浅谈地质录井中特殊地层的监测与判断

浅谈地质录井中特殊地层的监测与判断

陈文兵张兆杰

胜利油田海洋钻井地质公司陈文兵胜利油田滨南采油厂张兆杰

摘要：本文通过对钻井液录井、钻时录井、气测录井、岩屑录井及钻井工程参数（包括钻压、转盘转速、扭矩、钻头类型、泵排量等）变化的连续监测，做好钻遇特殊地层时的正确判断，协助工程指挥人员，采取有效合理的工程措施，达到安全施工的目的，以期对钻井现场安全生产有一定的指导意义。

关键词：异常高压地层；断层；不整合面；潜山；风化壳；地质录井；随钻监测海洋石油勘探开发项目在钻井施工作业过程中，不仅投入费用大、建设周期长，而且由于特殊的施工作业环境条件，风险分析论证及安全环保要求十分严格。由于种种客观的或主观的因素，很难完全达到安全施工。而地质录井是现场施工作业者的/眼睛，通过对钻井液录井、钻时录井、气测录井、岩屑录井及钻井工程参数（包括钻压、转盘速度、扭矩、钻头类型、泵排量等）变化的连续监测，做好钻遇特殊地层时的正确判断，做到临时不乱，头脑清醒，沉着应战，协助工程指挥人员采取有效合理的措施，达到排除险情、安全生产的目的，对施工作业安全生产至关重要。这里需要说明的是，本文探讨的/特殊地层0指的是对钻井施工作业安全有重要影响的地层。

1钻遇断层环渤海湾地区油田，断层十分发育。断裂的发育可能使地下生成的油气溢损，亦可使油气富集。油田地下构造可能被几条断层纵横切割成若干/断块。因此，有的井可能钻遇几条断层。当钻遇落差较大的断层，可通过以下钻井资料进行监测和判断：（1）钻时录井：钻井工艺相同时，钻时突然降低，或钻具突然放空。（2）岩屑录井：在钻至断层之前，通过与邻井地层剖面对比，根据岩屑录井可以发现地层的重复或缺失，地层缺失导致岩屑岩性突变。岩屑或岩心上出现擦痕面及阶步等显示，还可发现大量亮晶方解石、石英等纤维状晶体以及黄铁矿等自生矿物，若使用牙轮钻头钻遇断层时，返出的岩屑还可发现构造岩，如角砾岩、碎裂岩、糜棱岩、玻化岩或片理化岩。

（3）钻井液录井：在钻遇断层过程中，根据断层的情况，会发生不同程度的裂缝性漏失，甚至井漏无返出。（4）气测录井：若断层是油气运移的通道或油气聚集的场所，在钻遇断层过程中，气测值会突然增大。

2钻遇异常高压地层异常高压地层指的是地层压力梯度大于0.0098MPa/m的地层，地层压力梯度大于0.018MPa/m的地层，称为超高压地层122。在超高压地层中钻进时，必须采取特殊措施。

在尚未钻探的区块，首先可利用地震勘探法确立异常地层压力过渡带的层位和顶部位置，为探井的设计提供依据。一般在同等深度下，地震波传播的层速度在欠压实地层中比正常压实地层中的层速度小。如果有邻井资料，还可根据邻井压力录井、测试资料及测井电阻率降低、页岩密度偏小、声波传播时间增加等测井资料判别异常高压地层。在开钻前，做好地质预报，提示各路工程技术人员加强安全防范措施。在钻进过程中，进入预计的异常高压层500m前开始，要进行连续监测，主要通过以下钻井资料进行随钻分析与判断。（1）钻时录井：当钻压、转盘速度、钻头类型及水力条件一定，在进入异常高压地层过渡带时，钻进时的钻速明显增大，钻时相对减小。（2）钻井液录井：钻井液出现明显的增量（>2.0m3）；通过观测出口流量和总池体积的变化，判断有无发生井涌、井喷或先漏后喷预兆及可能性；并且由于异常高压地层地温梯度异常大。（3）岩屑录井：在钻遇异常高压层时，返出岩屑泥岩的颜色深，呈片状，富含生物，粘性降低，不能造浆，岩屑中伊利石、高岭石和碳酸钙矿物成分有明显的增加。另外，由于页岩欠压实的原因，异常高压过渡带页岩岩屑密度较正常压实地层页岩密度明显变小，在钻井过程中，可将异常段的岩屑进行密度分析，这种方法较简便、见效快、精度高。但要注意对页岩中碳酸盐矿物和重矿物的含量进行校正。（4）气测录井：在钻遇异常高压层过渡带时，气测含量大幅度上升，且高峰显示的持续时间明显地大于钻穿该层的时间；气测基值升高，气体组分比值降低，尤以C2/C3降低幅度最为明显，当C2/C3时，多为欠压实层。气测单根气、背景气和后效气的大幅度升高，都有发生井涌甚至井喷的危险。（5）dc指数（可钻性指数）：当钻遇异常高压层过渡带时，dc指数将向着减小的方向偏离正常压实趋势线。另外，钻遇异常高压层过渡带时，转盘扭矩突然增大，钻具放空，钻进中的蹩跳，起钻时阻力增大，下钻时遇阻遇卡等现象，都是其预兆。如果钻井液池内钻井液体积明显增加，是发生井涌、井喷或先漏后喷的预兆。

3钻遇不整合面或古潜山风化壳（1）岩屑录井：在钻遇不整合面或古潜山风化壳过程中返出的岩屑与其之上的地层岩屑相比，矿物组合发生突变，一般发现古土壤、风化的燧石以及石英、铝土矿、黄铁矿、海绿石、锰结核等矿物质富集，胶结物、古生物化石也发生剧变。若是油气运移通道，则常见有残余沥青。由碳酸盐岩组成的潜山，因溶蚀作用，在不整合面之下不同深度形成岩溶带，在岩屑录井中常见钙质及渗流豆粒。（2）气测录井：若不整合面或古潜山风化壳是油气聚集的场所，则在钻遇时气测值将明显增大，一般为高产油气层。（3）钻井液录井：钻井液常发生孔渗性漏失。例如：在渤海湾地区上第三系馆陶组底部岩屑录井中常见燧石、石英、海绿石组成的底砾岩层，向上过渡为含砾砂岩。

4钻遇孔（洞）裂缝发育地层对于孔（洞）裂缝发育的盐岩、碎屑岩，以及气孔构造，裂缝发育的火成岩地层，主要利用以下钻井资料监测与判断。

（1）钻井显示：在钻井工艺条件相同时，钻时突然降低，甚至钻具突然放空，并伴随有井漏、气侵、井涌、井喷的征兆。（2）岩屑录井：返出岩屑中可见方解石、石英及其它次生矿物晶体或火成岩碎屑物，有时还可能发现次生矿物晶形完好的晶粒。

（3）气测录井：气测值会突然增大一般为高产油气层。（4）钻井液录井：孔（洞）裂缝发育的地层，易发生孔洞性或裂缝性井漏。

参考文献：[1]龚再升等编著.中国近海大油气田.北京：石油工业出版社，1997.101~121[2]许章延.钻井过程中气测判断方法研究.录井技术通讯，1995，6（1）：1~8