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油气田地下地质学 第一章 绪论及钻井地质

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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绪 论一、学习本课程的目的、任务《油气田地下地质学》是资源勘查工程专业的一门重要的专业核心课。它综合运用了沉积岩石学、构造地质学、石油地质学、油层物理、测井及物探、油藏工程、渗流力学等课程的基本理论和方法来研究油气田的地质构造,储层特征,油气水分布及开采特征,油气藏的物理条件、能量及储量,油气田开发过程中的地质效应等问题,使学生通过本课程的学习,掌握油气田地质研究的方法和各个开发阶段油藏地质研究的主要内容和基本技术,提高学生对油田实际资料的综合分析及解决油气田勘探和开发地质问题的能力。 1、目的使同学们掌握解决油气田地质问题的方法,以达到正确认识油气田固有特征的目的。2、任务为油气田勘探与开发服务并为总结油气田分布规律、丰富和提高石油地质理论提供依据。二、油气田地下地质学的主要内容石油地质学的理论体系包括《油气田勘探》 、 《油气田地下地质》和《油气田开发地质》这三个阶段,形成了一个完整的油气田勘探开发过程。 《油气田勘探》基本上论述了从普查到详查之前的内容, 《油气田地下地质》论述了从详查一直到开发方案实施过程中的内容,而《油气田开发地质》则是论述了油田投入开发以后的内容。寻找油气藏的基本程序与基本方法石油地质学 油气田勘探 油气田地下地质学 油气田开发地质学油气藏形成的基本原理油气田开发以前的地质研究方法从制订油气田开发方案开始直至油气田开发结束过程中的地质研究方法理 论 基础 方 法 论普查到详查之前 详查一直到开发方案的实施过程 油田投入开 发 以后勘探程序:三、油气田地下地质学的特点(一)综合性:资料来源较多(录井、测井、试油) 、地质问题的复杂性,因此具有多解性,在进行地质推理时需要综合分析的思想,综合各种资料,从多种设想中去粗取精,去伪存真,从而达到正确认识油气田的目的。“地质解释在汇总所有有关资料方面只是一种尝试,是根据现在资料最大可能作出的解释,在很多情况下不可能是肯定的结论,因为如果原始资料模棱两可,得到的地质结论必然是多解的。 ”要解决好勘探与开发过程中的任何地质问题,都不是采用任何单一方法所能完成的。需要通过多信息源、采用多学科综合研究的方法才能得到更为符合地下地质情况的研究成果。 既表现为综合性的信息来源与综合性的研究方法,也表现为静态与动态、地质与工程相结合的综合。对这些内容的学习有助于提高综合分析和解决问题的能力。(二)实践性主要是指油气田勘探和开发过程中,各种资料信息(录井、测井、试油)的采集、处理、解释与应用都是一系列实际操作,而且与工作经验、方法和手段有关,通过各种资料与信息分析来反映油气藏的存在、特征和规模,进而为有效地勘探和开发油气田提供有力的依据。因此,具有实践性的特点。四、主要参考书目1、吴元燕主编:《油矿地质学》 ,石油工业出版社,2005 年2、陈立官主编:《油气田地下地质学》 ,地质出版社,1983 年3、[美]P. 《石油开发地质学,第三版》 ,北京,石油工业出版社, 19914、杨通佑等, 《石油及天然气储量计算方法,第二版》 ,北京,石油工业出版社,19985、李德生编著,石油勘探地下地质学,石油工业出版社,1989 年。6、吴元燕等《油气储层地质》 ,石油工业出版社,1996 7、 (美)马修斯、层压力恢复与油气井测试》油气田地下地质项目资料类别 资料项目 数 据 内 容地震 反射波地震资料 叠前地震资料、叠后地震资料、速度分析资料。垂直地震测井 垂直地震剖面、速度资料。井间地震资料 井间地震剖面。测井 电测井 自然电位测井、电阻率测井 、感应测井、微电极测井、侧向测井、介电测井。声波测井 声速测井、声波全波列测井、阵列声波测井。放射性测井 密度测井、岩性子测井、自然伽玛测井、自然伽玛能谱测井、核磁共振测井、碳氧比能谱测井、中子寿命测井。倾角测井 地层倾角测。成像测井 井下声波电视、微电阻率扫描、阵列感应成像、偶极横波成像测井。井温测井 温度测井。