钻井地质基础知识
第一章钻井工程地质条件
第一章 钻井的工程地质条件
第一节 地下压力特性
（四）基岩应力（matrix stress） 基岩应力是岩石颗粒间相互接触支撑的那一部 分上覆岩层压力，亦称有效上覆岩层压力、骨 架应力或颗粒间压力。
上覆岩层压力、地层压力和基岩应力之间的关 系是：
Po P p
Ø Â µ Ï ¸ ÷Ö Ñ ¹ Á ¦ ® Ö ¼ ä Ä µ ¹ Ø Ï µ £ ¨ Po ¡ ¢ Pp º Í ¦ Ò ® Ö ¼ ä µ Ä ¹ Ø µ Ï £ © Po = £ ¨» ù Ñ Ò Ö Ø Á ¦ +× ¿ Ï ¶ Á ÷å Ì µ Ä Ø Ö Á ¦ £ © /Ã æ » ý
第一章 钻井的工程地质条件
第一节 地下压力特性
（二）地层压力监测
常用的地层压力监测的方法是 dc 指数法。dc 指数法实质上是在机 械钻速法基础上发展起来的。
机械钻速法：利用泥页岩压实规律和井底的泥浆柱压力与地
层压力之差，对机械钻速的影响的理论来检测地层压力的。
钻遇异常高压地层：岩石孔隙度突然增大，孔隙压力突然增加， 压差减小，机械钻速突然加快 压持效应：在在钻进过程中，井内始终存在压差，在该压差 作用下，井底岩屑难以离开井底，造成钻头重复破碎的现象。
第一章 钻井的工程地质条件
第一节 地下压力特性
钻井地质基础数据有哪些
1、钻井地质基础数据有哪些？
勘探项目
井号井别井型
地理位置
构造位置
测线位置
大地坐标(设计)大地坐标(实测)
地面海拔(设计)地面海拔(实测)
设计井深完钻层位目的层
2、碳酸盐岩分析用纯样还是用混合样，如何作？
挑纯样研粉后称1g，加入5％的盐酸5ml，放入反应器皿中封紧，工作曲线最后呈平直状5-6分钟，得出结果。
3、井漏、井喷、井涌收集哪些资料？
井漏时收集：
1、漏失井段、层位、岩性、起止时间、漏失量、漏失钻井液的性
能及漏失前后的泵压、排量和钻井液性能、体积的变化及井筒
内的静止液面。
2、井口返出情况，返出量，有无油气水显示和放空。
3、井漏处理情况，堵漏时间，钻头位置，堵漏类型，泵入量，压
井过程中钻井液性能及泵压变化。有无返出物。
4、井漏的原因分析(地质因素、工程因素和人为因素)。
井喷时收集：
A.井涌或井喷的井深、层位、岩性、起止时间、喷势并及时取样。
B、井涌或井喷过程中，记录涌、喷高度或射程，喷出物中含流、
气体情况。气体组分、泵压、钻井液性能的变化情况。
C压井过程、时间、钻具位置、压井液数量和性能。
D井涌或井喷的原因分析，如异常压力的出现，放空井涌，起钻抽吸等。
4、录井过程中检查哪些综合录井资料？如果组分中没有C2对不
对，试举例说明？
色谱记录原图、注样检查等。人为原因：1.气测进机的色谱：采集数据线没有与C2峰对齐。标定时C2出峰时间与实际出峰时间不一致。2.气测不进机的色谱，衰减不及时或不正确。
5、三角图板的应用
答：烃三角图版在一定区域是不同的，本区所用的三角图版是跟据此区油气特征而设定的图版，图版中给出了生产区（S
钻井地质基础知识
二、岩石基Biblioteka Baidu知识
(二)岩浆岩 2、岩浆岩的一般特征。岩浆岩既然是天然岩浆冷凝生成的，因此在矿物 成分、结构、构造、产状等方面必有别于变质岩和沉积岩。其主要特征如下: (1)岩浆岩大部分为块状的结晶岩石，部 分为玻璃质结构的岩石。 (2)岩浆岩中具有特有的矿物和构造，如 霞石、白榴石、条纹长石、气孔构造和 杏仁构造等。 (3)岩浆岩体无层理，一般与围岩有明显 的界线；围岩与岩浆岩接触处常见热变 质现象。 (4)岩浆岩体中常含有围岩的碎块即“捕 虏体”。 (5)岩浆岩中没有生物化石。
三、构造基础知识
