贺登兵Ξ
(江苏石油勘探局地质测井处录井中心，江苏扬州 225002)
摘 要：本文阐述了PDC钻头钻井速度快、使用寿命长、钻井成本低的特点及PDC钻头是以剪切作用为主造屑机理，并从PDC钻头使用对岩屑录井质量的影响出发，总结了PDC钻头在江苏油田钻井过程中的岩屑分析识别的经验:“大套观察，高中求低，低中求高，幅低看岩屑”；不同钻井参数条件下PDC钻头所钻岩屑大小不同，过筛识别求真方法。
关键词:PDC钻头；岩屑录井；钻时录井；转速；钻压；排量；岩屑分析识别
前言
随着钻井工艺水平的不断提高,PDC钻头受到广泛地应用。PDC钻头在提高钻井速度、降低钻井成本、增加经济效益的同时，却由于钻屑细小而给岩屑录井、钻时卡层等带来诸多困难。笔者根据自己近年来在江苏油田现场地质录井过程中，使用PDC钻头钻井时的岩屑录井经验，总结出PDC钻头在不同钻井参数条件下的细小真实岩屑的分析识别，从而提高PDC钻头钻井过程中的地层剖面恢复符合率。1 PDC钻头特点及造屑机理
1.1 PDC钻头的主要特点
PDC全称为Po lycrystalline D ia mond Compact (聚晶金刚合金片)，这类钻头是油气钻井中针对中软地层而开发的新型钻头。与传统的牙轮钻头相比, PDC钻头有着明显的优势：钻井速度快；使用寿命长；适应地层广。江苏油田的新生界以及中生界白垩系地层的特殊地质特征尤其适合PDC钻头。不过PDC钻头存在一些缺点：钻头成本高，要求井底干净，禁止井下有金属落物；对井壁进行修复的功能不如牙轮钻头;PDC钻头所钻的岩屑细小，虽便于泥浆携带，保持井底干净，但给岩屑录井工作带来很大困难。
1.2 PDC钻头造屑机理
PDC钻头破碎岩石的方式主要是剪切作用。从岩石破碎强度而言，岩石抗剪切强度远低于岩石的抗压强度(为抗压强度的0.09～0.15倍),PDC钻头正是利用岩石的这一特征实现其高速钻进。PDC 钻头在扭矩力的作用下，复合片刮切岩石时生成的岩屑会沿着金刚石表面上移，直至与复合片脱离，通过岩石在切削齿边缘处的破碎，钻头的切削能量得到高效释放。然而，在很多情况下，岩屑所承受的压力过大使其紧贴切削齿表面，从而产生阻碍岩屑移动的摩擦力。这种摩擦力往往可以积累到相当高的程度，以至于会造成岩屑在切削齿边缘的堆积。这种现象一旦发生，井底岩石的运移就不再是直接依靠切削齿的边缘，而是通过切削齿表面积累的岩屑自身来完成。这种现象在钻头后期表现的尤为突出。2
使用PDC钻头时对岩屑录井质量的影响由于PDC钻头比三牙轮钻头牙齿小且多，钻压较小，一般为7～8吨，基本上是靠井下钻头的高转速来达到破碎地下岩石的目的，而且，被破碎的岩屑通过在井内上返过程中的相互磨损，到达地面后岩屑的颗粒变得极为细小，泥岩常呈棱角分明的薄片状，储层物性较好的砂岩常呈分散状颗粒；加上该种类型的钻头在不同构造区块，其对各种地层的可钻性也不同，有些地区，钻时录井不能正确反映地下地层的岩性，无论是泥岩还是砂岩，钻时区分不太明显，这样，在常规录井工作中，只能通过岩屑录井及荧光录井来分析和判断所钻地层的岩性及其含油性，再加上某些大斜度定向井需要混入一定数量的具有荧光性质的润滑剂，因此，给我们的现场录井工作带来了一定程度的影响。
首先，岩屑取、洗样的难度加大。由于所钻岩屑细小，甚至部分岩屑呈粉沫状，在钻井液中较少通过震动筛从钻井液中分离出来，导致捞取到的岩屑数量较少。
其次，加大了岩屑观察、描述、分层定名、百分比估计的难度。由于岩屑细小，有的甚至为粉末状，给
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常规的岩屑描述观察、挑样、定名等判定带来了很大的难度，严重影响岩性剖面符合率。另外砂、泥岩钻时区别不大(特别是浅层)，因此钻时在剖面恢复的过程中的作用明显较牙轮钻头的钻时要小。
