C1、C2、C3,少见C4,难见C5,给气测解释带来困难。岩屑细小,给现场挑样带来很大困难,有时无法挑样,影响地化、定量荧光、核磁共振等录井技术手段的开展。472010年第20期袁玉涛油基钻井液环境下P DC钻头录井方法及实践4.2应对措施常规荧光检测首先要确定岩屑的背景荧光,进入油气层之前,找一段砂岩发育段岩屑,相同方法清洗后荧光灯下湿照,仔细观察其荧光特征;然后氯仿滴照试验,观察滴照颜色、反应速度及荧光产状;最后观察氯仿蒸发后自然颜色及荧光颜色和产状。将这些特征记录作为发现地层油气显示的对照。在之后的荧光检测中,要特别注意荧光特征的变化,尤其是较大颗粒的砂岩真岩屑,如是含油砂岩则在荧

15、光下掰开的瞬间核心部分有清晰的原油荧光,在其边缘则呈现钻井液中柴油的荧光。针对油基钻井液对气测录井的影响,需要对气路处理流程进行相应改进,为防止过多有害蒸汽污染气管线、色谱柱及鉴定器,样气要经过除湿、干燥、冷凝、过滤等处理。如平时校验偏差过大,就要考虑更换备用气体管线,更换色谱柱,清洗鉴定器积碳,并对气测仪重新进行刻度。通过两口井的实践发现,新配置的油基钻井液,能分析到部分组分值,当充分循环调整后,组分全部为零,全烃仍持续为较高的检测值。针对PDC 钻头钻速明显加快,传统的长周期色谱可能漏失薄层油气层的问题。必须从装备更新上解决,现在国内外已开发出多种快速色谱仪,有的还能实现30s 120s

16、无级可调,就是一种很好的选择。由于气态烃在油基钻井液中溶解度远大于水溶液,致使原本就不高的C 4、C 5被全部或部分溶解、吸收,因此录井一定要用高效率的脱气器。解释方法也要相应调整,由于C 1、C 2的影响较小,确定油气水层时相应地将C 1/C 2值作为主要依据,如在P 法(烃比值法中C 1/C 2值落在哪个区就可认为是该区对应的储集层流体性质,将C 3以后的组分作为参考。水层的解释要参考二氧化碳含量的变化及钻井液油水比的变化来辨别。三维定量荧光工作原理是当用不同波长的激发光对样品进行照射时就测得了不同的二维光谱,多个二维光谱叠加就生成了三维光谱,经处理可得到样品的荧光指纹图,从而产生了三维荧

17、光谱图。任何物质都具有与其它物质相区别的个性差异,如成份、结构、相态等等,正是这些差异使得每一特定荧光物质在特定浓度下有其特殊的谱图外观特征,该盆地多产轻质原油,常规气测解释遇到了困难,该井则主要借助三维定量荧光图谱对油气层进行解释评价的(见图4、图5 。图4X-A -1 井解释为轻质油的三维谱图和等高线谱图图5X -A -1井解释为轻质油(或水层的三维谱图和等高线谱图核磁共振录井技术利用氢核在已知磁场的作用下产生核磁共振现象,来测量储集层的孔隙度、渗透率、可动流体、含油饱和度等参数的一种新兴录井技术。根据t 2弛豫谱判断特征可以直观地定性储集48内蒙古石油化工2010年第20期层性质和区分油

18、气水层;通过与孔隙度、渗透率、可动流体、含油饱和度等量化参数相结合,可以准确判断储集层性质和区分油气水层。下面是HEB -A -3井分别解释为油层、干层的t2弛豫谱(见图6、图7 。图6HEB-A -3井解释为油层的t 2弛 豫谱图7HEB -A -3井解释为干层的t 2弛豫谱5结论针对油基钻井液+PDC 钻头钻井工艺,对不同常规录井手段进行了针对性的改进,现场服务的两口井实现了岩屑剖面符合率均大于90%,卡准了中完、取心及完钻层位,发现并解释的主要显示层与电测解释吻合。说明该种工艺,非常适合阿尔及利亚Oued M ya 盆地的钻井作业,但其对气测组分分析值有一定的影响,对定量荧光、核磁共振等

19、新技术的也有很大的影响,需要今后大量的现场实践总结,建立各种针对性的解释图版。参考文献1唐金祥,孟令蒲,等.油基钻井液环境下的录井方法及实践。录井工程,2006,17(3:3842.3李玉.浅析使用PDC 钻头时的现场录井工作.中国录井网.Mud logging techniques of PDC bit improvementand practice with oil -based drilling fluidAbstract :W ith o il -based dr illing fluid ,the application of PDC bit has bro ug ht so me proble