PD和AT有不同的探测范围，在 接近非目的层时会有不同的反映， 利用探测范围的差别及电阻率PD和 AT相应的不同，即可定量计算目的 层层面的倾角。
一、地质年代及地层
6.2 水平井地层倾角计算方法
c.利用上下自然伽玛计算地层倾角 d.当同一地层界面重复钻遇时
如上图：利用自然伽玛的探测范围、 伽玛探测器的水平位移，井眼倾角， 就可计算出目的层倾角
三、构造基础知识
(一)地质构造的概念
在油气田勘探和开发的实践中，常常发现沉积岩已经不是水平的，而是改变了它 的原始产状，成为各种不同的构造形态，有的倾斜、有的弯曲、有的甚至被断开。我 们把由于地壳运动，使岩石发生永久形变，改变其原始产状，形成的褶皱、断裂、劈 理等，统称为地质构造。石油和天然气勘探开发的实践证明，地质构造是油气运移、 聚集和保存的基本地质条件之一。
地质基础知识
地质基础知识
地质基础知识?钻前数据是指与录井资料有关的工程数据。包括补心高度、泥浆池容积、表层套管数据等，这些都必须在钻前（或二次开钻前）收集好。1）补
心高度：转盘面至地面垂直距离叫补心高度（又叫地补距）。转盘面就是补心面。实际丈量补心高度是在井架和钻机安装完毕后，从转盘补心顶面用
钢卷尺自然下垂丈量到井架底座底面的长度，如图1-6所示。从补心面丈量到表土的数据是错误的，因为地面海拔高度往往是先测出井架顶的海拔
高度，再减去井架高度得出来的，而井架附近的附近的表土又往往掩盖了一部分底座。??补心高度是全部录井资料中第一个基本数据。钻井剖面的
深度，电测深度，下套管、油管的深度，射孔深度等均以转盘面作为计算深度的起点。2）泥浆池容积：要丈量好泥浆池的长、宽、高，求出单位高
度的容积。最好有深度标尺，以便在发生井漏或井涌时计量。3）表层套管的数据：导管和表层套管的作用都是为了巩固井口，防止坍塌。导管很浅
，并与地质资料录取没有关系。表层套管是油层套管和采油树固定的基础。有关表层套管的主要数据有：总长、直径、壁厚、钢级，下入深、联入或
套入。套管总长=套管串长度+套管鞋长度表层套管下入深度，即表层套管鞋深，它经常是电测时用来校正电缆长度的。除外射性测井外，一般电测
曲线在表层套管中显示为一条直线，在表层套管以下才能测出曲线来。曲线上突变点所指示的深度与表层套管鞋深度相符。套管鞋深度=套管总长度
+联入联入是联顶节方入的简称，是指联顶节在转盘平面以下的长度。在现场丈量联入的方法，是在下套管之前丈量联顶节的长度，固定时再丈量转
第一章 钻井工程地质条件—岩石
压入硬度和塑性系数的测定方法——压入试验
6
7Baidu Nhomakorabea
7
1—液缸缸体； 2—液缸柱塞； 3--岩样； 4—压头 5—压力计； 6—千分表； 7—柱塞导向杆
岩石硬度试验装置
• 岩石硬度和塑性系数的计算：
塑性系数:
Kp
岩石破碎前耗费的总功 岩石破碎前弹性变形功
AF AE
OABC面积 ODE面积
岩石按塑性系数分类（3类、6级）
类 别 级别 塑性系数 K
脆
性 低塑性
1
2
1 >1－2
塑
脆
—— ——→
3
4
2－3 3－4
性 高塑性
5 4－6
塑 性 6 >6－∞
硬度Py:
对脆性和塑脆性岩石：
Py
P S
MPa
主要造岩矿物一览表（P22，表1-1）。
2. 岩石的类型
岩石可分为三大类： 火成岩（岩浆岩）—由岩浆（硅酸盐）容体冷凝而成。如花岗岩、
玄武岩、橄榄岩、安山岩等。 变质岩—火成岩和沉积岩等由于高温高压作用或外来物质的加入，
改变了原来的成分、结构，变成新的岩石。 如:花岗岩→片麻岩，石灰岩→大理岩，石英砂岩→石英岩等。 沉积岩—母岩风化后的产物经过搬运、沉积和成岩作用而形成的岩石。
地质基础
地质基础知识
目录
第一节钻井地质知识 (1)
一、钻前准备 (1)
