钻井地质

钻井地质第2章地质录井2.1 钻时录井钻时：是指钻头每钻进一个单位深度的岩层所需要的时间，通常以：“min/m”或“min/0.5m”。

把现场记录的钻时数据，按井的深度绘成钻时曲线，作为研究地层的一项资料，这种方法称为钻时录井。

钻时的高低变化，在一定程度上反映了不同性质的岩性特征。

2.1.1 记录钻时的方法记录钻时的方法常用的有以下几种1．深度面板法2．固定标尺法3．米尺划线法除上述方法外，钻时录井还采用综合录井仪记录等方法。

2.1.2 钻时录井的原则2.1.3 钻时的计算2.1.4 钻时曲线的绘制方法2.1.5 钻时录井的影响因素1、钻头的类型及新旧程度的影响三牙轮钻头的类型：L型适用于软地层、M型钻头适用中软地层、C型钻头适合中硬地层、T型钻头适用较硬地层、TK钻头适合硬地层。

2、泥浆性能的影响一般使用相对密度低、黏度小的泥浆比使用相对密度高、黏度大的泥浆钻时短。

3、钻井参数及操作水平的影响当钻压大、钻速快、排量适当时钻时短，反之则长；钻井参数大小是相对而言的。

4、钻井方式的影响涡轮钻井时钻速比转盘钻进时的钻速大的多，所以涡轮比转盘钻进时要快，钻时短。

5、井深的影响深部地层比浅部地层更致密、更坚硬。

2.1.6 钻时录井资料的应用1、定性的判断岩性2、用于岩屑定层归位3、结合录井剖面进行地层划分和对比4、钻时录井资料在钻井工程方面的应用A、可以计算纯钻进时间、进行实效分析B、根据对邻井钻时资料的分析，为本井的钻头类型选择及钻井措施的制定提供依据C、判断钻头的使用情况D、在新探区，可根据钻时由长到短的突变，及时采取停钻观察的措施，推断是否钻遇油气层，以便循环泥浆，观察油气显示情况。

2.2 泥浆录井由于钻进中泥浆性能的变化与所钻进的地层性质有关，所以必须记录泥浆性能的变化。

将泥浆性能按井的深度绘成曲线，进而研究地层及油气水情况的一项资料称为泥浆录井。

2.2.1 泥浆的组成与分类钻井泥浆一般是用黏土与水混合搅拌，并加入化学处理剂配置而层。

泥浆的分类：水基泥浆1、淡水泥浆——淡水加粘土，钙离子质量浓度小于50mg/L，多用于钻浅井部位2、钙处理泥浆——淡水泥浆加入絮凝剂如石灰、石膏、氯化钙等，钙离子浓度大于50mg/L，稳定性好，据抗土、钙、盐侵能力，限制页岩水化膨胀，失水小，泥饼坚韧光滑，低切力，流动性好，对油层损害小，适用深井3、盐水泥浆——盐水加黏土，含盐量大于1%，稳定性好，抗黏土侵，克服泥页岩水化膨胀坍塌，稳定井壁，适用于膏岩地区和深井混油泥浆——水基泥浆加入一定油料，一般加10%-20%；提高泥浆稳定性，相对密度低，流动性好，易开泵，润滑作用，减少钻具卡钻，对油层损害小；不利于油气层录井，新区不适用。

油基泥浆——原油或柴油加沥青、炭黑、亲油黏土；防水化膨胀、钻头泥包和井壁垮塌，凝固点低2.2.2 泥浆的作用1、悬浮和携带岩屑，清洗井底2、润滑冷却钻头3、稳定井壁4、控制地层压力2.2.3 泥浆的性能及测量1、泥浆的相对密度是指泥浆在20°C时的质量与同体积4℃时纯水的质量之比泥浆与钻井的关系：平衡地层压力、相对密度对钻速的影响、相对密度的测量2、泥浆的黏度：是指泥浆流动时其内部分子之间的摩擦力，单位是s。

黏度与钻井的关系：黏度太高，钻速低，因黏度高，流动阻力大，消耗功率大，功率一定的情况下排量低，缓和了钻头牙齿对井底岩石的冲击切削作用；二是钻头泥包，起钻易起抽吸作用，发生井喷、井塌事故；三是下钻开泵困难，泵压升高，引起蹩漏地层或蹩泵。