地质 地质录井资料 岩心录井资料、岩屑录井资料、井壁取心资料、钻时录井、气测录井地层压力录井(指数) 、泥岩密度、碳酸盐含量。岩石分析资料 岩矿分析、储层物性、油、气、水饱和度、薄片分析、孔隙结构分析、扫描电镜、古生物、绝对年龄测定、烃源岩指标。流体分析资料 地层条件:原油密度、原油粘度、原始油气比、体积系数、压缩系数。地面条件:原油密度、原油粘度、凝固点、含腊量、腊融点、含水率、含砂量、馏分。天然气性质:密度、粘度、组分分析。地层水性质:矿化度、成分、密度、机械杂质、含铁量。测试 电缆地层测试 压力记录、回收流体样品。钻柱测试 压力卡片资料、油气水计量、地层流体样品。试油 压力资料:原始地层压力、静止压力、饱和压力、流动压力、油管压力、套管压力。产量资料:产油量、产气量、产水量、注水井吸水量。工程 钻井工程 井位资料、井身结构、完井方法、泥浆录井资料、钻井参数录井资料。采油工程 洗井与诱喷、酸化、压裂、井间干扰、层间干扰。不同勘探开发阶段需要解决的地下地质问题 勘探开发阶段主要地质问题 采 用 的 资 料目标预探阶段构造解释与评价地震数据、钻井分层数据、声速测井、密度测井、度谱数据。储层预测 地震数据、岩性录井数据、岩性测井数据、声速测井、密度测井、岩心分析数据。油气检测 地震数据、测井饱和度解释数据、试油成果数据预探井位部署 构造解释成果、储层预测成果、油气检测成果、邻井资料、沉积相研究成果、地层特性资料。目标评价阶段油气藏类型 构造特征、储层特征、地层特征油气藏储层特征储层岩性、储层沉积相、储层物性、储层孔隙类型、储层孔隙结构、成岩作用、非均质性、流体—岩石相互作用、敏感性分析。流体性质 组分、含量、密度、粘度、高压物性、渗流特性。油气地质储量 含油面积、有效厚度、有效孔隙度、流体饱和度、流体密度、压缩系数。驱动能量和方式水动力系统、溶解气量、流体表面性质、毛管压力、摩擦系数、地饱压差、岩石与流体的膨胀性、气顶大小、垂直与水平渗透率、流体密度、流体粘度开发部署阶段油气藏地质模型构造研究成果、储层研究成果、油气藏类型、油气储量参数。开发层系划分 油气层组划分、储集体的分布、油气藏特征参数、生产动态参数、技术工艺参数、经济参数。合理井网布置 构造特征、储层分布、储层物性、储层含油气性、储层流体分布。开发阶段 动态监测 油层压力、吸水与产出剖面、产量、流体性质动态地质效应 储层特性变化、地层能量变化、油层连通状况、储层非均质性变化、纵横向流体运动规律。提高采收率方法油藏条件、流体特征、井网选择、油藏物性第一章 钻井地质地质与钻井的关系地质工作者对钻井工程的了解,一方面在钻井施工过程中能更好地配合钻井工作,做到圆满地完成取全取准各项地质资料;另一方面地质工作者具备一些工程知识,使得在对钻井提出地质要求的时候,能做到更为恰当、有效和符合经济原则地尽量减少工程和地质之间的矛盾。地质和钻井的关系可以概括为以下几点:1、指令:钻井是完成地质勘探和油田开发的一种工程手段,钻井是服从地质要求的,地质的各项要求是钻井施工的基本依据。首先,钻井要地质提出并定出井位;进而在钻进过程中要按地质指令开钻、下套管、固井、试井、电测和进行各种录井等工作;最后,钻井结束也要由地质决定。2、指导:地质对钻井的指导一方面是在钻井过程中随时做出地层情况预告,油气显示预告和地层压力预告等,指导钻井采取正确的技术对策;另一方面地质也要为保证钻井不影响地质资料的获取,随时对钻井提出指导性的意见。3、协作:在钻井过程中,许多工作是由地质人员和钻井人员共同协作完成的,例如各项录井工作、校正井深、井斜测量、标志层的判断等。4、监督:地质都督就是要保证钻井为地质服务并达到地质要求,首先是钻井质量的监督,要按照地质设计的要求和国家的地质工作规范,监督钻进的施工,保证井眼的深度、井斜、固井质量、岩心收获率、完井等符合质量标准;其次要监督对地质工作有影响的钻井工艺措施,例如监督泥浆的使用不能影响油层的测试,在含油层系监督钻井的速度不能漏掉任何一个含油地层,遇高压地层时监督钻井的防喷措施等等。综上所述,钻井与地质的关系非常密切,因此,作为一名油田工作者必须具备一定的钻井工程方面的知识。 (油田地质实习)钻井基本知识井下钻具钻机八大件天车游车大勾水龙头转盘绞车泥浆泵井架岩屑录取样点目的层重要性在油气田勘探中,通过地面地质调查,指出了油气有利地区,最后还需要钻井地质来证实,因此,要找到石油和天然气必须钻井;另一方面,我们要开采出石油和天然气,也更需要钻井,可以说,钻井工作贯穿在油气田勘探和开发的全过程。