二、钻时录井 (1)
三、岩屑录井 (1)
四、岩心录井 (3)
五、荧光录井 (5)
第二节石油地质知识 (6)
一、石油、天然气的组成 (6)
二、石油、天然气的性质 (6)
三、石油、天然气的生成 (7)
四、储集层 (8)
第三节沉积岩和沉积相 (9)
一、沉积岩 (9)
二、沉积岩的结构、构造 (10)
三、沉积相 (11)
第四节地质构造 (13)
一、沉积岩层的原生构造及其产状 (13)
二、地层的接触关系 (14)
三、褶皱 (14)
四、断裂构造 (16)
第五节油气运移及圈闭 (17)
一、油气运移的主要方式 (17)
二、圈闭和油气藏 (17)
第一节钻井地质知识
一、钻前准备
（一）熟悉地质设计
1．必须掌握该井井位、井别、设计井深、钻探目的、钻达层位和完钻原则等。
2．必须明确录取资料要求、下套管原则等。
3．必须准确、实时预告地层分层、油气水层位置、故障提示及其它要求。（二）场地和器材准备
1．井场：挡板、晒样台、水管线等。
2．钻具、表层套管按有关规定丈量、编号，数据必须齐全准确。
3．录井器材：按地质设计录取资料要求准备，一般情况下应准备下列物品：足够的岩心、岩屑盒和砂样袋；各种原始记录、表格和文具；荧光灯、各种化学试剂、色度卡、粒度卡；钢卷尺、时钟、秒表、电炉、酒精灯、熔蜡锅、分选筛；烤箱、烤砂盘、小瓷碟。
（三）地质预告编制
地质预告编制应遵循的原则：实现优质、安全钻进、及时发现、保护油气层。（四）地质交底
1．介绍工区的勘探形势、本井的地质任务、钻探目的以及完钻原则等。
第一章 钻井的工程地质条件
前尚无合适的方法。
3）异常高压在砂泥岩剖面地区往往出现在砂岩地层中，那么检测泥页岩可以吗？ 为什么？ 4）老的地区，不是原始地层压力，怎么检测？
三、地层破裂压力（ fracture pressure）
p f p p (1/ 3 ~ 1/ 2)( p0 p p )
（四）基岩应力（matrix stress）
上覆岩层压力由岩石的基质颗粒 （骨架）和孔隙中的流体共同承担。 由岩石颗粒间相互接触支撑的那一部
分上覆岩层压力，称为基岩应力，亦
称有效上覆岩层压力、骨架应力或颗 Po
粒间压力，用σ表示。
公式： Po = Pp + σ
Pp
（五）地下各种压力的关系
上覆岩层压力由岩石骨架 和孔隙中的流体共同承担，因 此上覆岩层压力、地层压力和 基岩应力之间存在以下关系：
渗透。
异常高压的大小 异常高压一般不会超过上覆岩层压力。但也有超 过上覆岩层压力的特高压地层，由覆盖在高压层以 上岩层的内力帮助上覆岩层压力来平衡地层流体的 巨大向上作用力。
二、 地层压力评价
地层压力预测（钻前）： 地震资料法、测井资料法 地层压力监测（钻进中）：dc指数法、页岩密度法、标准化钻速法
钻井地质基础
第20页/共98页
（2）海上油田开发井
有生产平台的开发井
油田的汉语拼音字头 – 平台号 – 井号
如：CB-A-10井，为埕北 QHD32-6-D-10 油田A平台第10号开发井。
秦皇岛32-6油田D平 台第10号井
无生产平台的开发井
构造编号后、井号前加大写英文字母 S 如LD22－1－S1井， 代表LD22－1气田的第一口开发井
•
参数井 预探井 评价井 地质井 水文井
焉参1井
第13页/共98页
焉耆盆地
（2）预探井 以1/10万分幅地形图或二级构造带命名。
宝1井
地形图名称第一个汉字 + 序号 构造带名称某一个汉字 + 序号
（井号采用1~2位阿拉伯数）
焉耆盆地 宝浪苏木构造带
第14页/共98页
（3）评价井 以发现的油气田（藏）命名。 油气藏名称第一个汉字 + 序号
定滑轮
泥浆软管 方钻杆
转盘 泥浆泵 套管 钻杆 钻头
第25页/共98页
