关于钻井实习报告

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关于钻井实习报告

钻井地质实习

关于钻井实习报告

一、主要目的和任务：

了解钻井过程概况和各种录井方法，掌握单井地质设计内容。

二、实习地点及方式：

地点：井场。

方式：参观。

三、时间安排：三天。

四、教学内容

（一）场的组成及钻井过程概况

1、井场概况

井场是在陆地上打井时为便于钻井施工，在井口周围平整出来的一片平地，面积根据钻机钻探能力的大小而定，钻6km深井的钻机约需120×90m2，钻3km井深的钻机约需100×60m2，再小于此的钻机，井场可小到60×80m2。井场用于放置钻井设备如井架、动力机、泥浆泵及循环系统、以及存放钻杆、套管等管材，放置水罐、油罐、洗井液罐及堆放洗井液材料、各种配件等。并设有值班房、发电房、库房等临时建筑。

井场的空场大小应能满足搬家、安装、固井及处理事故等作业时大批车辆进出、摆放的需要。

井场的形状大体上为长方形，可因地制宜以减少土方量。但公路应从井架大门前方通入井场，不应从钻井设备后部通入（即所谓倒井场），油罐等也不应放于井场入口附近，以免井场上出现井喷、失火等险情时抢险车辆无法进入井场。

对离矿区较远的探井，尚需有生活设施如宿舍、厨房、饭厅等。

图18 钻井井场及设备示意图

1．天车2．井架3．二层台 11．鼠洞（接单根用） 13．固定大钳 21．管子坡道 23．井架底座 31．（脱泥机）泥浆过滤设备 32．脱砂机 33．离心机12．鼠洞（放方钻杆用） 22．管架4．游动滑车5．大钩6．水龙头7．吊卡8．方钻杆 9．方钻杆补心10．方补心 14．接管用大钳 15．绞车 16．指重表 24．泥浆返回管线 25．泥浆振动筛 26．节流管汇 28．脱气装置 29．泥浆储备池 30．泥浆池 34．泥浆泵 35．干水泥储备罐 36．储水罐 37．发电机 38．防喷器组 17．司钻控制台 18．井场值班室 19．水龙带 20．蓄能装置 27．泥浆-天然气分离器

如在水面上打井，则用钻井平台完成上述功能。整个钻井设备的布置情况见图19。

2、钻井过程

一口井从开始钻凿到完成，要经过很多道工序，现分述之。

（1）准备工作

图 19 钻井设备布置情况

①定井口位置地质师根据地质上或生产上的需要确定井底位置。当井身轴线按铅垂线设计时，井口中心与井底中心位置在同一铅垂线上，这就是直井。如果井身轴线对铅直线而言是斜的或是曲线形状，则井口中心位置将不与井底中心在同一铅垂线上，这就是定向井。

②修公路为了将各种设备与物资运入井场，需要修公路。因有时满载车总重可达30~40t或更多，公路应能通行重车。公路不平将减小车速，并使车辆过早损坏。

③平井场在井口周围平整出一块场地以供施工之用。井场面积因钻机而异，大型钻机约需120×90m2，中型钻机约为100×60m2，形状大致呈长方形，可因地制宜。

④打基础为了保证设备在打井过程中不会因下陷不均匀而歪斜，要打基础（或称基墩）。小些的基础可用方木或预制件，大型的基础则在现场用混凝土浇灌。

⑤安装立井架，安装钻井设备、泥浆泵，安放或挖掘泥浆池、泥浆槽等。

（2）钻进

当前世界各地普遍使用的钻井方法是旋转钻井法（或称转盘钻法），此法始于1900年。 ①钻进直接破碎岩石的工具叫钻头。钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃入岩石中。钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破碎井底岩石，井就会逐渐加深。加到钻头上的压力叫钻压，是靠钻柱在洗井液中的重量（即钻柱在空气中的重量减去在洗井液中的浮力后的重量）的一部分产生的。

钻柱把地面上的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面一直延伸到井底的，井有多深，钻柱就有多长。随着井的加深，钻柱也逐渐增长，其重量也逐渐加大，以致于会超过钻压的需要。过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损坏，所以必需将大于钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上，如图20所示。形成钻压的部分钻柱处于受压缩应力状态，被吊悬部分受拉伸应力。当井刚开钻时，由于井很浅，钻柱重量小于钻压，所以井内钻柱全部受压；当井变深，钻柱重量超过钻压需要时。上部钻柱被吊悬而处于受拉状态，下部仍处于受压状态。

钻柱在洗井液中的重量称为悬重，大干钻压需要而吊悬起来的那部分重量称为钻重，亦即：钻压=悬重-钻重井加深的快慢，即钻进的速度，用机械钻速或钻时表示。机械钻速是每小时破碎井底岩石的米数，即每小时进尺数，通常简称钻速。钻时是每进尺lm所需分钟数。

mH （1） T

式中m──钻速，m/h；

H──为时间T内的钻头进尺数，m，T单位为h。

Tmt （2） H

式中 Tm──钻时，min/m；

H──t时间内的进尺数，m；

t──钻进H所用时间，min。

②洗井

井底岩石被钻头破碎以后形成小的碎块，称为钻屑，也常称为砂。钻屑积多会妨碍钻头钻凿新的井底，引起机械钻速下降。所以必需及时地把钻屑从井底清除掉，并携出地面，这就是洗井。