因此,钻井地质在石油勘探和开发中起着重要的作用。任务:搞好地质录井工作。在钻井过程中取全取准各项资料和数据,为油气层评价提供可靠的依据。各项地质录井工作质量的好坏,将直接影响到油田的勘探速度和开发效果。第一节 井位部署一、井别划分(一)探井1、地质井(构造井、地质浅井):盆地普查阶段为解决一定地质调查(构造、地层)问题而钻的井。2、参数井(地层探井、区域探井):为了了解不同构造单元的地层层序、厚度、岩性、生储盖组合条件,并为物探提供有关参数而钻的井。3、预探井:在地震详查的基础上,以局部圈闭或构造带为对象,以发现油气藏为目的而钻的井。4、评价井(详探井):在地震精查的基础上,在已获得工业性油气流的构造或断块上为落实地质储量,了解油气层的分布和厚度变化以及明确油气藏类型所钻的井。(二)开发井1、一次开发井(基础井):为落实探明储量,准备产能建设而部署的开发准备井。2、开发井(采油井、注水井):在地震精查构造图可靠,评价井所取的地质资料比较齐全,探明储量误差在规定范围以内时,根据编制的该油气田开发方案,为完成产能建设任务按开发井网布署所钻的井。3、调整井:指油气田投入开发若干年后,根据开发动态及油气藏数值模拟资料,为提高储量动用程度,提高采收率,进行开发调整而钻的井。水文井:为了摸清水文地质问题和寻找水源而钻的井。二、井号编排1、地质井:取所在一级构造单元名称的第一个汉字加“D”组成前缀,后面为该构造单元地质井布井顺序号。如潜 。2、参数井:取所在盆地名称的第一个汉字加“参”组成前缀,后面为该盆地参数井顺序号。如江参 1 井。3、预探井:以所在十万分之一分幅地形图或二级构造带中一汉字加预探井布井顺序号。如陵 2、陵 3、沙 1、沙 2。4、评价井:以所在油气田(藏)名称的第一汉字,加评价井布井顺序号。如板 828 井。5、水文井:以所在一级构造单元名称的第一个汉字加“S”组成前缀,后面为该构造单元水文井布井顺序号。如潜 。 6、定向井:在上述基础上,在井号后面加上小写的“x”,再加数字。如港 。 7、开发井:按井排编号命名,油气田(藏)名称的第一个汉字—井排—井号。如克拉玛依油田,两排注水井夹三排生产井,排距 250 米,井距 200 米,N—S 共 16 排,编号 1…、1…。8、海上探井:按区—块—构造—井号命名:1980 年以来,海上北起渤海、南黄海,南到珠江口、北部湾和莺哥海,按经纬度分区,每区按地名命名,区内按 10 份分区,每区36 块,然后块内按发现圈闭编号,每个圈闭初探井写为 1 号,评价井依次为2、3、4、…,如渤中区 28 块 1 号构造 1 号井为 ,秦皇岛 。9、海上生产井:按油田汉语拼音字头—平台号—井号命名,如渤海中日合作区埕北油田,设计 A、B 平台开发,每个平台钻 25 口生产井,2 口注水井,地下井网井距 300*300米方格,A—1 至 —27,—28 至 —54。 三、井位部署(一)松辽盆地基准井布井原则提交单位:物探、地质人员共同完成井位测定:研究院、钻井公司共派测量人员基准井目的:了解生、储条件布井依据:1958—1959 年,根据重、磁、电法普查将松辽盆地划分为三个构造单元。部署:松基 1 井—位于青岗背斜西翼伍民镇构造;松基 2 井—位于长春岭果:取得了白垩系地层剖面;了解了两套厚度较大,分布面积较广的黑色泥岩段(嫩一、二段和青山口组一段)1959 年 2 月,5地震仪测出第一条地震剖面,显示出大庆长垣高台子附近为一局部构造高点,部署松基 3 井。1959 年 9 月 6 日,在 家组获得工业油流(因十年国庆而定名“大庆油田”)三口井控制了三个构造带,一般部署在隆起区。(二)松辽盆地预探井布井方法构造特征:大庆长垣轴向 长 140 20合面积 2000个局部构造。预探井目的:为扩大战果,随即在葡萄花油层进行预探,1960 年 1 月在白垩系姚家组获得 100 吨/日的产量。布井依据:依据 1960 年 1 月地矿部提供的 1:10 万地震反射构造图,石油部迅速扩大预探范围,在各构造上设计第一口预探井。萨 66 井—1960 年 3 月; 杏 66 井—1960 年 4 月;喇 72 井—1960 年 5 月。 