黏度太低，则携带岩屑困难，不利防漏。

通常在保障携带岩屑前提下，黏度尽可能低，一般在20~30s。

黏度的测量3、泥浆的切力：是指泥浆在静止时的阻力，也可以理解为泥浆的浮力。

其大小用初切力（静止1min）和终切力（静止10min）来表示，单位为mg/cm2。

切力与钻井的关系：切力太大，砂子在泥浆槽内不易沉淀，影响静化；相对密度上升快，含砂量高，影响钻速，磨损设备；流动阻力大，开泵困难，泵压易升高，会发生蹩漏地层或蹩泵；转动扭矩增加，降低机械效率。

切力太小，浮力减小，携带和悬浮岩屑能力降低，停泵时易造成积砂，轻者钻头下不到井底，重者沉砂卡钻。

切力的测量，现场用浮筒式切力计，先将500ml泥浆搅拌均匀，立即倒入切力计中至标尺零线处，然后将干净的切力筒套在标尺上，待切力筒下端移动至将要接触到泥浆面时，轻轻松手放下，当它垂直自由下降到静止不动时，读出切力筒上端所对的刻度值，即为泥浆的初切力；取出切力筒擦干净，用棒搅动泥浆后静止10min，用同样的方法测量，即得出泥浆终切力。

4、泥浆的失水和泥饼失水是指井内泥浆汇总的部分水分，因受到压差的作用而渗透到地层中去的现象。

失水的多少叫失水量，单位为mL。

失水和泥饼与钻井的关系，泥浆的失水过大，会造成井下复杂情况，如钻泥页岩时，吸水膨胀、垮塌，同时也会使油气层中的渗透率降低，较少产量；并且在砂岩井段，泥饼增厚，井径减小，易使泥浆脱水变稠，流动性变差，泵压升高。

但失水量过大有利于提高钻井速度。

薄而坚韧的泥饼能降低失水量，有利于巩固井壁和保护油层，具有润滑、防止黏附卡钻，提高机械效率及延长钻具寿命的作用。

但泥饼质量不好，在井壁堆积过厚，会引起钻头包泥，堵死水眼，起下钻遇阻遇卡，影响打捞工具及测井仪器下入井内。

失水和泥饼的测量测量泥浆失水量和泥饼，通常使用油压式失水仪。

测量时将滤纸湿润后，附在筛板上，装好泥浆杯，拧紧底部丝杠，放在支架上，注入泥浆，上进油盘，在油盘套筒中注满机油，然后放上加压筒，打开油盘似顶，调整加压筒，使刻度指示为零，松开泥浆杯底部丝杠一圈，按表计时，7.5min后读出刻度所指数值，乘以2即为30min失水量。

同时，拆开泥浆杯，取出筛板，用水轻轻冲洗泥饼上的浮泥，测量厚度乘以2，即30min泥饼厚度。

5、含砂量a、含砂量是指泥浆中不能通过200号筛子的直径大于0.074mm的颗粒占泥浆总体积的百分数b、含砂量与钻井的关系泥浆中韩砂量硬控制在0.5%以下，否则会有下列不利因素：1）使泥浆相对密度升高，降低钻井速度。