游轮 吊钩 转环 绞车
第26页/共98页
钻井地质录井的主要项目有：岩心录井、岩屑录井、钻时录井、
一、岩屑录井资料
岩屑：地下岩石被钻头破碎以后，随着钻井液带到地面上 的岩石碎块。
岩屑录井：在钻井过程中地质人员按照一定的取样间距和 迟到时间，连续收集和观察碎屑，并恢复地下地质剖面的过程。
钻井工程基本知识
第一章钻井工程基本知识
石油和天然气是宝贵的能源和化工原料，它们埋藏在地下几百米、上千米甚至超过万米的岩层中。为了寻找油气藏，开采石油天然气，需要钻井，需要一整套俗称钻机的钻井机械及设备。
研究、设计、制造钻并没备，并使其随着钻井工艺技术的发展不断地改进更新，是石油机械工作者的任务。因此，我们需要学习有关钻井工程的一些基本知识，了解钻井工艺对设备的要求，掌握钻并设备的组成、工作原理、特点和发展概况。
本章内容分为四节。
(1)石油地质常识一般性介绍油气成因，油气藏形成的地质条件及探查方法，油、气物理性质及我国油气资源的分布概况。
(2)钻并工艺概述介绍常规钻井，即钻直井的钻井方法、钻井工艺过程、钻井参数、井斜及其控制等方面的基本知识和定向并的概念。
(3)常规钻并技术简要介绍几种常规钻井技术的基本概念和特点，如喷射式钻井、平衡压力钻井、常规定向钻井的造斜方法与工具等。
(4)钻井技术的新发展介绍几种跨世纪的油气钻探新技术及时钻井设备的要求，如欠平衡钻井、深并超深并钻井技术、水平并技术与导向钻具、小并眼钻井技术及钻机和井下钻并系统，连续柔管钻并技术及设备等。
第一节石油地质常识
1．地壳的组成
地球自生成至今已有45—60亿年，平均半径为637lkm。地球内部可分为地核、地慢和地壳三个同心排列的圈层，如图1—1所示。各团层物理状况可参见表I—1。
地壳厚度各处并不相等。最厚处达70一80 km，最薄处只有5—6km，平均为33km。
地壳由岩石组成，岩石依成因的不同可分为火成岩、变质岩和沉积岩三大类。
(1)火成岩又名岩浆岩，是高热的岩浆冷凝后形成的岩石，呈块状，元层次，致密而坚硬，如花岗岩、玄武岩、正长石等。
地质基础知识（高级3）
地质基础知识（高级3）
第一章地质基础知识
第一节钻井地质知识
地质录井的主要任务是随钻采集各项地质资料,实时发现、保护、评价油气层,为油田勘探开发提供依据,录井工作的质量关系到能否迅速查明井区地下地层、构造及含油气情况,对油气田的提前和推后发现,对开发方案的合理制订和科学实施起着非常重要的作用。
一、岩屑录井
岩屑是地下岩石在钻头作用下破碎后,随钻井液带到地面上的岩石碎块(通常称砂样)。钻进过程中,录井人员按地质设计要求间距和相应的返出时间,系统采集岩屑,进行观察、描述,绘制成岩屑录井草图,再综合运用各项录井资料、测井资料、恢复地下地层剖面的全过程就叫岩屑录井。
岩屑录井在石油勘探过程中具有相当重要的地位。它具有成本低、速度快、了解地下情况及时、资料系统性强等优点。它可能获得大量的地层、构造、生储盖组合关系、储油物性、含油气情况等信息，是我国目前广泛采用的一种录井方法。
（一）岩屑粗描
1．掌握地层层序,了解所钻层位的基本岩性特征。
2．掌握钻时与岩性的关系,利用钻时,寻找定名岩屑。
3．仔细观察挑选定名岩性,特别是含油岩屑、标志层、特殊岩性。
4．定名、卡准层位、填写观察记录。
（二）岩屑录井草图绘制
用规定的图例、符号将岩屑描述的主要内容，钻时等资料按井深顺序绘制在方格纸上，这种图件就叫岩屑录井草图。
岩屑录井草图有两种：碎屑岩岩屑录井草图和碳酸岩岩屑录井草图。下面着重介绍碎屑岩录井草图。
1．深度比例尺为1：500,深度记号每50m标一次,逢l00m标全井深。
2．绘制钻时曲线。