分获 100,揭开了大庆会战的序幕。随后设计高 39 井、敖 26 井,也获得高产工业油流。一个局部构造带设计一口预探井。(三)松辽盆地详探井(评价井)布井方法前段成果:1. 七个局部构造高点都在 部的萨、葡、高油层获得工业油流;2. 试油和油层对比,北部萨尔图、杏树岗、喇嘛甸油层厚、物性好、产量高。详探井目的:会战一开始,以这三个构造为进一步详探对象,以 距部署评价井网。萨尔图油田:36 口杏树岗油田:31 口喇嘛甸油田:14 口 共 81 口,1960 年底全部完成。成果:取得了含油面积、油个油田连片、储量数据、储油物性、流体性质、油田开发资料、油藏工程数据。(四)萨尔图油田中部开发井布井方法目的:获得早期生产数据、油藏驱动类型、储集层特征、油井产率。为后续工作作准备。方案:在详探的同时,选萨尔图中部约 60开辟中、东、西三块生产试验区(1960 年 5 月) 。开采方式:早期内部切割注水开发,保持压力自喷采油开采方式。具体作法:1)合理划分 2开发层系;2)先钻注水井排,通过排液采出相当数量的无水原油,然后转注水井;3)生产井排切割(中区、东区 区 3;4)中区两排注水井夹三排生产井,生产井网 600m 排距,500m 井距,分萨、葡两套层系开发,两层井位间隔分开,地面井位距离 200m,地下 500m;5)东区分两套开发层系:葡一油层(一排生产井,1200m 排距离, 600m 井距) 、萨和葡二油层(三排生产井, 600m 排距,500m 井距) ;6)西区:萨、葡油层合采,二个注水井排切割距 3产井五排, 50000m 井距。成果:1)完成生产任务;2)系统获得油层静态、动态数据;3)为 62 年编制全油田开发方案提供资料。(五)断块油田滚动勘探开发井布井方法断块油气田具有多层系含油、多种圈闭类型叠合连片、富集程度不均匀的特点。由于这种复杂的油气聚集带不可能在勘探阶段一次就完成认识过程,必须反复实践、反复认识。先对不同类型的复杂油气田有整体的认识,不失时机地先开发高产层系或高产含油圈闭。在进入开发阶段以后,还要对整个油气聚集带不断扩边、连片、加深勘探,逐步将新的含油层系和新的含油圈闭分期投入开发。过去我们花去八年至十年时间才能开发一个复杂油气田,现在贯彻“ 精兵巧用、择优开发、滚动前进、提高成效”的方针,只要三至四年的时间,就能搞活一个复杂油气田的构造面貌和圈闭类型,实现连片合油。 宁海油田位于东营凹陷北侧胜北大断层下降盘,是个复杂的高产断块油田。储集层为沙河街组二段砂岩。含油面积 层有效厚度 均井深 2500m。1982 年 9月坨 62 井试油获得日产油 200t 的高产油流,随即进入滚动勘探开发。至 1983 年 3 月底,在 6 个月时间内,完成地震详查工作,测网密度 l×钻 14 口评价井,其中 井进行试油试采。在评价性钻探过程中又进一步证实了东营组、沙一段和沙三段油层的产油能力,进一步扩大含油面积和储量,随即研究开发方案,补钻 11 口生产井和 4 口注水井。至 9 月底,即一年时间内,共投产 22 口油井,平均单井日产油量 63t,投注 4 口注水井,平均单井日注水量 300~400建成年产 40×104t 原油生产能力和相应的井、站、线、库等地面集输工程。1982 年宁海油田产油 04t,加上 04t,共 50×104t 原油,第一年己全部收回勘探、开发、建设投资。 1984 年继续完善开发井网,又投产新油井 10 口,新注水井 3 口。1984 年平均单井日产油量上升到78.3×t,全年产油 83×104t。并预计在以后的一定时期的滚动勘探开发进程中,宁海油田的储量和产量仍能逐步增长。 王庄油田是济阳坳陷陈家庄凸起南坡上的一个太古界变质岩潜山油藏,藏高度 203m,平均井深 1600m。1984 年 3 月发现井郑 4 井在太古界花岗片麻岩风化壳和裂缝性基岩中试油获得日产油量 1095t 的高产油流。原油比重 度(50℃)泊,气油比 58m3/t。立即实施滚动勘探开发。4 月进行地震精查,完成数字地震测线 1620 天完成地震施工、处理和解释工作,作出 8 构造图。布置郑 10,郑 14,郑 17 等 3 口评价井,郑 14 井均获得日产千吨高产油流,郑 17 井打到底水,证实油—水界面在海拔第一口开发井郑 4进行大直径取芯,取出储集层岩心长 3 个月取心钻井中及时选样分析油层物性、薄片、电镜扫描、荧光薄片、压汞、润湿性等岩样 698 块次。