张新虎
大庆钻探工程公司地质录井一公司资料采集一分公司
摘要：由于水平井井身结构特殊, 使岩屑的上返过程更加复杂, 在钻井过程中井眼内有岩屑床存在,造成岩屑严重混杂, 代表性变差, 岩性定名、描述、油气显示层的归位更加困难, 加上钻时不准，对于分析地层变化不利，再者，水平井为了防止井壁坍塌及降低摩阻，通常会向钻井液中添加有机添加剂或使用油基钻井液，给岩屑荧光分析带来了难题。针对这些问题，加强对水平井岩屑录井技术研究，采取相应技术措施提高岩屑录井质量，对于发挥地质录井在油气勘探中的作用具有重要意义。
关键词：水平井；岩屑录井；难题；技术措施
1 前言
地质录井能够获取第一手地质资料，在油田勘探与开发中发挥重要作用。地质录井涵盖岩屑录井、气测录井、综合录井、地化录井等工作内容，其中岩屑录井以分析、整理随钻井液返出的地层岩屑为主，结合各种分析手段，对岩屑进行准确识别定名，并分析岩屑含油气特征。岩屑录井是建立地层岩性剖面、识别油气显示、评价储层含油气性的重要手段，也是地质录井最重要的工作内容之一，岩屑录井质量对于准确评价油气层至关重要。随着油田进入开发中后期，水平井及大位移井应用越来越普遍，给岩屑录井工作带来了难题，针对大位移井和水平井钻井特点，采取相应技术措施提升岩屑录井质量，对于准确评价油气层具有重要意义。
2 水平段岩屑录井存在的问题
2.1 岩屑床的问题
水平井存在较长的水平段，容易形成岩屑床。不同的井斜角,岩屑上返机理大不相同,大致可分为三种不同的流动区域。当井斜角小于30°时,只要钻井液上返速度合适,岩屑就可以被均匀输送,岩屑上返机理与普通直井相同;当井斜角在30°~ 60°之间时,不合理的环空流速,可能造成环空中的岩屑时而沉积在井眼低边形成所谓的“岩屑沉积床” ,时而又被破坏以段塞状向上输送,有时岩屑沉积床还向下滑动,岩屑的运移常处于或上或下的临界状态; 当井斜角大于60°时,岩屑受自身重力影响很大,环空中的岩屑瞬间即可沉积在下井壁形成岩屑沉积床,并能够保持稳定。岩屑沉积床的不断形成和破坏,使得不同时间破碎的岩屑在上返过程中混杂在一起,为岩屑的描述分层增加了难度。在实际钻井过程中,还有两个因素会使因岩屑沉积床造成的岩屑混杂更为严重: ①环空内钻具因自重处于偏心状态并对已经形成的相对稳定的岩屑床反复冲击磨擦; ②动力钻具钻进时,钻头旋转而钻具不旋转,钻具贴下井壁不动,使岩屑沉积床形成的机会和规模大大增加。
2.2 水平井井壁垮塌问题
在水平井水平段，井壁长期浸泡在钻井液中，容易出现水化膨胀等情况。由于水平井井眼四周应力不平衡,上侧井壁容易坍塌,坍塌的地层碎块,经钻井液冲刷和钻具碰撞、研磨,与新钻开地层的岩屑混杂在一起,增加了岩屑描述的难度。尤其是在裸眼井段较长时,这种因素的影响更为明显。同样,由于井壁坍塌造成的井眼不规则,出现许多掉块 ,有时井径扩大至钻头直径的几倍。这种井径极不规则的现象,在水平井段表现得尤为突出。
2.3 钻井数据失真
钻时是重要的录井工程参数，分析钻时能够判断地层岩性及物性变化，评价钻井效率。
当钻井参数发生变化时,钻时受钻井参数的影响很大。在水平井在钻进中,为满足造斜、增斜、降斜等工程需要,随时都可能调整钻井参数,钻时难以真实地反映地层的可钻性。
水平井录井实践表明,在造斜井段,相同岩性的钻时差别特别大,对岩性分层基本上没有多少参考价值。
3 水平井岩屑录井技术探讨
3.1 加强岩屑捞取