3．颜色、岩性:按井深用规定的图例、符号逐层绘制,化石、构造、含有物和油气显示用规定的符号绘制在相应地层的中部。化石、含有物数量变化以1、2、3个符号表示少量、较多、富集；油气显示的好坏程度用少量、较多、大量。
第1章 钻井工程地质条件
σ3
ph
（4）钻井液液柱压力ph
σ2
有效地应力（岩石骨架应力）：
➢ 有效垂直地应力（基岩应力）
σ1=po－pp
σ1
➢
有效水平地应力： 2
( 1
)( po
pp
)
来自百度文库
3
( 1
)( po
pp
)
σ2 σ3
27
三、地层破裂压力
２.地层开裂条件
裂缝张开方向
地层开裂条件: Ph>pp+ σ3, σ3<σ2<σ1
19
二、异常高压的成因及其评价方法
（四）异常高压地层的随钻监测方法
页岩密度法——高压地层欠压实，泥页岩密度偏小。 机械钻速法——机械钻速与地层压实程度有关 dc指数法 —— 机械钻速的一种标准化形式
20
二、异常高压的成因及其评价方法
（四）异常高压地层的随钻监测方法
1. dc 指数的概念
宾汉钻速模型（Bingham,1964)：
欠压实地层的特点：岩层密度减小，孔隙度增大。
11
二、异常高压的成因及其评价方法
（二）异常高压形成的原因
1. 地层沉积过程中的欠压实作用
12
二、异常高压的成因及其评价方法
（二）异常高压形成的原因
2. 地质构造作用
钻井地质录井基础知识课件
● 常用的测定迟到时间的方法有： ▲ 理论计算法 ▲ 实物测定法 ▲ 特殊岩性法
迟到时间的计算方法 ⑴
⑴ 理论计算法
t--岩屑迟到时间，min V--井眼与钻杆之间的环形空间容积，m3
Q--钻井泵排量，m3/min
D--井径，即钻头直径，m
d--钻杆外径， m
★ 应用钻时曲线可定性判断岩性，解释地层剖面。 其他条件不变时，钻时的变化可反映岩性的差别：
▲ 疏松含油砂岩钻时最快 ▲ 普通砂岩较快 ▲ 泥岩、灰岩较慢 ▲ 玄武岩、花岗岩最慢
▲ 对于碳酸盐岩地层，利
用钻时曲线可以判断缝洞发 育井段--钻时突然加快，钻 具放空等。
★ 注意：同一岩类，随埋深和胶结程度等不同，反映在
t = t0 ＋ t1
t1 = t－t0
从井底至井口时间(迟到时间) 循环周期 实物沿钻杆下行到井底的时间
迟到时间的计算方法--实物测定法
▲ 实物沿钻杆下行到井底的时间t0：
钻铤--上接钻杆、 下接钻头，提供钻 压以破碎岩石。
V1 、V2--钻杆和钻铤的内容积(查表而得) ，m3
d1 、d2--钻杆和钻铤的内径，m
地面监测油气显示情况 • 需要记录的数据
1、短程起下管柱时间△t(min) 2、开泵时间t1 、泵排量Q (m3/min)
3 、 井 筒 内 径 ( D) 、 管 柱 外 径 ( d) ， 目 的 层 顶 界 井 深 H (m)
钻井人员地质录井
3.分层：底以黑色页岩完后浅灰绿色砂岩与J1g（过渡层）紫红色、绿灰 色或杂色泥岩分界。电性以双侧向降低、自然伽玛升高半幅点分层。
4.厚度：重庆地区70～120m，川东地区120～280m。整体看有从南到北、 从西到东加厚的趋势。
10——1 1——05 0.5——0.25 0.25——0.1 0.1——0.05 0.05——0.01 < 0.01
地质与钻井地质基础
类砂 表岩
成 分 分
钻井人员地质录井
地质与钻井地质基础
大类名称
石英砂岩 类
长石砂岩 类
岩屑类砂 岩
编号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
小类名称
主要碎屑颗粒含量（%）
含油气区
油气聚集带
钻井人员地质录井
油气田
地质与钻井地质基础
圈闭的概念：能聚集油气并阻止其散失的地质体。 圈闭的三要素 ——储层、盖层及遮挡物。
盖层与遮挡条 件为同一岩层
遮挡条件 为断层