再次，岩屑采样速度跟不上钻进速度。在江苏浅层中软地层,PDC钻头钻时较快,1500m以前平均钻时1～4m in m，快的时候不足1m in钻进一米，而采集、清洗一包岩屑样品一般需要5～10m in左右，因此，采样无法跟上钻头。如果在油气显示加密段，当采样间距缩小时，采样就更无法跟上钻头进尺，从而造成采样困难，砂样的质量及代表性变差。
3 PDC钻头在江苏油田钻井过程中的岩屑分析识别
PDC钻头在江苏油田一般只使用在开发井的钻探过程中，作为现场录井工作者都知道，在这种情况下，我们只能依靠钻时录井资料、钻井液录井资料和所捞取的岩屑样品来完成录井工作。下面谈一下就近年来在使用PDC钻头录井工作中的几点认识: 3.1 PDC钻头的钻时卡层
牙轮钻头钻进泥岩钻时高、钻进砂岩(储层)钻时低，通过钻时高低可区分泥岩与砂岩(储层)，达到初步划分岩性、卡准油气层(储层)之目的。而PDC 钻头钻进时，其泥岩与砂岩(储层)之间的钻时区别减小，并出现三种不同的钻时组合特征:①泥岩钻时高于砂岩(储层)(泥高砂低),②泥岩钻时低于砂岩(储层)(泥低砂高),③泥岩与砂岩(储层)钻时接近(砂泥相近)。在江苏油田PDC钻头钻进时，钻时大体上具以下规律:PDC钻头钻进粉砂岩、泥质粉砂岩、碎裂细砂岩以及胶结疏松粒级细砂级以上的砂岩时，其钻时
明显低于泥岩；钻进胶结较致密、粒度细砂级以下(不包括碎裂细砂岩)的砂岩时，其钻时高于泥岩或与泥岩接近。结合江苏油田部分井PDC 钻头钻进时钻时与岩性的对应规律，归纳出以下钻时录井方法:“大套观察、高中求低、低中求高、幅低看岩屑”。
复合片钻头
所谓“大套观察，高中求低，低中求高，幅低看岩屑”展开来讲就是：大套观察岩屑，一典型层作标准层(一般是单种岩屑含量高、厚度较大的层)，若该层为泥岩且对应高钻时，那么对应低钻时的就是砂岩(高中求低)；若该层为泥岩且对应低钻时，那么对应高钻时的就是砂岩(低中求高)；若钻进很快且钻时变化幅度很小时，则主要依据还是岩屑的百分含量，同时也要注意钻时的微小变化，合理划分地层界线。
在应用上述方法的同时，还需考虑影响钻时的其它一些主要因素，如砂(砾)岩的粒度大小、胶结程度、砾(质)岩中砾石含量多少、钻井参数变化情况、钻头的新旧程度及是否泥包等等。
3.2 不同钻井参数条件下PDC钻头所钻岩屑的分析识别
根据许庄许5-6井等四口的从式井组、侧富26-1井等五口的从式井组以及其它地区的十余口的岩屑来看,PDC钻头在钻井参数不同的条件下，所钻岩屑大小肯定不同。因此在对岩屑代表性进行判定时，地质工作者必须将PDC钻头使用的钻井参数相结合来综合考虑。
3.2.1 高转速、低钻压、高排量
这种钻井参数组合在江苏使用较多，特别是对新PDC钻头，其钻井速度较快，掉块少。钻进所得岩屑，粒径最大3～4mm，一般在1～2mm之间，最小达0.5～1.0mm，使用1-2-5mm四层选样筛选样，以1mm筛层岩屑(大小1～2mm)代表性最好, 2mm筛层岩屑(大小2～5mm)代表性次之。如果钻压增大，一般不超过12吨，钻头牙齿吃入地层的深度大，破碎得到的岩屑颗粒将略有增大，以2～3mm 左右的岩屑代表性最好。
3.2.2 高转速、低钻压、低排量
在这种钻井参数条件下使用磨损程度小的PDC钻头钻进，钻速相对较慢，掉块多，转盘负荷较大。由于泥浆对地层岩屑的冲刷破碎力小，钻头破碎的岩屑未被进一步破碎，因此所钻岩屑颗粒较大，但是由于排量低，岩屑上返不及时，井筒内岩屑多，部分岩屑又受钻头及高速旋转钻杆的剧烈搅拌造成重复性碾磨而变小，最终导致岩屑情况复杂，观察发现所得岩屑总体新鲜感降低，粒径最大4～5mm，一般在2～3mm之间，最小为1～2mm。以2mm筛层岩屑(大小2～3mm)代表性最好。
3.2.3 低转速、低钻压、高排量
这种钻井参数组合很少见，在这种条件下使用磨损程度小的PDC钻头钻进，钻速较慢。钻盘转速低，钻头对已破碎的岩屑未造成重复性碾磨，并且岩屑上返过程中也未受钻杆高速旋转的剧烈搅拌，从而使返出的岩屑颗粒相对较大。粒径最大4～6mm，一般在2～4mm之间，最小达1.0mm，以2mm筛层
