常规地质录井培训教材
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地质录井基础培训材料第一单元钻井工程勘探开发深埋地下的油气是一项复杂的系统工程,无论勘探或开发都离不开钻进.钻井是利用机械调和与工艺技术构筑地下地质体与地面通道的工程,是一项最重要的油田基本建设工程。
打井的目的是勘探开发油气层,一口井有数千米深,油气在哪里?不通过地质录井是说不清的。
而地质录井又是随钻进行的,不了解钻井工程的基本知识,不熟悉钻井工艺流程,也就无法搞好地质录井。
因此学习和掌握钻井工程的基本知识,是钻井地质工的必修课程。
下面就钻井工程中有关的钻机、钻具、钻井液、钻井技术、常见事故、完井作业及工程质量等作简要介绍。
一、钻机钻机包括(1)提升系统(2)旋转钻进设备(3)动力驱动设备(4)传动系统(5)钻机底座(6)循环系统(7)控制系统.二、钻具钻具是钻井井下工具的简称.它包括方钻杆、钻杆、钻铤、配合(转换)接头、稳定器、井眼扩大器、减震器、钻头以及其它井下工具,如井下动力钻具,取心工具、打捞工具等。
钻具水龙头以下,钻头以上所有下井钻具连接成的钻具串组合.钻具可分为三大部分:即方钻杆、钻杆和下部钻具组合。
1.钻具丈量钻具丈量是确保钻井井深准确的首要条件,所以钻具的丈量对地质录井人员来讲是基本功。
根据钻具的常用组合和下井钻具顺序介绍:(1)钻头:应从刮刀片顶端、牙轮的牙齿顶端、取心钻头顶端或磨鞋底面丈量到丝扣以下的台阶(母扣量到顶端),见图1-6。
图1-6 各类钻头(2)钻铤和钻杆:钻杆和钻铤的长度均从母扣一端的顶端丈量到公扣丝扣的台阶处。
见图1-7.(3)接头:与钻杆的丈量方法相同,因其使用频繁,又不被人们注意,往往是容易出差错的地方,应有专门记录.(4)方钻杆:其作用是传递扭矩和工作时承受全部钻具重量。
对地质录井人员来讲要经常丈量方入,以便计算井深。
所谓方入就是没入转盘面以下的长度,方余即转盘面以上的剩余长度.录井人员常常在方钻杆上刻出整米记号备丈量方入之用.见图1-8。
在钻进过程中无论是正常钻进、取心钻进还是处理井下事故,需要经常丈量钻具,才能准确地计算井深.在钻具的丈量中凡下井钻具无论其组合如何,我们需要的仅是下井钻具串外表部分参与累加井深的长度,掌握这一原则就能确保钻具丈量准确无误.这种方法同样适用于套管和油管等与井深有关的下井管具。
地质录井基础培训材料第一单元钻井工程勘探开发深埋地下的油气是一项复杂的系统工程,无论勘探或开发都离不开钻进.钻井是利用机械调和与工艺技术构筑地下地质体与地面通道的工程,是一项最重要的油田基本建设工程。
打井的目的是勘探开发油气层,一口井有数千米深,油气在哪里?不通过地质录井是说不清的。
而地质录井又是随钻进行的,不了解钻井工程的基本知识,不熟悉钻井工艺流程,也就无法搞好地质录井。
因此学习和掌握钻井工程的基本知识,是钻井地质工的必修课程。
下面就钻井工程中有关的钻机、钻具、钻井液、钻井技术、常见事故、完井作业及工程质量等作简要介绍。
一、钻机钻机包括(1)提升系统(2)旋转钻进设备(3)动力驱动设备(4)传动系统(5)钻机底座(6)循环系统(7)控制系统。
二、钻具钻具是钻井井下工具的简称。
它包括方钻杆、钻杆、钻铤、配合(转换)接头、稳定器、井眼扩大器、减震器、钻头以及其它井下工具,如井下动力钻具,取心工具、打捞工具等。
钻具水龙头以下,钻头以上所有下井钻具连接成的钻具串组合。
钻具可分为三大部分:即方钻杆、钻杆和下部钻具组合。
1.钻具丈量钻具丈量是确保钻井井深准确的首要条件,所以钻具的丈量对地质录井人员来讲是基本功。
根据钻具的常用组合和下井钻具顺序介绍:(1)钻头:应从刮刀片顶端、牙轮的牙齿顶端、取心钻头顶端或磨鞋底面丈量到丝扣以下的台阶(母扣量到顶端),见图1-6。