2）泥浆中含砂多，使所形成的泥饼厚且松，胶结性差。

一方面造成失水量增大，随之产生井塌、井垮、降低油层渗透率等情况，还可能造成泥饼摩擦系数增加，易造成黏附卡钻；另一方面影响固井质量，电测遇阻遇卡，地质资料不准确。

3）含砂量太多，造成钻头、钻具及机械设备的磨损，时钻井工作不能顺利进行。

c、减少含砂量的方法一般是同分利用振动筛、除砂器或采用加入化学絮凝剂的办法，将细小砂子由小变大再通过机械设备除掉。

d、含砂量的测定测定含砂量一般采用沉砂法，即向量砂筒中先注入50mL泥浆，再加清水450mL，摇荡1~2min，将量砂筒垂直静放1min。

读出玻璃管底部下沉砂粒的体积，再乘以2，即得出含砂量百分数。

e、泥浆的PH值井场上一般用比色法测定泥浆的PH值，将PH值试纸直接插入泥浆滤液或泥浆中，经数秒钟后，取出来与PH试纸的标准颜色对比，即可读出PH。

2.2.4钻井中影响泥浆性能的地质因素1、砂侵主要是由黏土中原来含有的砂子及钻进时岩屑中砂子侵入而在地面静化系统中又未沉淀除去所致。

含砂量多则影响泥浆相对密度，时黏度和切力增加，减少泥浆携带岩屑的能力，同时磨损泥浆泵。

2、黏土侵当钻遇黏土层或页岩层时，由于地层造浆而使泥浆相对密度、黏度增高。

通常情况下是采取加水稀释的办法来降低相对密度和黏度。

但是这样会引起失水量的增加，因此，必须使用降黏剂等保持泥浆性能稳定。

3、漏失层一般情况下，钻进漏失层时要求泥浆具有高黏度、高切力、低失水以阻止泥浆流入地层。

但漏失严重时，应依地质条件，立即采取行之有效的堵漏措施。

4、地温地层温度平均每100m增加3℃左右。

如5000m的井深，井底温度可能达到170~180摄氏度。

高温可使黏土颗粒进一步分散，同时高温引起磨鞋处理剂的分解，使泥浆性能发生复杂的变化。

为适应勘探深部油气层的需要，在高温、高压、高矿化度情况下，必须保证泥浆性能的稳定。

5、高压油气水层当钻遇高压油气水层时，油气侵入钻井液，造成密度降低，黏度升高；当钻遇高压淡水层时，密度、黏度和切力均降低，滤失量增大；钻压高压盐水层时，黏度增加后降低，密度下降，切力和含盐量增加。

油水侵会使钻井液量增加。

6、盐侵当钻遇可溶性盐类，入盐岩（NaCl）、石膏（CaSO4）时，会增加钻井液中的含盐量，使钻井液性能发生变化。

当盐侵严重时，还会影响黏土颗粒的水化合分散程度，而使黏土颗粒凝结，黏度降低，滤失量显著上升。

2.2.5 处理泥浆时常见的几种方法1）泥浆加重加入加重矿物如重晶石粉；2）降低泥浆黏度和切力根据具体情况，采用不同处理方法A、当钻进黏土层或泥岩层，泥浆黏度、切力上升，处理办法是加水稀释或加入低黏度、低切力的泥浆，或加煤碱剂、单宁酸钠；B、当水泥或石膏侵入后，泥浆黏度、切力上升，失水增加，泥饼加厚，处理的办法是加煤碱剂、单宁酸钠；3）降低泥浆失水量钻遇易坍塌底层时，关键问题是降失水，处理办法是加CMC(羧甲基纤维素)、煤碱剂或单宁酸钠；4）提高黏度和切力用烧碱、纯碱、石灰等处理。

2.2.6 泥浆录井的方法1、颜色变化钻进中泥浆颜色发生变化，有时可大致反映地层情况，因为有些岩性易造浆，会引起颜色变化；2、泥浆性能变化测定泥浆性能，绘制录井曲线，可以帮助判断油气水层；测定内容主要是相对密度、黏度、含砂量及氯离子含量。

在钻穿各种地层时泥浆性能的变化并不总是很明显，但对油气水层反映快，在油气层阶段，对应的泥浆相对密度与上下邻比较是下降的，黏度是上升的，氯离子含量是增加的。

又如较纯的石膏易溶解，岩屑分析不易观察到，但泥浆黏度增加很快，可以帮助判断石膏层存在的可能性。

3、泥浆中油水气显示的观察和试验1）油侵情况油侵时，泥浆出口处有外涌现象，槽内液面升高，常见到油膜、油花、油流。

如果显示不明显时，可取相应井段的泥浆，在荧光灯下观察荧光反映颜色。

此外，还可用泥浆稀释法做试验，其方法是取半杯泥浆，加清水至一杯，搅拌后静止一段时间，观察液面是否有油花或用荧光灯观察是否有油的显示。

当泥浆槽面上出现较多的油花或条带状油流时，不应简单认为就是原油；一般情况下，原油多呈棕褐色、橙黄色。

而机油、柴油混入泥浆后，常呈现浅黄或银灰色油沫子分布于槽面，经搅动分散后，不再集中，荧光灯下呈现蓝色。

2）气侵情况气侵时，泥浆黏度上升，相对密度下降；如果空气进入泥浆中，则处理泥浆时产生的气泡均较大，无味，不连续地集中出现，气测无异常；油气层气泡破裂后有油花，呈条带状或串珠状流动，具有芳香气味；如果肉眼确定不了是否为天然气，可采用脱气点燃法进一步验证，即向广口瓶中装入3/5的泥浆，再加入1/5的清水，用装有玻璃管的橡皮塞塞紧，然后充分摇晃。