通过试采表明属于底水驱动块状基岩油藏,天然能量不足,即将边外井郑 17 井于 10 月注水,见效显著。全年投产油井11 口,注水井 5 口。油井日产原油大于千吨的有 4 口井,大于百吨的油井有 5 口井。初期全油田日产油 5784t,平均单井日产油 477t。1984 年九个月内共产油 04t,做到当年发现,当年探明储量,当年配套建成 80×104t 年产油设计能力,当年产油 83×104t,当年回收了全部勘探开发投资。 第二节 钻井地质设计一、直井地质设计(一)设计依据1、了解区域地质概况地层:收集地层综合柱状图、有关的地层研究报告,了解区域地层层序、接触关系、岩性组合特征、岩性标准层、地层厚度及生储盖组合条件。在新探区,还应在盆地边缘露头区踏勘剖面。构造:收集构造图、构造剖面图(有时收集地震剖而图,重磁力异常平面图和剖而图) ,了解本井所处的构造部位、断层情况。油、气、水资料:收集本区油气水层资料,了解油气水性质、纵向上的组合关系、横向上的分布规律以及油气水层压力。2、熟悉邻井资料,预测本井情况收集邻井地层剖面图,地层对比图以及钻时、泥浆、气测、电测等资料,邻井油气显示和试油资料;邻井地层岩石的可钻性以及对泥浆性能的影响;邻井井斜资料;邻井采油、注水层位压力资料(开发区钻井) ;有关的地质、工程数据。 3、行业规范(二) 、设计内容 10、地理及环境资料11、附表、附图①附表:邻井地层分层数据表地震反射层深度对照表②附图:设计井位区域构造图地理位置图主要目的层局部构造井位图过设计井的地质解释剖面和地震时间剖面图设计井地层柱状预测图等。二、定向井地质设计(一)定向井: 年首先在非州( 采矿业上应用,本世纪二十年代初始用于石油钻探。定向井:指既有一定斜度,又有方位要求的井。几个概念:①有控制的定向钻井:沿着一个设计的井身路线把井眼偏斜至一个地下靶位的工艺技术。地下靶位:井眼在指定的深度钻达的位置。靶区:井眼必须在指定的深度和位置钻达的区域。②丛式井:海上油田开发时,在钻井平台上打的井群,一般为 30 口左右,最多可达96 口。③救险井:为工程上抢救险情而设计的定向井。④水平井:最大井斜角接近或达到 90 ゜,且有水平延伸的井。⑤:定向井的水平位移与垂直井深之比。 (反映定向井钻井工艺水平的一个指标)(二)打定向井的意义:①对断块油田,裂缝性灰岩油藏,打一口井穿越几个储层,有利于发现油气田。②对地面条件恶劣,以及井场设置和搬家安装受到极大障碍的地区,钻定向井可以满足勘探开发对地下井位的要求。③打丛式井可以少占良田,减少钻机搬家、安装时间和钻前工程费用,也便于采油实行自动化。由于好处很多,得到了广泛的应用,尤其在海洋钻探中应用更广。(三)定向钻井的应用:①纠正已斜的井眼成一个垂直的井身;②对落鱼等井下障碍物进行侧钻;③在不可能或不适于安装钻机的地面位置的下面钻油井;④在向上倾斜的构造方向斜钻;⑤在旧井中重钻新的产层;⑥改正井底距离并获得适当的泄油面积;⑦压住井喷;⑧打丛式井;⑨勘探钻井。(四)定向井的地质设计与直井比较,有一定方位、水平距的要求。1、基本井深剖面类型井身剖面类型的选择:根据地质构造类型、钻井泥浆、套管程序以及空间条件而定。目前,国内对定向井井身剖面类型的选择问题一直开展着讨论,使井身剖面类型多样化。现在除广泛采用的以下三种常规剖面外,近些年从国外又引进了悬链线剖面,我国学者又提出了二次抛物线剖面,另外还有逆悬链线剖面,等等。 (《石油钻采工艺》 )类型 初始造斜 表层套管 技术套管 适用井 水平位移Ⅰ 较浅 下过造斜井段 不下 要求大水平 位移 大Ⅱ( S) 较浅 下过造斜井段下到第二垂直段 下技术套管的定向井较大、两个直井段Ⅲ 较深 较浅直井段 不下 断层、盐丘、较正井眼井 小2、井身剖面设计:A、确定地下井位,规定靶区;B、选择最优的地面井位,此时要充分利用地层的自然造斜;自然造斜:地层产状对井身偏斜的影响。如:钻头钻穿软硬交错的地层:倾角 α<10º:影响不大;10º < α< 60º:井身路线⊥地层层面;α >60º:井身路线∥地层层面。C、选择井深剖面类型,确定井眼轨迹。 (例子:中原油田新濮 2)设计参数:井斜角—井眼轴线的切线与铅垂线的夹角。井斜方位角—井眼轴线的切线在水平面上投影与正北方向的夹角。