图1-6 各类钻头(2)钻铤和钻杆:钻杆和钻铤的长度均从母扣一端的顶端丈量到公扣丝扣的台阶处。
见图1-7。
(3)接头:与钻杆的丈量方法相同,因其使用频繁,又不被人们注意,往往是容易出差错的地方,应有专门记录。
(4)方钻杆:其作用是传递扭矩和工作时承受全部钻具重量。
对地质录井人员来讲要经常丈量方入,以便计算井深。
所谓方入就是没入转盘面以下的长度,方余即转盘面以上的剩余长度。
录井人员常常在方钻杆上刻出整米记号备丈量方入之用。
见图1-8。
在钻进过程中无论是正常钻进、取心钻进还是处理井下事故,需要经常丈量钻具,才能准确地计算井深。
页眉内容地质基础知识培训第一章钻前基本数据的收集钻前数据是指与录井资料有关的工程数据。
包括补心高度、泥浆池容积、表层套管数据等,这些都必须在钻前(或二次开钻前)收集好。
1)补心高度:转盘面至地面垂直距离叫补心高度(又叫地补距)。
转盘面就是补心面。
实际丈量补心高度是在井架和钻机安装完毕后,从转盘补心顶面用钢卷尺自然下垂丈量到井架底座底面的长度,如图1-6所示。
从补心面丈量到表土的数据是错误的,因为地面海拔高度往往是先测出井架顶的海拔高度,再减去井架高度得出来的,而井架附近的附近的表土又往往掩盖了一部分底座。
补心高度是全部录井资料中第一个基本数据。
钻井剖面的深度,电测深度,下套管、油管的深度,射孔深度等均以转盘面作为计算深度的起点。
2)泥浆池容积:要丈量好泥浆池的长、宽、高,求出单位高度的容积。
最好有深度标尺,以便在发生井漏或井涌时计量。
3)表层套管的数据:导管和表层套管的作用都是为了巩固井口,防止坍塌。
导管很浅,并与地质资料录取没有关系。
表层套管是油层套管和采油树固定的基础。
有关表层套管的主要数据有:总长、直径、壁厚、钢级,下入深、联入或套入。
套管总长=套管串长度+套管鞋长度表层套管下入深度,即表层套管鞋深,它经常是电测时用来校正电缆长度的。
除外射性测井外,一般电测曲线在表层套管中显示为一条直线,在表层套管以下才能测出曲线来。
曲线上突变点所指示的深度与表层套管鞋深度相符。
套管鞋深度=套管总长度+联入联入是联顶节方入的简称,是指联顶节在转盘平面以下的长度。
在现场丈量联入的方法,是在下套管之前丈量联顶节的长度,固定时再丈量转盘面以上出露部分的长度,二者相减得出联入。
有时没有准备联顶节,这时就把最后一根套管坐落在井口转盘上,固井后再用气焊刻去一段。
我们把最后一根套管在转盘面以上的部分长度称为套余。
物质准备工作开钻前的物质准备,指的是与录井资料有关的各种设备、工具、器材、药品和记录表格等。
1)检查方钻杆刻度:在方钻杆吊上钻台之前,应检查方钻杆的整米记号是否清楚、准确。
第四节钻井液录井洗井是钻井过程中的重要环节。
没有洗井液(钻井液),钻井作业就不能进行。
钻井液,俗称泥浆,是钻井时用来清洗井底并把岩屑携带至地面、维持钻井操作正常进行的流体。
是石油天然气钻井工程的血液。
普通钻井液是由粘土、水和一些无机或有机化学处理刘搅拌而成的悬浮液和胶体溶液的混合物,其中粘土呈分散相,水是分散介质,组成固相分散体系。
由于钻井液在钻遇油、气、水层和特殊岩性地层时,其性能将发生各种不同的变化。
所以根据钻井液性能的变化及槽面显示,来判断井下是否钻遇油、气、水层和特殊岩性的方法称为钻井液录井。
一、钻井液录井的原则和要求钻井液录井的原则和要求如下:①任何类别的井,在钻进或循环过程中都必须进行钻井液录井。
②区域探井、预探井钻进时不得混油,包括机油、原油、柴油等,不得使用混油物,如磺化沥青等。
若处理井下事故必须混油时,需经探区总地质师同意,事后必须除净油污后方可钻进。
③必须用混油钻井液钻进时,要收集油品及混油量等数据,并且一定要做混油色谱分析。
④下钻划眼或循环钻井液过程中出现油气显示,必须进行后效气测或循环观察,取样做全套性能分析,并落实到具体层位或层段上。