钻井人员地质录井
地质与钻井地质基础
油（气）藏形成的基本条件
？
充足的油气来源
？
有利的生、储、盖组合
有效的圈闭
？
第一章钻井工程地质条件压力3学时
称 p 为地层压力当量密度，g/cm3
◆ 地层压力梯度：
Gp 0.00981 p
5
一、地下各种压力
z Po
Px
Py x
y
Pz—— 垂直地应力（上覆岩层压力） Px， Py—— 水平地应力
6
一、地下各种压力
（二） 地应力（ in-situ stress ）
1. 上覆岩层压力或垂直地应力（Overburden pressure）
31
抓安全细节着眼，防隐患消除着手。21.1.1421.1.14Thursday, January 14, 2021
产品的质量是拓展的翅膀，航程无限 ，辉煌 有期。08:50:5208:50:5208:501/14/2021 8:50:52 AM
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4）计算地层压力。
23
二、异常高压的成因及其评价方法
思考题
1）dc指数法预测地层压力的误差较大，为什么？ 2）声波法和dc指数法是否适合碳酸盐地层？如何
评价碳酸盐地层的地层压力？
24
第一节 地下压力特性
一、地下各种压力 二、异常高压的成因及其评价方法 三、地层破裂压力
25
三、地层破裂压力
1.地层破裂压力（fracture pressure）
钻井基本知识
大斜度大位移定向井技术
１、随井斜角的增加，岩屑在环空中的运移状态和规律与直井有何差别？
２、根据Tomren等人的研究成果，岩屑运移规律按井斜角可分为几种类型？３、大斜度大位移定向井的井斜角一般在多少度左右？
４、岩屑上返最困难的井段一般处于井斜角的多少度的井段中？为什么？
５、在大斜度大位移定向井中影响岩屑正常上返的因素主要有以下几点？
６、什么是岩屑体积跟踪法？
７、什么是“邻井地层对比法”？
８、“井眼轨迹地质模拟软件”的应用有何意义？
1、答：在直井中，岩屑下滑速度（Vs）与岩屑受重力作用方向一致，不存在指向下井壁的径向分量（Vsr）与指向井底的轴向分量（Vsa）；但随井斜角的增加，下滑速度(Vs)亦随之增加，当井斜角为90°时径向分量（Vsr）增为最大值；而轴向分量（Vsa）则随井斜角的增加而降低，当井斜角为90°时轴向分量（Vsa）降为零。
2、答：①井斜角0～θα之间井段
岩屑在环空中受重力作用而下滑的方向是垂直于水平面，岩屑在井眼中，当钻井液上返速度稍微大于岩屑在钻井液中的下滑速度时，只要不停止循环，岩屑总会慢慢地被带出井简，不存在岩屑床。
②井斜角在θα～θβ之间井段
当井斜角增大至θα时，径向分量（Vsr）增大至足以使岩屑脱离钻井液流，滞留井眼底侧并滑向液流的反向而形成岩屑床，而且当钻井液停止循环时，岩屑床受重力作用而存在下滑趋势。
③井斜角在θβ～90°之间井段
井斜角超过θβ，轴向分量（Vsa）将逐渐降至零，岩屑沉淀并聚集在钻杆周围的井眼底侧，即使钻井液停止循坏，岩屑床也不再向下滑动。
钻井地质基础知识
钻井地质基础知识
技术服务中心
1.地球及组成
地核的范围大约从地下2900公里至地心6371公里，主要是由铁镍组成。地馒的范围大约在地下33公里至2900公里之间，主要是由铁镁硅酸盐、金属氢化物和不同矿化物组成。最上面的一层硬壳，叫地壳，是由岩石组成的，又叫岩石圈。地壳的厚度各处不一：大陆上高山地区最厚可达60－75公里；大洋中一般小于10公里；平均厚度约33公里。
组成地壳的岩石，按成因的不同，分三大类：火成岩、变质岩、沉积岩。
2.地层知识
地层（stratum）
☆地质历史上某一时代形成的层状岩石成为地层，它主要包括沉积岩、岩浆岩以及由它们经受一定变质的浅变质岩。