井斜变化率—单位长度井段井斜角的变化值方位变化率—单位长度井段方位角的变化值全变化角(狗腿角)—某井段相邻两测点间,井斜与方位的空间角变化值,简称全角。全角变化率—单位长度井段内全角的变化值(狗腿严重度或井眼曲率)二维定向井—井眼轴线形状只在某铅垂平面上变化的井。三维定向井—井眼轴线既有井斜角变化,又有方位角变化的井。第三节 地质录井根据井的设计要求,取全取准反映地下情况的各项资料,用以判断井下地层和含油气情况。常规录井方法1、钻时录井 2、岩心录井3、岩屑录井 4、钻井液录井5、气测录井 6、荧光录井7、罐装气录井 8、地化录井现代录井方法一、钻时录井(一)钻时和钻时录井1、钻时:每钻进一定厚度的岩层所需要的纯钻进时间。它与钻速互为倒数关系。用“分/米”来表示。记录钻时的间隔距离根据需要来设计。新探区:从井口开始,每米记录一次, “1 点/ 米”。钻遇油气层:每 记录一次, “1 点/”。油气层取心时,每 或 记一次, “1 点/”或“1 点/”。2、钻时录井:按井深记录钻时的录井方法。(二)影响因素1、岩石性质(岩石的可钻性)及井深在合理选择钻头和钻井参数的情况下,松软地层比坚硬地层钻时小,如:疏松砂岩比致密砂岩钻时小,多孔的碳酸盐岩比致密的石灰岩、白云岩钻时小。这一点,正是我们利用钻时录井来进行岩性识别的主要依据。在钻进过程中,可以明显看出,随着井深的增加,钻时会相应增大,其原因之一就是因为深部地层比浅部地层更致密、更坚硬的缘故。2、钻头类型与新旧程度钻头类型较多,常用:刮刀钻头、牙轮钻头,金刚石钻头等。一般,钻软地层用刮刀钻头,而钻硬地层用牙轮钻头。钻头选择是否合理,直接影响到钻时的大小。如果钻硬地层选用了适于钻软地层的钻头,就必然影响钻进速度,钻时就大。钻头新旧程度的影响也是非常明显的,在同一段地层中可以清楚地反映出来,新钻头比旧钻头钻进快,钻时小。所以在现场我们可以看到:钻头用到后期钻时有逐步增大的现象。3、钻井措施(钻井参数)与钻井方式相同岩性的地层中,钻压大,转速快,排量大时,钻头对岩石的破碎效率高,钻时小,相反的条件下,钻时大。钻压太小:钻时过大影响钻进速度。钻压过大:超过钻具负荷,掉牙轮,掉钻头,断钻具,引起工程事故。排量太小:钻时大影响进尺。排量过大:井壁“大肚子” 。钻井方式:指采用涡轮钻还是旋转钻。一般,涡轮钻转速比旋转钻约大 10 倍,所以涡轮钻的钻时小。4、泥浆性能一般,粘度低、比重小、排量大的泥浆钻进快,钻时小;清水钻进比泥浆钻进的速度要高一倍以上。5、人为因素的影响与司钻的操作技术和熟练程度有关:如有经验的司钻送钻均匀,能根据地层性质采取措施。如:软地层:快转轻压;硬地层:慢转重压;这样达到提高钻速、加快进尺的目的。(三)钻时曲线的绘制与应用1、绘制方法以纵座标代表井深,横座标代表钻时,将每个钻时点按纵、横向比例尺点在图上,连接各点即成为钻时曲线。纵比例尺一般采用 1:500,以便与电测标准曲线对比和岩屑归位,横比例尺可根据钻时的大小选定,以能表示钻时变化为原则。为了便于理解,还在曲线旁用符号或文字在相应深度上标上接单根、起下钻、跳钻、蹩钻、卡钻和更换钻头类型等等。钻时曲线很少单独绘制,为了便于应用,常把钻时曲线与岩屑录井剖面绘制在一起。2、应用①判断岩性:影响钻时的因素较多,但是,在保持除岩性外的其它一些影响因素不变时,钻时的快慢变化就反映了岩性的差别。如:疏松含油砂岩钻时最小,普通砂岩较小,泥岩、灰岩较大,玄武岩、花岗岩最大,这样就可以大致判断岩性。②对于碳酸盐岩地层,可判断缝洞发育情况:如钻时突然变得很小(钻速突然加快) ,钻具放空,则说明井下可能遇到缝、洞渗透层。③预告地层,进行地层对比:尤其对于未进行电测的井段,划分、对比地层既及时又方便。④帮助工程人员掌握钻头的使用情况。⑤检测地层压力(数) 。二、岩心录井( 岩心录井:在钻井过程中用一种取心工具,将井下岩石取上来(这种岩石叫做岩心) ,并对其进行分析、研究而取得各项资料的过程。岩心资料是最直观地反映地下岩层特征的第一性资料,价值很大。但是,由于钻井取心成本高、钻速慢、技术复杂,所以从经济的角度来说(钻井成本) ,我们不可能在勘探过程中对每口井都进行取心,也不能布置太多的取心井。这样,为了既要取得勘探开发所必需的基础资料和数据,又要加速油气田勘探开发过程,在确定取心井(段)时应遵循一定的原则。