⑤遇井涌、井喷应采用罐装气取样进行钻井液性能分析。
⑥遇井漏,应取样做全套性能分析。
⑦钻井液处理情况(包括井深、处理剂名称、用量、处理前后性能等)都要详细记入观察记录中。
二、钻井液的功能在钻井过程中,钻井液具有以下功能。
(一)清洗井底岩屑钻头在井底破碎的岩屑必须及时清除出去,以利于提高钻速和减少钻井事故。
能否及时地清除岩屑,与钻井液的密度、粘度、切力和流型有关。
(二)冷却和润滑钻头及钻柱钻头和钻柱在钻井过程中与地层摩擦会产生大量的热量,如不及时散失,钻头和钻柱温度会急剧升高;钻井液中添加的各类添加剂使钻井液具有好的润滑性,从而有利于减小扭矩、延长钻头寿命、降低泵压、提高钻速。
(三)造壁作用钻井液可以在井壁上形成一层比地层渗透率低得多的泥饼,可以起到巩固井壁、防止坍塌和阻止钻井液滤液进入地层的作用。
地质录井:随钻采集各项地质资料,实时发现、保护、评价油气层,为油气勘探开发提供依据。
地质录井的主要任务:根据井的设计要求,取全取准反映地下情况的各项资料,以判断井下地质及含油、气情况。
现场录井的主要方法:常规地质录井、气测录井、综合录井、物化录井等。
常规地质录井包括:钻时录井、岩屑录井、荧光录井、岩心录井(钻井取心、井壁取心)、钻井液录井.地质录井全过程:接井位坐标—井位出、复测—设计—队伍、设备、材料及资料准备—设计交底、录井条件检查-各项录井—完井讨论-完井作业—完井资料整理上交、验收评级—打印装订归档.钻时录井相关概念和计算公式补心高:转盘面到地面的高度.单位m。
方入:钻进时转盘面以下方钻杆的长度.单位m。
井深=钻具总厂+方入(转盘面至井底的距离)钻具总厂=钻头长度+接头长度+钻铤长度+钻杆长度+其它钻具长度(扶正器、螺杆等)到底方入=方钻杆有效长度-单根长(正常钻进中)或=井深-钻具总长(下钻或换钻具时)整米方入=整米井深-钻具总长或=打完单根时的整米方入-新接单根长钻时的概念:钻时是指每钻进一定厚度的岩层所需要的时间,通常1m记录一次,单位为min/m,是钻速(m/h)的倒数。
把记录的钻时绘成曲线,对比分析所钻地层岩性变化称为钻时录井。
钻时录井的方法:有手工记录方法、简易计时法、钻时录井仪方法(综合录井仪)。
影响钻时的因素:1.岩石性质(岩石的可钻性)2.钻头类型与新旧程度3.钻井措施与方法4.钻井液性能与排量5.人为因素影响钻时曲线的绘制:录井队长应及时将钻时数据绘制在规定格式的录井草图上,采用透明方格厘米纸的背面,以纵坐标表示井深,单位m,比例尺1:500,横比例尺可视钻时变化大小合理选择,具体绘制方法按标准执行.钻时曲线的应用:可以直观的反映地层可钻性的变化情况,确定不同岩性的分层界面。
在无电测资料或尚未电测的井段,根据钻时曲线结合录井剖面,可以进行地层划分和地层对比。
根据钻时的大小,既可以帮助判断井下地层岩性的变化和缝洞发育情况,又能帮助工程人员掌握钻头使用情况,提高钻头利用率,并改进钻进措施,提高钻速,降低成本。
钻时录井的特点是简便、及时,钻时资料对于现场地质和工程技术人员都是很重要的。
碎屑录井概念:地下的岩石被钻头钻碎后,随钻井液被带到地面上,这些岩石碎块就夹岩屑,有长城为“砂样”。
在钻井过程中,地质人员按照一定的取样间距和迟到时间,连续收集与观察岩屑并恢复地下地质剖面的过程,称为岩屑录井。
通过岩屑录井可以掌握井下地层层序、岩性、初步了解地层含油气水情况.由于岩屑录井具有成本低,简便易行,了解地下情况及时和资料系统性强等特点,因此在油气田勘探、开发过程中,此种录井方法被广泛采用.岩屑取样的方法:1.二分法取样;2.四分法取样岩屑捞取的要求定时:严格按迟到时间捞取岩屑定点:捞砂位置要准确,捞砂方法要正确定量:每包岩屑要做到量足和代表性强迟到时间迟到时间是指岩屑从井底返至井口捞砂处的时间.常用确定迟到时间方法:理论计算法、实物测定法、特殊岩性法。