岩屑(大小2～4mm)代表性最好,1mm筛层岩屑(大小1～2mm)代表性略次。
3.2.4 低转速、低钻压、低排量
尚未遇到在这种钻井参数条件下使用磨损程度
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国外地下储气库技术
宋 杰，刘双双，李巧云，李 华Ξ
(中国石油勘探开发研究院)
摘 要：地下储气库用于随时调节供应量和消费量间的平衡、协调供求关系的变化和战略储备等。本文介绍了部分国家的储气库发展状况，并详细描述了不同类型储气库如枯竭油气藏储气库、含水层储气库和盐穴储气库的具体油藏实例，指出了惰性气体用作垫气的经济性和适用条件，讲述了水平井用于地下储气库的优势。
关键词：地下储气库；库容量；储气库垫气；惰性气体；水平井
1 储气库的重要性和必要性
随着社会的发展，天然气的使用量越来越大，这就首先要求采用各种措施提高气藏采收率；而针对各个不同时期对气量的需求，又必须采取相应的措施满足随时间变化的天然气需求量，现在普遍采用的一种方法是建立地下储气库。
地下储气库可以随时调节供气量和消费量间的平衡，也可以满足冬季时的峰值需求。储气库能够提供很多服务，包括完成年度内多次调节、协调供求关系的变化(、周调节和日调节)，以及用于战略储备等〔1〕。总而言之，建立一个地下储气库是十分必要的。
2 国外储气库的发展
随着时间的推移，储气库技术越来越成熟。各国的储气能力由于产气量、天然气的消费比例等不同而不同。相比较而言，国外的储气库发展比较迅速。
美国拥有较多的枯竭油气田、盐穴和含水层油气田，而且对天然气的需求量较大，因而促进了储气库的发展，储气库技术处于领先地位。美国的地下储气库已高度发展且天然气工业的基础设施已实现了
小的PDC钻头钻进的情况。
由于江苏油田含油层段一般不超过井深3500m，起下钻时间一般不会超过36小时,PDC钻头一旦进入晚期或者当钻进速度太慢，井队一般会起钻换钻头。
不管是使用牙轮钻头，还是使用PDC钻头，岩屑录井的基础工作都是迟到时间的测定，因此在使用PDC钻头钻井过程中，尤其要经常实测迟到时间，以保证捞样时间的准确性。
3.3 岩屑复查和井壁取心工作
由于岩屑细小，有的甚至为粉末状，给正确的岩屑描述观察、挑样、定名以及油气显示等判定带来了很大的难度，严重影响岩性剖面符合率和油气显示发现率。因此，在完井作业阶段，我们必须及时分析测井曲线，发现岩性、电性不符的地方及时进行岩屑复查和井壁取心工作，及时地修正和弥补岩屑录井中的不足，从而不断地提高PDC钻头在钻井过程中的岩屑录井技术。
综上所述，在江苏油田的中软地层,PDC钻头在钻井过程中形成的岩屑与PDC钻头钻井参数的使用有密切关系。不同的钻井参数对岩屑的大小、形状有着重要影响，作为地质工作者在使用PDC钻头岩屑录井过程中应综合考虑影响岩屑成因的各种因素，有效分析识别具有代表性的岩屑，以提高岩屑真实性，从而提高地层的剖面符合率和油气显示发现率。
4 绪论
PDC钻头的推广应用，是钻井技术的大势所趋。我个人建议，在江苏油田内部的探井钻探过程中适当地使用PDC，有利于现场地质工作者个人潜能的挖掘和发挥，更好地适应钻井新技术条件下的录井工作。
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2007年第8期 内蒙古石油化工
Ξ收稿日期:2007-02-22
作者简介：宋杰(1962-)，男，北京人，博士，教授级高工,l992年至l994年在法国天然气公司高新技术研究中心从事博士后研究工作，现在中国石油勘探开发研究院从事油藏数值模拟研究。
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