(一)取心井段的确定原则1、新探区第一批井,应适当安排取心,以便了解新区的地层、构造及生储油条件。若发现有良好的油气显示,也要适当安排取心。2、勘探阶段的取心工作应注意点面结合,以充分利用取心井资料,获得全区地层、构造、含油性、储油物性、岩电关系等项资料。3、开发阶段的检查井根据取心目的而定。如注水开发井,为了查明注水效果,常在水淹区布置取心。 (水淹区:油田投入开发以后,由于边水推进,早期注水,油层被水淹称之为水淹层。被水淹的地区称为水淹区。 )4、特殊目的的取心井,根据具体情况而定。如:为了了解断层情况,设计取心井时,则要穿过断层。(二)取心资料的收集与岩心整理(钻井地质人员现场工作方法)1、取心资料的收集①取心钻进过程:地质人员应丈量方入、记钻时、捞砂样。开始取心钻进前,丈量方入可以排除深度误差,用实测到底方入检验钻具计算是否正确,卡准取心层位。取心钻进结束时也要丈量方入,可以准确计算进尺。起钻方入一律以停钻后,割心前丈量为准。钻井取心时,计钻时、捞砂样,一方面可以与邻井对比确定割心位置,另一方面当岩心收获率很低时,可以帮助判断所钻地层的岩性。另外,在取心钻进过程中,还要注意泥浆槽液面的油气显示情况。②岩心出筒A、出筒前:丈量顶、底空,用尺子直接插入筒内丈量。顶空:岩心筒上部无岩心的空间距离。底空:岩心筒下部(包括钻头)无岩心的空间距离。丈量顶、底空的目的:初步了解岩心在井下的位置,以及初步计算出岩心长度。B、岩心出筒:主要就是将岩心从筒中取出来,这时应该注意的问题:保证出筒时岩心的完整和上下顺序不乱。接心时要注意先出筒的岩心是下面的地层,后出筒的是上面的地层,切勿颠倒,依次排列在丈量台上或岩心盒内。C、出筒后:岩心全部出筒后要及时进行清洗。对含油岩心不能用水洗,只能用刀刮去岩心表面的泥浆,并注意观察含油岩心渗油、冒气和含水的情况,并详细记录,必要时应封蜡送化验室分析。2、岩心整理①丈量岩心:岩心清洗干净后,对好断面使茬口吻合,磨光面和破碎岩心摆放要合理,由顶到底用尺子一次性丈量。严禁分断丈量,以防止出现累计误差,长度读至厘米。用红铅笔或白漆划一条丈量线,自上而下,从左到右作出累计的半米及整米的记号,每个自然断块画一个指向钻头方向的箭头。丈量岩心长度时注意“掉块” 、 “假心”(特点是松软、手指可以插入、成分复杂、形状不规则、与上下岩心的岩性不连续)一律不标长度。取心长度超出进尺时,一是要考虑井深是否算错和是否有上筒余心,二是岩心茬口,磨光面摆放是否合理。若两者无问题,则常认为是泥岩膨胀、破碎造成的,可将多余的长度合理地压入泥岩段中,对碎心的丈量是比较困难的。一般破碎:按颜色、岩性、沉积特征、岩心形状等恢复岩心原始位置,考碎心附近整块岩心的直径和磨损情况,将碎心堆积起来,力求其与整心相当的体积,按岩心横截面积来折算,即可得出长度。②计算收获率岩心收获率:指实取岩心的长度与取心进尺的比值,用百分数表示。岩心收获率 = 岩心长度/取心进尺 ×100%表示岩心录井资料可靠程度和钻井工艺水平的一项重要技术指标。③岩心编号将丈量好的岩心按井深自上而下,由左向右(岩心盒以写井号一侧为下方)依次装入岩心盒内,然后进行涂漆编号。编号以带分数的形式表示:整数:取心次数(筒次) ;分母:本筒岩心的总块数;分子:该块岩心的块号。 (如: )(三)岩心描述在现场进行岩心描述,要做到仔细、及时(尤其是对于含油气岩心)1、岩心描述内容与一般的野外岩石描述方法大致相同。①岩性:颜色、名称、矿物成分、结构、胶结物、其它含有物等。②相标志:沉积结构(粒度、颗粒、排列等) 、构造(层理、波痕、泥裂等) 、生物特征。③储油物性:Φ、Κ、孔洞缝发育情况与分布特征等。④含油气性:岩心含油级别。⑤岩心倾角测定、断层观察、接触关系的判断等。2、岩心油气水观察对含油气岩心来说,描述油气显示的几种试验(含油含气试验)①含气试验:清洗岩心时应做含气试验。将岩心置于水下 2进行仔细观察,若有气泡冒出,应记录:部位、连续性、延续时间、声响程度、有无硫化氢味,并及时用红铅笔将冒气处圈出。②含水观察:直接观察岩心剖开新鲜面润湿程度。润湿:明显含水,可见水外渗。有潮感:含水不明显,手触有潮感。干燥:不见含水,手触无潮感。③滴水试验:用滴管滴一滴水在含油岩心平整的新鲜面上,滴时不宜过高,观察水滴的形状和渗入速度,以一分钟之内的变化为准分为 4 级。