1.理论计算法T=V/Q=π(D2-d2)H/(4Q)式中:T-岩屑迟到时间min;V-井眼与钻杆之间的环形空间容积m3;Q-钻井液泵排量m3/min;D-井颈、即钻头直径m;d-钻杆外径m;H-井深m;因为实际井颈常比理论井颈大且不规则,在计算时也未考虑岩屑在钻井液中的下沉,所以理论计算的迟到时间与实际迟到时间误差较大,仅做参考.2.实物测定法选用与岩屑大小,密度相近似的物质(常用红砖块或白瓷碎片),在接单根时投入钻杆内。
记下投入后开泵的时间,然后在井口钻井液出口或振动筛处密切注意并记录下投入物开始返出时间,这两个时间差就是实物循环一周需要的时间t,它包括了实物沿钻杆下行到井底的时间t0和从井底通过钻杆外环形空间返出井口的时间T迟(即迟到时间)。
迟到时间:T迟=t-t0下行到井底的时间:t0=(V1+V2)/ Q钻杆内容积:V1=πd12H1/4钻铤内容积:V2=πd22H2/4式中: V1、V2-分别代表钻杆和钻铤的内容积d1、d2-分别为钻铤和钻杆的内径m;H1、H2-分别为钻杆和钻铤的长度m;Q-钻井液泵排量m3/min。
3.特殊岩性法于邻井对比,利用大段单一岩性中的特殊岩层(如大段砂岩中的泥岩,大段泥岩中的灰岩,大段泥岩中的砂岩等)在钻时上表现出特高或特低值,记录钻遇时间和上返至井口的时间,二者之差即为真实的岩层迟到时间(通常也用此法对迟到时间进行校正)。
岩屑取样步骤:捞取岩屑、清洗岩屑、荧光直照、烘晒岩屑、整理装箱(1)捞取岩屑:必须按录井间距和迟到时间准确无误地捞取岩屑。
每口井必须统一捞样位置,通常有两处:一处在架空槽内家挡板取样;另一处在振动筛前加接样器(盆)取样。
(2)清洗岩屑:不论从槽内或振动筛前捞取的岩屑均粘附了一层钻井液,因而必须将所有岩屑清洗干净。
清洗方法因岩性而定,以不漏掉或破坏岩屑为原则。
一般致密坚硬水敏性极差的地层,如石灰岩、致密砂岩及部分泥质岩等可以淘洗或冲洗.软泥岩及松散砂岩等只能用盆轻轻漂洗,以见岩石本色即可,或者留一部分不洗,晒干以备观察。
足以密度小的岩层,如煤等清洗时防止漂流散失。
洗样时还要注意嗅油气味,观察含有言谢的有关情况.该密封的样品,清洗后立即装罐密封。
要求混液样品,不准清洗。
(3)荧光直照:为了及时发现油气层,岩屑洗净后,必须立即进行荧光湿昭和滴照。
肉眼不能鉴定含油级别的储集层岩样要用氯仿浸泡定级。
对发现荧光清洗岩屑,岩屑要按规定选样作系列对比及含油特征观察。
岩屑晒干后还需进行荧光直照,称为干照.(4)烘晒岩屑:环境条件容许,最好岩屑自然晒干.自然晒干来不及时,只得烘烤,但要保证岩屑不被烘烤过度而变质。
(5)整理装箱:将晒干或烤干的岩屑装入砂样袋中,放入按要求填写的岩样标签,按照井深的先后顺序依次摆放在砂样盒中,并在砂样盒外侧进行标识。
影响岩屑录井的因素:(1)钻头类型和岩石性质的影响(2)钻井液性能的影响(3)钻井参数和井眼的影响(4)下钻和划眼的影响岩屑描述的方法:打断摊开,宏观细找;远看颜色,近查岩性;干湿结合,挑分岩性;分层定名,按层描述.岩屑定名原则:岩石名称=颜色+含油级别及特殊含有物+粒度名称(岩性)如:浅灰色荧光砾状砂岩粘土岩定名原则:岩石名称=颜色+非粘土矿物+粘土矿物如:深灰色粉砂质泥岩碎屑岩粒级标准:砾岩>1mm 粗砂岩1~0。
5mm中砂岩0。
5~0。
25mm 细砂岩0。
25~0.1mm粉砂岩0.1~0。
01mm 泥岩<0。
01mm真假岩屑的区分真岩屑具有下列特征:(1)色调比较鲜艳(2)个体较小,依钻头类型、新旧程度而异,及疏松砂岩的岩屑多呈散沙状(3)碎块棱角较分明,多呈尖刺状,片状。
这要考虑岩石的软硬及成岩程度(4)在相应井段为新成分(5)百分含量呈规律性递减岩屑录井草图的绘制用规定的图例、符号将岩屑描述的主要内容、钻时等录井资料按井深顺序绘制在透明方格厘米计算纸背面上,这种图件就称为岩屑录井草图。
