淺析復(fù)合鉆井PDC鉆頭對巖屑錄井的影響

1、 淺析復(fù)合鉆井pdc鉆頭對巖屑錄井的影響 摘要：近年來，為了降低鉆井施工成本，提升鉆井施工速度，普遍采用pdc鉆頭結(jié)合扭力沖擊器的鉆具組合。在提升鉆井施工速度的同時(shí)造成巖屑破碎，給錄井巖屑采集、識別定名帶來了難題，為了提升巖屑錄井質(zhì)量，分析了pdc鉆頭對巖屑錄井的影響，采取相應(yīng)的技術(shù)措施來保障巖屑錄井質(zhì)量，對于保證錄取資料的準(zhǔn)確性、可靠性具有重要意義。關(guān)鍵詞：pdc鉆頭；巖屑錄井；影響；對策1前言地質(zhì)錄井在油氣勘探開發(fā)中發(fā)揮重要作用。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對石油資源的需求越來越多，勘探開發(fā)也漸漸由淺井到深井，甚至超深井，在這些區(qū)域，地層巖石的特點(diǎn)是，硬度大，研磨性強(qiáng)，可鉆性差，這些都加大了破巖難

2、度，阻礙了深部硬地層機(jī)械鉆速的提高，增加了勘探開發(fā)成本。為了提升鉆井速度，普遍采用pdc鉆頭結(jié)合扭力沖擊器的鉆具組合，pdc 鉆頭是一類新型的鉆井工具，切削齒采用人造的聚晶金剛石材料做成復(fù)合片，并且鑲焊在鉆頭胎體上來切削巖石，在鉆進(jìn)軟到中硬地層的時(shí)候，通常與井下的動力鉆具相互配合使用，特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速快，通常高于牙輪鉆頭的兩倍以上。pdc鉆頭結(jié)合扭力沖擊器的破巖方式在提高機(jī)械鉆速的同時(shí)，會造成巖屑顆粒破碎，給錄井巖屑識別定名帶來了難題。針對復(fù)合鉆井特征，采取相應(yīng)技術(shù)措施，提升巖屑錄井質(zhì)量，對于保障地質(zhì)錄井資料的準(zhǔn)確性和可靠性具有重要意義。2 pdc鉆頭破巖原理pdc 鉆頭因其特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和獨(dú)特的破

3、巖機(jī)理，造成巖屑細(xì)小，由于一些細(xì)小粉末狀的巖屑隨鉆井液一起飄走，對地質(zhì)錄井巖屑樣品的采集、鑒定、識別、分析、描述帶來難題。因此，解決這些技術(shù)難題首先要搞清楚pdc 鉆頭與巖屑特征的關(guān)系。pdc 鉆頭的特點(diǎn)是，耐磨性高，抗沖擊性強(qiáng)，所以可以替代傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金鉆頭，廣泛的應(yīng)用在硬地層鉆進(jìn)。鉆頭破碎巖石主要是依靠切削齒的切削作用所以 pdc鉆頭的性能優(yōu)劣主要依賴于切削齒的參數(shù)特點(diǎn)，下面做具體說明：（1）硬度高、耐磨性好。pdc 鉆頭在破碎巖石過程中，復(fù)合片的切削作用直接作用在地層上，而且因?yàn)閺?fù)合片的硬度高，耐磨性好，所以 pdc 鉆頭的切削齒同樣硬度高、耐磨性好。（2）強(qiáng)度高。金剛石本身是脆性的，但

4、是因?yàn)樗囊r底是碳化鎢材料，因此其承壓能力和抗沖擊性能都很強(qiáng)，因而切削齒的強(qiáng)度也很高，承壓力強(qiáng)。（3）熱穩(wěn)定性差。雖然切削齒復(fù)合片的金剛石強(qiáng)度硬度高，但其韌性不佳，而且?guī)缀醪荒軌虺惺苣嫦蜉d荷。在 pdc 鉆頭在硬度高、可鉆性差的地層鉆進(jìn)時(shí)，沖擊載荷的作用使得粘結(jié)金剛石復(fù)合片的材料由于疲勞而失效，最后造成金剛石顆粒的脫落，而且在脈動變化載荷的反復(fù)作用下，使得原來分布于內(nèi)部原始微裂紋迅速擴(kuò)展，從而會造成金剛石的復(fù)合片崩裂。（4）自銳性好。在 pdc 鉆頭的很多性質(zhì)中，自銳性是最重要的性質(zhì)，而且這種性質(zhì)最有助于鉆頭的鉆進(jìn)，由于與金剛石層磨損速度相比，碳化鎢基體的磨損要快許多，所以當(dāng)切削齒漸漸出現(xiàn)磨損

5、的時(shí)候，金剛石層仍然具有很小的出刃量，這就是的切削齒較為鋒利，由于鉆壓大部分作用在切削齒上，因而容易鉆進(jìn)地層。（5）抗沖擊性差。在整個(gè)鉆進(jìn)的過程中，因?yàn)殇J利切削齒刃口承擔(dān)了切削齒大部分鉆壓，所以在給聚晶金剛石切削齒施加沖擊載荷時(shí)，會使得其更易斷裂，所以切削齒具有較差的抗沖擊性。研究表明pdc鉆頭，根據(jù)復(fù)合片的大小又可分為大復(fù)合片pdc 鉆頭(13 .44mm)，巖屑特點(diǎn)是呈片狀或中細(xì)粒狀;標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合片pdc 鉆頭( 13.44mm)，巖屑的特點(diǎn)是呈中細(xì)粒狀至細(xì)粒狀;小復(fù)合片鉆頭(13.44mm)，巖屑的特點(diǎn)是呈細(xì)粒至微粒狀。3 對巖屑錄井影響3.1對真假巖屑判別的影響真假巖屑的判別是巖屑描述的第

