论文部分内容阅读
[摘 要]随着钻井新技术和新工艺的不断应用（ 如PDC钻头、空气钻井技术等） ，PDC 钻头钻进使得岩屑颗粒较小，肉眼不易辨认，斜井和水平井有时岩屑不能及时返出，导致不能充分地利用返出的岩屑来准确反映地层岩性的变化情况，给常规综合录井岩性识别带来很大困难。本文以录井参数的变化及时辨别岩层及岩性变化，通过分析钻时、扭矩、转盘转速、dc 和sigma 指数等，发现识别出岩性，并可利用岩性的组合特征判断地层。
[关键词]录井参数；地层；岩性；分层
中图分类号：TE142 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0146-01
录井仪的分析原理是在特殊裂解炉中对岩石样品进行程序升温，使样品中的烃类和干酪根在不同温度下挥发和裂解，通过载气（氢气）的吹洗使其与样品分离，并由载气携带直接送入氢焰离子化检测器，将其含量大小转换为相应电信号，经微机处理，记录各组分含量和岩石中裂解烃峰顶温度，评价生、储油岩层。
1、录井参数极其变化
随着录井现场数字化、自动化程度的提高，岩性解释、评价也逐渐具有数字化、自动化的条件，但PDC 钻头钻进使得岩屑颗粒较小，肉眼不易辨认，斜井和水平井有时岩屑不能及时返出，导致不能充分地利用返出的岩屑来准确反映地层岩性的变化情况，只能凭借录井参数的变化及时辨别岩层及岩性变化。因此，选用经过钻头因素、水力因素等校正过的DC指数、Sigma指数，钻时、气测组分、扭矩、转盘转速、钻压、钻井液密度、粘度等参数作为判断地层岩性的参数，具有很大的实用价值。
2、岩性分析的概念模型
地层中的每种岩石由不同的矿物组成，每种矿物均由固定的化学元素构成，如石英、方解石、白云石等。当矿物的化学成分稳定时，矿物元素含量的百分比基本保持不变，这是利用地层元素鉴别矿物的前提条件。
如果研究区内的岩性共分为g 类（ g 个总体），并把从第i（ i= 1， 2，...， g） 类中取出的代表性岩样样品总数记为ni，称
G= （ n1 ， n2，...， ng ）
为研究区内的岩石类型样本空间。其中任何一个样品X 都是由m 个确定岩性的测井参数表示的向量，即X=（ x （1），x （2） ，...， x （m） ）。岩性识别就是对来源于g 类岩石中的任何一个未知岩石类型的样品Y，根据确定岩性的m个测井参数的观测值判定它属于G 中的哪一类及其属于各类的可信程度。
3、 录井参数与岩性的辨别
3.1、钻时的应用
多年录井经验表明，应用标准化、对数化处理后的钻时参数是可以进行砂泥岩的岩性识别的。由于不同岩性地层泥质含量、粒径、可钻性、硬度等各不相同，不同钻头有不同的破碎机理，对不同成分的岩石的敏感程度也不同，通过对大量钻时曲线的分析，通过稳定段钻时值和变化值可以画出该段的砂岩线和泥岩线，小于砂岩线为储层，大于泥岩线为泥岩，从而划分岩性和岩性界面。应用钻时变化率、变化幅度以及通过稳定泥岩段可钻性所确定的相对泥岩线、砂岩可以比较有效地识别砂岩和泥岩。如果钻井液参数、地层较为稳定，储集层与非储集层钻时的分界清楚，即可规定一个分界值，例如：10min/m， 小于该值的为储层，大于该值的为非储层。
3.2、DC指数
DC指数为校正后的地层可钻性指数，通常与地层岩性具有较好的对应关系，应用DC指数解释岩性具有可行性，具体解释方法包括两种：
①应用趋势线大致确定岩性组合。形成dcs趋势线（dcn）后，在趋势线的左端设一条砂线，若dc值落在砂线的左边，即为渗透层，一般砂线距dcn趋势线0.1-0.15，右侧相距0.05-0.1处为泥岩线。这里应当注意，有些砂质泥岩的dc指数虽小于dcn趋势线，但不具备盖层条件，应划入正常压实的泥岩层中。因此可以设置一个验证厚度，一般为3-5米，视实际情况而定。砂岩线与泥岩线之间为过渡岩性，根据其幅度、变化方向进一步确定为泥质砂岩、砂质泥岩或者页岩。
②DC指数与气测全烃曲线交汇确定储集层。当钻时、DC曲线变化幅度较低，反映岩性较差时，利用气测全烃、甲烷连续曲线可以划分渗透层。也可以利用全烃与dc变化曲线的交汇法进行辅助分层，可以较为准确的确定储集层。
3.3、Sigma指数
Singma曲线是校正工程影响因素如钻头、钻压、转盘转速后的岩性强度指数。与dcs曲线类似，其解释方法与DCS评价方法相近。现场主要有以下作用：预测地层压力，判断异常压力段；判断储层物性、解释岩性；砂泥岩、碳酸岩环境均可，后者效果更明显。