针对大位移井、水平井中岩屑细小的特点, 首先要注意正确的捞砂、洗砂方法。若振动筛前砂样太多, 应用垂直取样法取样, 不允许只取上面或下面部分, 取样后应将剩余部分清除干净; 当振动筛前砂样很少时, 可以用接样盆取样, 接样盆放置位置要适当, 以能连续接到从振动筛上滤出的新鲜细小真岩屑为宜, 并根据振动筛返砂变化情况, 灵活调整接样盆的位置, 以不漏取和取准岩屑为原则。如果接到的岩屑样品呈浆糊状, 应尽量将整盆岩屑取出清洗,洗样时应采用小水流, 轻搅拌, 稍微沉淀后倒去浑水再换清水的办法, 防止细小的真岩屑在洗样过程中流失, 从而保证岩屑样品的数量和代表性。
3.2 改善岩屑描述方法
水平井岩屑描述的关键是要掌握其与直井的不同之处。水平井由于岩屑床的存在,使常规描述原则不完全适用。因此,在描述岩屑时,要参考钻井参数的变化分析岩屑成分变化是由岩层变化引起的还是由岩屑床的形成或破坏造成的,实际中要做到有效区分,需要大量细致深入的工作。如果在钻进中某一井段内钻具活动不频繁,常规描述方法的分层原则在岩屑描述时也基本适用; 反之,则应综合钻时或其他录井资料,以使岩屑描述尽可能符合实际地层情况。尽管钻时资料由于钻井参数的变化会出现“失真” ,如果某段地层钻进时钻井参数相对稳定,而在该段地层的岩屑未返出井口时频繁活动过钻具,那末在描述该段地层的岩屑时,就应重点参考钻时资料分层,再从附近几包岩屑中找出相对应的岩性定名,即“钻时分层,岩屑定名”。通过多口井实钻资料的分析应用,初步得出这样的结论: 在水平段和稳斜段钻时符合较好,而在造斜段符合不好,岩屑描述时必须根据钻时参数的变化情况分段使用。
如果水平井使用综合录井仪录井,岩屑描述时应用dc指数曲线也可有效地进行分层。实践证明,在同一个钻头钻进的井段内,可以不考虑钻井参数的变化,直接用dc 指数划分砂泥岩层,数值标准统一,容易掌握,上下可对比性较强。另外,扭矩曲线也可应用于辅助判断岩性,具体描述时可灵活应用。
3.3 运用新技术提升岩屑识别准确性
随着录井技术的不断发展，各种分析化验技术在录井现场应用越来越成熟。针对水平井岩屑细碎、识别难度大的问题，首先可以使用常规分析手段，如显微镜进行岩性颗粒的观察，通过岩屑颗粒中矿物含量、颜色、结构等进行岩性识别；其次，可以借助岩屑图像进行识别，挑选代表性好的岩屑，进行拍照，然后进行图像分析，通过岩屑不同颜色占比差异，进行识别定名；最后是X射线荧光分析技术，能够同时对多种常量元素及微量元素进行分析，通过分析得到岩屑中元素组成数据，然后借助特定的元素分析图版，将分析结果进行投点分析，实现对岩屑的的识别定名。
4 结束语
随着油田进入开发中后期，为了提升开发效益，普遍使用水平井或大斜度井，该类井特殊的井身结构, 使岩屑的上返过程更加复杂, 在钻井过程中井眼内有岩屑床存在,造成岩屑严重混杂, 代表性骤然变差, 岩性定名、描述、油气显示层的归位更加困难, 加上钻时不准，对于分析地层变化不利，再者，水平井为了防止井壁坍塌及降低摩阻，通常会向钻井液中添加有机添加剂或使用油基钻井液，给气测录井带来了难题。针对各种不利因素，必须加强岩屑录井技术研究，采取相应技术措施，提升岩屑录井质量，为后期解释评价提供准确、可靠的地质资料。
参考文献：
[1] 张殿强, 李联玮.地质录井方法与技术.北京:石油工业出版社,2001.
[2] 何国贤. 应用录井参数综合判断岩性[J]. 录井技术, 2001,第12卷第4期. P22~26.