6、一步，也是最關(guān)鍵一步。在日常工作中，我們通常把那些色調(diào)模糊，形態(tài)較大，局部微彎成棱角明顯，個(gè)體較大的判斷為假巖屑，而將顏色新鮮，個(gè)體小具棱角的判斷為真巖屑。而pdc 鉆頭一般要求低鉆壓，高轉(zhuǎn)速，大排量，加上本身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使破碎后的地層巖屑呈極細(xì)的粉末狀，這對傳統(tǒng)的巖屑錄井方法-即憑肉眼觀察等來判斷真假巖屑造成困難。3.2 對巖屑描述內(nèi)容的影響pdc 鉆頭所鉆巖屑極為細(xì)小，它的一些物理特征，諸如純度、硬度等以及一些結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征、含礦物分布情況均不能明顯表現(xiàn)出來，甚至造成假象。尤其是對一些含油氣儲層，因?yàn)楹玫暮蜌鈨右话愣驾^疏松，極易被pdc 鉆頭所破壞，加上鉆井液的沖擊一般會呈極小的巖屑出

7、現(xiàn)，如果我們不仔細(xì)觀察，將造成漏失油氣層的不良后果。pdc 鉆頭所鉆巖屑的描述一般常有的問題是描述內(nèi)容不全面、不準(zhǔn)確。以上兩點(diǎn)不利影響，造成的直接不良后果是降低了地層剖面符合率，使現(xiàn)場錄井各地層單層厚度與測井所提供的各單層厚度相差較大，影響了油氣層準(zhǔn)確及時(shí)的發(fā)現(xiàn)。4 對策4.1 改進(jìn)巖屑撈取方法pdc 鉆頭破碎的巖屑會很細(xì)，由于在上返過程中的打磨，巖屑的顆粒會顯得更細(xì)小，因此在巖屑錄井中出現(xiàn)了困難，為了解決這一問題，則要對巖屑錄井撈取砂樣的方法進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，這樣才能適應(yīng)水平井巖屑錄井的需求。改進(jìn)后的取樣方法是在砂子比較多的時(shí)候，采用垂直取樣的方法，這樣才能保證砂子樣品的準(zhǔn)確、齊全；在砂子比較

8、少的情況下，就要把取樣的砂框直接放在振動篩的出砂口處，力求對砂樣取準(zhǔn)、取全。在進(jìn)行砂子樣品鑒定的時(shí)候，要充分地了解所施工區(qū)塊鄰井的地層情況，結(jié)合鉆井施工技術(shù)參數(shù)，準(zhǔn)確劃分地層和標(biāo)志層，準(zhǔn)確地辨別地層巖性的變化到底是由于地層變化引起的，還是由于工程施工參數(shù)引起的，這樣才能準(zhǔn)確判斷地層巖性。4.2 認(rèn)真細(xì)致巖屑描述采取遠(yuǎn)看顏色、近看巖性、大段分析、橫向?qū)Ρ鹊姆椒?，觀察巖屑成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的變化描述巖屑。如果泥質(zhì)成分增多則可劃分為泥質(zhì)巖層。如果砂質(zhì)成分增多則可先劃分為砂質(zhì)巖層，然后依據(jù)其碎屑結(jié)構(gòu)成分進(jìn)一步劃分:如果砂質(zhì)巖屑絕大部分為單體礦物，基本上可定名為礫巖;如果砂質(zhì)巖屑主要為集合體(極少單晶體礦

9、物)，則可依據(jù)成分劃分為粗、中、細(xì)、粉粒砂巖及各類泥質(zhì)砂巖。如果巖屑顆?；旧鲜欠浇馐虬自剖?，則可根據(jù)其晶體大小，以及生屑、砂屑、澡屑、鮞粒、亮晶方解石等含量情況對該巖屑樣品進(jìn)行分層、定名、描述。這種描述方法能做到對巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、成分觀察仔細(xì)，還可以分段地對多碟巖性特征進(jìn)行觀察、分析、描述。特別是對近粉末狀的巖屑樣品的微細(xì)顆粒及新成分的觀察和發(fā)現(xiàn)有很大的作用。5 結(jié)束語隨著我國老油田多進(jìn)入開發(fā)中后期，主力油氣藏勘探程度越來越高，勘探目標(biāo)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，向薄互層、非常規(guī)油氣藏轉(zhuǎn)變，為了提升開發(fā)效益，降低鉆井施工成本勢在必行，鉆井提速是降低鉆井施工成本的最有效方式，pdc結(jié)合扭力沖擊器的鉆井方式得到普遍應(yīng)用，在提升鉆井施工速度的同時(shí)，給巖屑錄井帶來了難題，針對這些新情況，錄井技術(shù)人員必須采取相應(yīng)技術(shù)措施，