地层可钻性增大时Singma具有向左偏移的趋势，可钻性减少时具有向右偏移的趋势。正常压力地层，砂岩线、泥岩线的划分方法与DCS相同。
确定异常压力地层：异常压力段Singma趋势线向左偏移，整体平移0.05即可能进入异常压力段。
3.4、气测
气测录井是利用色谱仪直接测量地层含气性的录井方法。从广义上讲， 地层含气性与区域生储盖组合特征有关， 表现在局部层段， 岩石含气性与岩石孔、渗性有关， 不同岩性具有不同的孔、渗性， 因此气测值的变化在一定程度上反映了岩性的变化， 地层含气性越丰富， 气测值随岩性变化越明显。正常地层压力系统，钻时、DC识别岩性困难时，通过全烃、甲烷相对含量及变化率解释岩性。砂岩地层：通常情况下，全烃、甲烷有一定的增量及变化率，如若含油气则变化更明显；泥岩地层：全烃、甲烷呈基值，曲线稳定，增量及变化率较小；油页岩、煤层全烃、甲烷高值，但煤层组分不全。
3.5、扭矩
录井扭矩参数是工程录井最重要的参数，它是判断井下钻具运转状态、钻头磨损状况、地层岩性、可钻性是否发生变化、定向斜井中狗腿角是否超标等情况的重要依据。尤其对于判别地层岩性、可钻性是最直接的参数。扭矩曲线振荡轴和振荡幅度、频率与岩性有关。但扭矩受钻压、转盘转速、泵排量、钻头使用情况、司钻技术经验等因素影响。当钻压、转盘转速等钻井参数保持稳定时，扭矩指示岩性界面规律明显。根据砂岩扭矩低、振幅大，泥岩扭矩高、振幅小的表现规律，从基线变化和振幅两方面解释岩性。一开始钻遇砂岩时就会出现高频高幅的振荡曲线，并且曲线的振荡频率和幅度与岩性有着密切关系。泥质岩则表现为曲线平直或小幅度、低频率的振荡， 砂质岩则表现为高频率、高幅度的振荡曲线，并且随着岩性由细到粗，其扭矩曲线的振荡频率和幅度也有增大的趋势。另，PDC钻头使用晚期，一般扭矩值升高，但曲线的震荡频率和幅度减小。
3.6、钻井液参数—密度和粘度
岩性解释优选出钻井液参数，主要是为了识别盐膏层。盐膏层低钻时、低dcs、低气测显示、低扭距，与渗透性好的砂岩储层表现特征相似，但其高钻井液密度，尤其是高粘度是区别于砂岩的典型特征。但单层对比性不好。出现高密度、异常高的粘度提示进入盐膏沉积地层。
4、 结论
录井参数与岩性具有一定的对应关系，如果寻找到合理的原始参数校正方法，寻求到合理、有效的解释、识别标准，现场进行岩性解释和识别是完全可行的，也是未来录井要达到的技术需求。
[关键词]录井参数；地层；岩性；分层
中图分类号：TE142 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）46-0146-01
录井仪的分析原理是在特殊裂解炉中对岩石样品进行程序升温，使样品中的烃类和干酪根在不同温度下挥发和裂解，通过载气（氢气）的吹洗使其与样品分离，并由载气携带直接送入氢焰离子化检测器，将其含量大小转换为相应电信号，经微机处理，记录各组分含量和岩石中裂解烃峰顶温度，评价生、储油岩层。
1、录井参数极其变化
随着录井现场数字化、自动化程度的提高，岩性解释、评价也逐渐具有数字化、自动化的条件，但PDC 钻头钻进使得岩屑颗粒较小，肉眼不易辨认，斜井和水平井有时岩屑不能及时返出，导致不能充分地利用返出的岩屑来准确反映地层岩性的变化情况，只能凭借录井参数的变化及时辨别岩层及岩性变化。因此，选用经过钻头因素、水力因素等校正过的DC指数、Sigma指数，钻时、气测组分、扭矩、转盘转速、钻压、钻井液密度、粘度等参数作为判断地层岩性的参数，具有很大的实用价值。
2、岩性分析的概念模型
地层中的每种岩石由不同的矿物组成，每种矿物均由固定的化学元素构成，如石英、方解石、白云石等。当矿物的化学成分稳定时，矿物元素含量的百分比基本保持不变，这是利用地层元素鉴别矿物的前提条件。
如果研究区内的岩性共分为g 类（ g 个总体），并把从第i（ i= 1， 2，...， g） 类中取出的代表性岩样样品总数记为ni，称
G= （ n1 ， n2，...， ng ）
为研究区内的岩石类型样本空间。其中任何一个样品X 都是由m 个确定岩性的测井参数表示的向量，即X=（ x （1），x （2） ，...， x （m） ）。岩性识别就是对来源于g 类岩石中的任何一个未知岩石类型的样品Y，根据确定岩性的m个测井参数的观测值判定它属于G 中的哪一类及其属于各类的可信程度。
