PDC钻头岩性特征识别探讨

东濮凹陷PDC钻头录井岩性特征及识别方法

柳金钟

一、前言

随着科学技术的进步，钻井工艺有了进一步的提高。复合钻进、PDC 钻头钻进、大位移定向井、水平井等钻井新技术广泛地应用，给我们录井提出了新的技术要求。特别是PDC钻头特殊的破岩机理，导致钻井岩屑非常细碎（近似粉末状），钻井速度快，岩屑采集困难，甚至采集不到岩屑，造成岩性识别困难，难以有效地划分储集层和非储集层，加上挑样困难，严重影响了地化分析和地质取样，增加了油气识别难度，使岩屑描述符合率较低，给录井及时发现油气层带来很大困难。在这样的条件下如何提高岩屑录井的准确性，提高剖面符合率，已是摆在我们面前十分迫切需要解决的课题。在以前的研究课题中也得到了一些方法，但现场适用性不强。有的甚至从设备到人力都要求投入太高，分析一包岩屑甚至需要很长的时间，就目前的钻井速度是不能适用现场工作要求的。因此我们在实际工作中通过不断探索，总结出了一套适用于现场识别岩性特征的简单易行的新方法，实施后取得了很好的效果。

二、PDC钻头岩性特征分析

东濮凹陷是渤海湾含油气区的一个组成部分，也是一个多油气藏类型的复杂断块油气田，面积约5300km2。目前油田勘探开发进入中后期，钻井工程采用PDC＋螺杆＋转盘的复合钻井新工艺，虽然大大提高了钻井速度，但也造成了岩屑采集、分析、识别的困难。给我们地质录井工作带来了新的挑战，结合目前实钻情况，对PDC钻头岩屑特征进行分析如下：PDC钻头因其特殊的结构构造和独特的破岩机理，造成岩屑稀少、细小（近似成粉状），并且改变了岩屑颗粒的原始形状，通过钻井液携带到地

面的岩屑一般都是破碎后重新凝结而形成的，通常呈片状，或中细粒状，总的特征一般是一面光滑一面褶皱。见表1、图例一、二、三、四

岩性特征

图例一：

砂岩

油砂

图例二：盐层

图例三：膏层

图例四：页岩

三、岩性识别方法研究

根据在三牙轮钻头条件下的录井方法，结合PDC钻头下的岩性特征，通过录井技术的改进，我们总结采取以下几种方法，将有利于识别岩性，提出岩性剖面符合率。

1、直观（望、闻、切）鉴定法

大段摊开，宏观细挑，远看颜色，近看岩性，干湿结合，挑分岩性，分层定名，按层描述，是钻井地质工作者在长期岩屑描述工作实践中的经验概括和总结。同样适用PDC钻头条件下的岩屑描述。

望：远看颜色，观察岩屑色调新鲜度，其形状呈棱角状或片状，通常是新钻开地层岩屑，一般来讲，砂岩颜色浅，泥岩颜色深。近看岩屑砂泥混杂，难以区分，远观的结果就不一样，新成份的出现及同类岩屑含量的变化，从岩屑的颜色能反映出来，因而可以从颜色上进行卡层。近看岩样必须注意观察新成份的出现，对一些深层，有时仅出现数颗新成份岩屑，也表明进入新地层。见表1

闻：由于储集层和非储集层的差异，造成油气显示层一般均在砂岩储集层中，在实际工作中我们可将岩屑洗净后放在手中或滤纸上闻闻有没有油气芳香味（见表1），如果岩屑中含有油气显示，可闻到油气芳香；反之则没有，从而初步区分是否有油气显示。对于加入钻井液添加剂或磺化沥青也可以采用此法进行区分。

切：就是用手去感觉岩屑的特征，不同的岩性由于成分不同，硬度不同，被钻头破碎后岩屑的形状不同，因此在砂泥岩剖面中可依据手感来判断地层岩性。

这种方法可分两阶段进行，第一阶段是在采集清洗岩屑时，根据洗砂时的手感，记录岩性相对变化趋势，第二阶段是岩屑描述人结合第一阶段记录的变化趋势与岩性颜色变化趋势划分不同岩性后，依据手感及观察结果判定不同成分含量进而较为准确地描述岩屑。

根据以上三种分析法相结合，可初步判断其岩性，并描述定名。

2、氯仿点滴荧光分析法

由于复合钻进、PDC钻头钻进岩屑磨损严重，砂样常呈细末状，如果不细翻砂样，很容易漏层。对于油气显示级别的岩屑肉眼不易发现，可进行荧光分析，确定其含油性。

当大斜度、大位移定向井砂样中存在包包都有荧光现象的，如何判断油气显示，辨别其真伪呢？可采取“多包同照荧光”来解决，在相邻2-3包岩屑中各取近似等量的一份洗净，同时放在荧光灯下观察，比较各自的荧光含量、发光、颜色等，如荧光发光颜色与上部井段有明显区别，应确定新显示层，发光岩屑百分比含量变化可判断是否为井内滞后岩屑，荧光分布状况不同则标志不同含油气产状岩层。

不同的含油砂岩具有不同的荧光色环，根据荧光色环、砂样发光斑痕、发光强度的不同确定其含油级别（见表2）。

不同含油级别荧光特征

3、区域标志层对比法

PDC钻头钻井条件下，岩屑呈粉末状，因此所有描述都只能粗略地划分砂泥岩，而很难准确判断岩性。解决这个问题，应采取区域标志对比法，然后对重要层位进行重点描述。

中原油田地层复杂，断层多，但不同的区块具有不同的地层特征其标志层也不同，录井技术人员必须对工区的地层沉积特征、构造、地层及岩性特征，结合设计要求做到心中有数。如东濮凹陷地层从沙一段~中生界地层颜色特征如下：沙一地层为灰色，沙二上红色，沙二下红色，沙三上灰色，沙三中灰色，沙三下灰色，沙四上灰色，沙四下红色，中生界为红色地层。东濮凹陷的北部地区卫城、濮城、文留地区标志层特征如下：

不同地区砂层组划分

卫城地区：

卫城油田位于山东省莘县与河南省濮阳县、清丰县的交界处，构造位置位于东濮凹陷中央隆起带北端，北与文明寨、古云集油田相接，南与文留油田相连，东临濮、卫生油次洼，南北长约15km，宽约2km-3km，面积约40km2。

构造特征：卫城构造是东濮凹陷中央隆起带北部的一个由一组断层活动所形成的隆起构造，构造东陡15°～30°，走向为NE30°左右。构造被走向NE而倾向相反的卫东、卫西两条断层切割，形成了一个垒、堑相间的上堑、下垒的复合断裂隆起构造，其内部又被次一级的断层切割，十分复杂。深、浅层构造符合程度差，浅层构造较为简单，而深层构造复杂。其主要含油区块为卫2、10、11、22、49、360块。

卫城地区标志层特征见图①、图②

沙一下属无盐膏剖面类型，厚度为100m左右，岩性为灰色泥岩、白云岩、浅灰色粉砂岩（局部见油气显示）、深灰色页岩不等厚互层，其电性特征为卫城区域电性标志层。

沙二上、下地层界面的划分原则：岩性为灰色含膏泥岩，厚度为40-60m。其划分方法将含膏地层一分为二，其电性特征明显，见图①。