☆地层是指在某一地质年代因岩浆活动形成的岩体及沉积作用形成的地层的总称。
☆所谓的地层是指在地壳发展过程中形成的各种成层和非成层岩石的总称。
从岩性上讲，地层包括各种沉积岩、岩浆岩和变质岩；从时代上讲，地层有老有新，具有时间的概念。）地壳中具一定层位的一层或一组岩石。地层可以是固结的岩石，也可以是没有固结的堆积物，包括沉积岩、火山岩和变质岩。在正常情况下，先形成的地层居下，后形成的地层居上。层与层之间的界面可以是明显的层面或沉积间断面，也可以是由于岩性、所含化石、矿物成分、化学成分、物理性质等的变化导致层面不十分明显。
（1）火成岩，又名岩浆岩。是高热的岩浆从地球较深处侵入地壳，或喷到地表冷凝后形成的．特点是无层次，块状，一般都很致密而坚硬。如花岗岩、玄武岩、正长岩等都是火成岩。（2）沉积岩。是母岩（即火成岩、变质岩和早期形成的沉积岩）受风吹雨打、温度的变化、生物的作用、水的溶解等因素的影响，逐渐地剥蚀、破碎，形成了碎屑物质、溶解物质和残余物质，这些物质经过流水、风力、冰川、海洋等搬运，离开了原地，在适当的条件下沉积下来，经过压实、交结、形成了沉积岩。沉积岩的特点是有层理，有化石（各种古代动植物的残骸遗体）。
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钻井地质基础知识
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1.地球及组成
地核的范围大约从地下2900公里至地心6371公里，主要是由铁镍组成。地馒的范围大约在地下33公里至2900公里之间，主要是由铁镁硅酸盐、金属氢化物和不同矿化物组成。最上面的一层硬壳，叫地壳，是由岩石组成的，又叫岩石圈。地壳的厚度各处不一：大陆上高山地区最厚可达60－75公里；大洋中一般小于10公里；平均厚度约33公里。
组成地壳的岩石，按成因的不同，分三大类：火成岩、变质岩、沉积岩。
2.地层知识
地层（stratum）
☆地质历史上某一时代形成的层状岩石成为地层，它主要包括沉积岩、岩浆岩以及由它们经受一定变质的浅变质岩。
☆地层是指在某一地质年代因岩浆活动形成的岩体及沉积作用形成的地层的总称。
☆所谓的地层是指在地壳发展过程中形成的各种成层和非成层岩石的总称。
从岩性上讲，地层包括各种沉积岩、岩浆岩和变质岩；从时代上讲，地层有老有新，具有时间的概念。）地壳中具一定层位的一层或一组岩石。地层可以是固结的岩石，也可以是没有固结的堆积物，包括沉积岩、火山岩和变质岩。在正常情况下，先形成的地层居下，后形成的地层居上。层与层之间的界面可以是明显的层面或沉积间断面，也可以是由于岩性、所含化石、矿物成分、化学成分、物理性质等的变化导致层面不十分明显。
（1）火成岩，又名岩浆岩。是高热的岩浆从地球较深处侵入地壳，或喷到地表冷凝后形成的．特点是无层次，块状，一般都很致密而坚硬。如花岗岩、玄武岩、正长岩等都是火成岩。（2）沉积岩。是母岩（即火成岩、变质岩和早期形成的沉积岩）受风吹雨打、温度的变化、生物的作用、水的溶解等因素的影响，逐渐地剥蚀、破碎，形成了碎屑物质、溶解物质和残余物质，这些物质经过流水、风力、冰川、海洋等搬运，离开了原地，在适当的条件下沉积下来，经过压实、交结、形成了沉积岩。沉积岩的特点是有层理，有化石（各种古代动植物的残骸遗体）。
（3）变质岩。是沉积岩或火成岩在地壳内部，由于物理化学因素（如高温、高压、岩浆的同化等）影响下，经过了变质作用改变了原来的成分和结构而变成新的岩石。例如石灰岩变成大理石；花岗岩变为片麻岩。变质岩中没有残存下来的化石，它与火成岩的主要差别是具有变晶结构。如片麻岩、片岩、板岩等。