3、 录井参数与岩性的辨别
3.1、钻时的应用
多年录井经验表明，应用标准化、对数化处理后的钻时参数是可以进行砂泥岩的岩性识别的。由于不同岩性地层泥质含量、粒径、可钻性、硬度等各不相同，不同钻头有不同的破碎机理，对不同成分的岩石的敏感程度也不同，通过对大量钻时曲线的分析，通过稳定段钻时值和变化值可以画出该段的砂岩线和泥岩线，小于砂岩线为储层，大于泥岩线为泥岩，从而划分岩性和岩性界面。应用钻时变化率、变化幅度以及通过稳定泥岩段可钻性所确定的相对泥岩线、砂岩可以比较有效地识别砂岩和泥岩。如果钻井液参数、地层较为稳定，储集层与非储集层钻时的分界清楚，即可规定一个分界值，例如：10min/m， 小于该值的为储层，大于该值的为非储层。
3.2、DC指数
DC指数为校正后的地层可钻性指数，通常与地层岩性具有较好的对应关系，应用DC指数解释岩性具有可行性，具体解释方法包括两种：
①应用趋势线大致确定岩性组合。形成dcs趋势线（dcn）后，在趋势线的左端设一条砂线，若dc值落在砂线的左边，即为渗透层，一般砂线距dcn趋势线0.1-0.15，右侧相距0.05-0.1处为泥岩线。这里应当注意，有些砂质泥岩的dc指数虽小于dcn趋势线，但不具备盖层条件，应划入正常压实的泥岩层中。因此可以设置一个验证厚度，一般为3-5米，视实际情况而定。砂岩线与泥岩线之间为过渡岩性，根据其幅度、变化方向进一步确定为泥质砂岩、砂质泥岩或者页岩。
②DC指数与气测全烃曲线交汇确定储集层。当钻时、DC曲线变化幅度较低，反映岩性较差时，利用气测全烃、甲烷连续曲线可以划分渗透层。也可以利用全烃与dc变化曲线的交汇法进行辅助分层，可以较为准确的确定储集层。
3.3、Sigma指数
Singma曲线是校正工程影响因素如钻头、钻压、转盘转速后的岩性强度指数。与dcs曲线类似，其解释方法与DCS评价方法相近。现场主要有以下作用：预测地层压力，判断异常压力段；判断储层物性、解释岩性；砂泥岩、碳酸岩环境均可，后者效果更明显。
地层可钻性增大时Singma具有向左偏移的趋势，可钻性减少时具有向右偏移的趋势。正常压力地层，砂岩线、泥岩线的划分方法与DCS相同。
确定异常压力地层：异常压力段Singma趋势线向左偏移，整体平移0.05即可能进入异常压力段。
3.4、气测
气测录井是利用色谱仪直接测量地层含气性的录井方法。从广义上讲， 地层含气性与区域生储盖组合特征有关， 表现在局部层段， 岩石含气性与岩石孔、渗性有关， 不同岩性具有不同的孔、渗性， 因此气测值的变化在一定程度上反映了岩性的变化， 地层含气性越丰富， 气测值随岩性变化越明显。正常地层压力系统，钻时、DC识别岩性困难时，通过全烃、甲烷相对含量及变化率解释岩性。砂岩地层：通常情况下，全烃、甲烷有一定的增量及变化率，如若含油气则变化更明显；泥岩地层：全烃、甲烷呈基值，曲线稳定，增量及变化率较小；油页岩、煤层全烃、甲烷高值，但煤层组分不全。
3.5、扭矩
录井扭矩参数是工程录井最重要的参数，它是判断井下钻具运转状态、钻头磨损状况、地层岩性、可钻性是否发生变化、定向斜井中狗腿角是否超标等情况的重要依据。尤其对于判别地层岩性、可钻性是最直接的参数。扭矩曲线振荡轴和振荡幅度、频率与岩性有关。但扭矩受钻压、转盘转速、泵排量、钻头使用情况、司钻技术经验等因素影响。当钻压、转盘转速等钻井参数保持稳定时，扭矩指示岩性界面规律明显。根据砂岩扭矩低、振幅大，泥岩扭矩高、振幅小的表现规律，从基线变化和振幅两方面解释岩性。一开始钻遇砂岩时就会出现高频高幅的振荡曲线，并且曲线的振荡频率和幅度与岩性有着密切关系。泥质岩则表现为曲线平直或小幅度、低频率的振荡， 砂质岩则表现为高频率、高幅度的振荡曲线，并且随着岩性由细到粗，其扭矩曲线的振荡频率和幅度也有增大的趋势。另，PDC钻头使用晚期，一般扭矩值升高，但曲线的震荡频率和幅度减小。
3.6、钻井液参数—密度和粘度
岩性解释优选出钻井液参数，主要是为了识别盐膏层。盐膏层低钻时、低dcs、低气测显示、低扭距，与渗透性好的砂岩储层表现特征相似，但其高钻井液密度，尤其是高粘度是区别于砂岩的典型特征。但单层对比性不好。出现高密度、异常高的粘度提示进入盐膏沉积地层。
4、 结论
录井参数与岩性具有一定的对应关系，如果寻找到合理的原始参数校正方法，寻求到合理、有效的解释、识别标准，现场进行岩性解释和识别是完全可行的，也是未来录井要达到的技术需求。