深度比例为1:500,岩性剖面采用粒度剖面。
岩心录井岩心:在钻井过程中用取心工具,将井下岩石取上来,这种岩石就叫岩心.岩心是最直观、最可靠地反映地下地质特征的第一性资料.岩心录井:通过钻井取心(结合钻时、气测、荧光、钻井液及测试、试油等各项录井)认识地下岩层及含油气水特征,取得最直观的第一性地质资料,称为岩心录井。
岩心的整理丈量岩心出筒后要做到“二个准确”和“四个及时”即:二个准确:恢复保持地层原始顺序准确,及时丈量准确。
四个及时:整理及时,观察落实油气显示及时,描述及时,采送样及时。
具体工作要求如下:(1)含油斑级别以上的岩性不得水洗,用刮刀或棉纱除去泥饼即可,其它岩心必须清洗干净见本色。
(2)岩心清洗后根据岩性、颜色、含有物、化石印痕等沉积特征,断面特征、磨光面、岩心形状及粗细岩心抓痕等特征按自上而下的顺序对好自然断面,荐口吻合,恢复原始顺序和位置。
(3)岩心核实摆好后,由上而下用白漆标出方向线(箭头指向钻头位置)一次丈量本筒总长度,标注整米、半米记号,破碎段长度记号可移在完整岩心上,注明距顶深度。
(4)在丈量岩心时,首先判断出筒的岩心中是否有“假岩心”。
“假岩心”常出现在一筒岩心的顶部,为井壁垮塌或余心碎块与泥饼混在一起进入岩心筒而形成的。
“假岩心”不计算长度.岩心磨光面和破碎带的丈量以距顶位置为准,破碎带应记录起止位置。
(5)取心前后加压不同,每次取心第一筒岩心长度大于进尺(0。
3m以内)时检查钻具若无误则改动顶界深度。
(6)计算岩心收获率岩心收获率是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。
岩心收获率=本筒岩心实长(m)/本筒岩心进尺(m)×100%由于种种因素的影响,岩心收获率往往达不到100%,所以每取一筒岩心都应计算一次收获率。
一口井岩心取完了,应计算出总的岩心收获率。
如上筒井底有余心,本筒岩心长度大于该筒进尺,不得压缩,单筒收获率允许大于100%,但总的岩心不得大于总进尺,总收获率不得大于100%.岩心收获率=全井岩心总长(m)/全井取心进尺(m)×100%(7)岩心编号将丈量完的岩心按井深自上而下、由左向右一次装入岩心盒内,每筒岩心的顶底应放置挡板粘贴岩心标签(岩心卡片装在透明塑料袋里,用订书针货图钉固定在盒上),然后按其自然段快自上而下逐块进行涂漆编号。
漆块规格2cm×3cm,百漆干后用黑墨汁编写。
松散破碎岩心编号写在同一个规格的卡片上贴在相应位置的岩心长度及顺序,其规格为5。
5cm×7。
0cm 卡片,以塑料袋包裹牢订在格板上或贴在盒内壁。
岩心盒应按井深,自上而下的顺序喷字编号,注明井号、盒号、取心井段、岩心块号,并在岩心盒右侧面编盒号。
(8)岩心原始丈量记录按项目认真填写清楚,块号按大号填写,并注明小号如下表:(9)岩心采送样岩心出筒后2h内完成样品采集工作,岩心分析项目和取样要求具体按钻井地质设计执行。
含油饱和度分析须要封蜡(为防止封蜡干裂,蜡中可加5%柴油),封好后的样品用玻璃纸包好与岩心送样标签一起再用牛皮纸包好,岩心样品按钻井采集块数累计编号,要求标签、送样清单、记录、样品位置符合,岩心、含油级别一致,并在保存之岩心柱采样位置上粘贴表明系统样品号,以便查对(整柱岩心采样后应在原来位置上放置长度相同的原木)。
送样清单按统一格式填写一式三份,两份随样品交化验室,一份留完井上交(清单由接收人签字)。
岩心录井的作用通过岩心的分析,可以研究古生物特征,确定地层时代,进行地层对比;研究储层岩性,物性、电性、含油性的关系;了解生油特征及其地化指标;观察岩心岩性、沉积构造,判断沉积环境;了解构造和断裂情况,如地层倾角、地层接触关系,断层位置;检查开发效果,了解开发过程中所必须的资料数据。