岩石是由矿物组成的。组成岩石的主要矿物有十几种：如石英、长石、云母、方解石、粘土矿物等等。岩石的物理、机械性质（如硬度、塑性、研磨性的大小等）与组成岩石的矿物和胶结物的性质有密切关系。矿物硬度的比较级别如下：
1级——滑石 2级——石膏 3级——方解石，
4级——萤石 5级——石灰石 6级——正长石；
7级——石英 8级——黄玉 9级——刚玉；
10级——金刚石。
级数越高，硬度越大；目前发现的自然物质中，金刚石最硬。
3.沉积岩
（1）粘土和黄土：它是由直径0．01毫米以下的粘土矿物撤粒组成的沉积层。
（2）泥岩及页岩：粘土类的沉积物经成岩作用而形成。呈块状、厚层状者称为泥岩，呈薄片展状（层厚小于1毫米）的泥岩称为页岩；含石油沥青丰富，可提炼石油的页岩叫油页岩。
①黑色页（泥）岩、油页岩在一定条件下可成为良好的生油岩；②具有一定厚度的粘土岩又可作为油、气的良好盖层；③在少数情况下，当粘土岩中的裂缝发育时，也可作为储油（气）层；④蒙脱石粘土岩可用作石油化工产品和其它工业产品的净化剂以及石油钻井液的原料；
⑤高岭石粘土岩还是陶瓷工业、耐火工业的重要原料。
（3）砂岩：砂粒（直径为0．01－1mm的矿物或岩石的碎屑颗粒）经胶结在一起形成的岩石叫砂岩。按颗粒的大小又可细分为：
粉砂岩：颗粒直径0．01—0．1毫米
细砂岩：瞩拉直径0．1—0．25毫米
中砂岩：颗粒直径0．25一0．5毫米
粗砂岩：颗粒直径0．5—l毫米
按胶结物的不同，砂岩又分为钙质、泥质等。
砂岩一般都具有孔隙可以储存流体（油、气、水），由于岩石具有孔隙，在压力差的作用下，油、气、水能通过岩石，这种性质称为渗透性。孔隙大的砂岩与裂缝发育的灰岩亦是渗透性好的岩石。
(4）砾岩。矿物或岩石的颗粒大于1毫米者叫做砾石。按颗粒的大小不同又可分为：粗砾岩：颗粒直径大于100毫米
中砾岩：颗粒直径10—100毫米
细砾岩：颗粒直径1—10毫米
如砾石形状不一且带有棱角的，则称为角砾岩。
（5）石灰岩（碳酸盐岩）：主要由方解石和白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩，主要成分为碳酸钙，基本上是由于生物和化学作用，在浅海或内陆湖泊内沉积生成，呈块状，比较致密和坚硬。根据方解石和白云石的相对含量，碳酸盐岩可分为两大类：方解石含量大于50%的为石灰岩类，白云石含量大于50%的为白云岩类。由于地壳运动的力量和地下水的侵蚀，常有裂缝和溶洞，石油与天然气就储存在这些裂缝和溶洞里。按照成分的不同，石灰岩又可分为：石灰岩、泥灰岩、白云岩、生物灰岩（由生物残骸沉积成岩）。白云岩与盐酸的反应比石灰岩弱得多。由于石灰岩在白云岩化时体积收缩，因此白云岩裂缝较发育。
4.岩层性质与钻井的关系
岩层性质与钻井的关系主要表现在以下几方面：
★影响钻进的速度与钻头的进尺；
★导致钻井过程出现复杂情况，如井漏、井喷、井塌、卡钻，影响井眼的质量，如井斜、井径不规则；进而影响到固井质量。
★使钻井液性能如：密度、粘度、失水、切力、含砂、PH等发生变化；
（1）粘土、泥岩、页岩层：一方面，对于含蒙脱石较高的泥岩，极易吸收钻井液中的自由水而膨胀，使井径缩小，造成起下钻遇阻，甚至发生卡钻，如大港的明化镇地层；另一方面，对于伊利石含量高的泥岩，吸水后会产生剥落掉块，随着浸泡时间的延长，井径扩大或造成井壁坍塌。泥质岩一般较软，机械钻速快，但容易泥包钻头，要搞好泥浆泵的维护，大井眼段争取开双泵；炭质页岩多呈薄片状，联结力弱，容易垮塌，要特别注意。
（2）砂岩：其性质依砂岩颗粒的大小、成分以及胶结物的类型有很大的差别。颗粒越细，石英颗粒越多，硅质和铁质胶结物越多则越坚硬，越易磨损钻头，如石英砂岩；泥质胶结物