渗:含油水层;缓渗:油水层;半球状:含水油层;珠状:油层。④塑料袋密封试验取岩心中心部位无泥浆污染或人为水浸的岩样一块,装入透明塑料袋内密封,置烈日45~55℃下半小时,观察袋内雾的情况可分为三级:雾浓:水层;有雾:含水层;雾稀薄或无雾:不含水层。31520⑤验将岩样捣碎,放入试管中,加 2 倍于岩样体积的 晃,浸泡十分钟。含油:溶液变为棕色、棕褐、黄褐色。含油极微:溶液仍为原色。⑥丙酮试验将岩样捣碎,放入试管中,加 2 倍于岩样体积的丙酮溶液,摇晃均匀后,加同等体积的蒸馏水,若含油,溶液则变为浑浊的乳白色。⑦荧光试验3、岩心含油级别的确定①确定依据含油级别是判断油水层或油层好坏的主要标志。主要依靠含油面积大小和含油饱满程度来确定。含油面积:以岩心含油面积百分数来表示(一块岩心沿其轴面劈开,新劈开面上含油部分所占面积的百分比,称为该岩心含油面积的百分数) 。含油饱满程度:根据含油岩心光泽、污手程度、滴水试验分为三级来描述含油情况。含油饱满:油味浓、油脂感强、原油外渗、污手、滴水试验为珠状。 含油较饱满:油味较浓、油脂光泽较差、捻碎后污手、滴水试验半球状 或缓渗。含油不饱满:油味淡、油脂感差、不污手、滴水试验为渗或缓渗。②含油级别的划分:A、孔隙性地层(碎屑岩含油) ,分为 6 级(从大到小):饱含油、含油、油浸、油斑、油迹、荧光。B、洞缝性地层,分为 4 级:含油、油斑、油迹、荧光。级别定名缝洞壁上可见原油的百分含量含油岩屑占同层真岩屑的百分比含油 >50% >5%油斑 10~50% 1~5%油迹 <10% <1%荧光 肉眼不见,紫外光照射 6 级以上(四)岩心录井草图的编绘岩心录井草图:在岩心整理与描述工作结束后,将岩心录井所取得的各种资料、数据用规定的符号绘制出来,这种图件就是岩心录井草图。编绘要求: 1、比例尺:要求与电测放大曲线相同,1:50 或 1:100,岩心数据必须与原始记录完全一致。2、岩心剖面的绘制以筒界作控制。3、化石、构造、含有物、取样位置、磨损面等用统一图例绘在相应深度。(五)岩心综合录井图的编绘在岩心录井草图的基础上,综合其它资料编制而成。是反映钻井取心井段的岩性、含油性、电性和物化性质的一种综合图件。岩心“装图”(或“ 归位”):由于地质上、钻井技术及工艺方面的种种原因,并非每次取心收获率都能达到100%,而往往是一段一段不连续的,因此需要恢复岩心在地下的本来位置,而未取上岩心的井段,则根据电测、岩屑、钻时等录井资料来判断取心井段的地层在地下的实际面貌,如实地反映在岩心综合录井图上。通常把这项工作称为岩心“装图”或“归位”。在测出放大曲线之后,参考测井曲线进行。在现场作为钻井地质人员必须熟练掌握。装图原则:以每筒岩心为基础,用标志层控制,在磨光面或筒界面适当拉开,泥岩或破碎处合理压缩,使整个剖面岩性、电性相符,解释合理。具体方法如下:1、校正井深:岩心录井以钻具长度来计算井深;电测曲线以电缆长度来计算井深。由于钻具和电缆的伸缩系数不同,两者在深度计算上有差别。装图时,找出两者之间的差值,以电测深度为准加以校正。2、以筒为基础装图:每筒岩心作为一个装图单元,余心留空位置,套心推至上筒。3、以标志层作控制:岩性、电性特征明显,厚度不大的层。4、岩、电相符,拉、压合理:压:泥岩膨胀(实取长度>解释厚度)拉:磨光面 (实取长度<解释厚度。5、岩心位置的绘制:以每筒岩心的实际长度绘制,用不同符号表示在该栏目中,空白、斜线相间。6、样品位置的标注:用符号标在距本筒顶的相应位置上。 (录井图格式)(六)井壁取心 (井壁取心器,按指定位置在井壁上取出地层岩心的方法叫井壁取心,常在电测完后进行。一般在下列层位应进行井壁取心:①未进行钻井取心的油气显示段;②漏取岩屑段,岩心收获率较低段;③测井解释中的疑难层;④需进行储油物性分析的层位;⑤岩、电矛盾层;⑥标准层、标志层、地质上特殊要求而选定的层位。井钻完后,可以从井限侧壁上取出小的岩芯。最常用的方法是用炸药把一个中空的圆筒打入井壁
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本文标题:油气田地下地质学 第一章 绪论及钻井地质
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