洗井用洗井液进行。洗井液可以是以水、油为基础的悬浮液，也可以是空气或天然气等气体。当前用得最多的是以水为基础的水基洗井液，即粘上分散于水中所形成的悬浮液。也有人把洗井液称为钻井液，但多数人则把各种洗井液统称之为泥浆。用气体洗井时则称为空气钻井。

钻柱是中空的管柱，把洗井液经钻柱内孔注入井中，从钻头水眼中流出以清洗钻头并冲向井底，将钻屑冲离井底，钻屑随同洗井液一同进入井眼与钻柱之间的环形空间，向地面返升，一直返到地面，其流程见图21。

钻屑在地而上从洗井液中分离出来并被清除掉，称为除砂。不含钻屑的洗井液再被注入井内，重复使用。洗井液为气体时则不再回收。

在钻进时，洗井是与破碎岩石同时进行的。为了维持洗井液不间断地循环，就需用泵连续灌注。液体在流经管路时是要损耗能量的，即要克服流动阻力而损耗洗井液所具有的压力。因此，泵的出口压力应较高以维持循环。

③接单根在钻进过程中，由于井在不断加深，钻柱也要及时接长，每次接入一根钻杆叫做接单根。打一口井要接很多次单根。

④起下钻为了更换磨损了的钻头，需将全部钻柱从井中取出，换了新钻头以后再重新下入井中，叫起钻和下钻。一口井要用很多只钻头才能钻成，所以起下钻的次数是很多的。为了提高效率，节省时间，起下钻时不是以单根钻杆为单位进行接卸，而是以二或三根钻杆为一接卸单位，称为立根。立根长度一般为24~28m。为了配合这么长的立根，井架高度一般为41m左右。也可能是其它原因，如打捞落入井中的物件，解决卡钻等工作也需要进行起下钻的操作。

⑤固井一口井在钻凿过程中，要穿过各种性质不同的地层：有的地层岩石坚硬，井眼形成以后可以维持较长时间而不致坍塌；有的地层则很松软、破碎，形成的井壁不稳定，井壁上的岩石极易坍塌落入井内；有的地层内含有高压油、气、水等流体；有的地层强度不高，易被压裂、造成洗井液漏失；有的地层含有某些盐类，会使洗井液性能变坏等等。尽管地层复杂多变，还是得设法将这些地层钻穿，否则无法继续向下钻进。当这些地层被钻穿以后，上述的各种复杂情况有的可能消失，对以后的钻井工作不再造成危害，而有的则继续给钻井工作造成麻烦，也许会形成隐患。为了保护已钻成的井眼和使以后的钻井工作顺利进行，或为生产造成通路，防止各层间串通，应当在适当的时候对井眼进行加固，称为固井。固井的方法是将称为套管的薄壁无缝钢管下入井中，并在井眼与套管之间灌注水泥浆以固定套管，封闭环形空间，隔开某些地层。这就是下套管，注水泥作业。一口井从开始到完成，常需下入多层套管并注水泥，即需进行数次固井作业。

⑥事故处理如物件落入井内，需进行打捞，钻杆断在井内也要打捞；钻柱被卡在井内时则要设法解除卡钻。除落物外，引起井内复杂情况而需要处理的原因多系洗井液性能不符合要求所造成的。

⑦其它作业在钻井过程中要进行钻屑录井、气测井、电法测井以及地层测试；交井以后还可能有射孔、替喷、试油、酸化压裂等项作业。

（二）各种录井方法

1、岩心录井

岩心录井就是在钻井过程中用专门的取心工具，将井下岩石取上来（这种岩石叫岩心）并对其进行分析、研究取得各项资料的过程。岩心是最直观、最可靠的反映地下岩层特征的通过对岩心的分析、研究可以了解下列问题：

①了解岩性、岩相的特征，进一步分析判断沉积环境。

②观察古生物特征，确定地层时代，进行地层对比。

③测定储集层的储油物性及有效厚度，搞清储集层的四性（岩性、物性、电性、含油性）关系。

④研究生油层特征及生油指标。

⑤了解地层倾角、接触关系、裂隙、溶洞及断层发育情况等。

⑥检查开发效果，了解开发过程中所必须的资料数据。

可见，岩心录井可以为制定合理的勘探和开发方案，准确计算储量，采取有效的增产措施，提供可靠的依据，因此，取心工作是石油勘探和开发中重要的一环。我们应当高度重视。

（1）取心原则及取心层位的确定

①取心原则

由于钻井取心成本高，钻进速度慢，钻井技术较复杂，因而不可能在油田勘探开发过程中，对每口井都取心，但为了掌握地下情况，取心又不能过少或不取心，取心应当本着既要提高钻速、降低成本，加速油、气田勘探，又不碍于解决重大地质问题为原则。新探区的第一批探井不取心，以便尽快了解全区的含油、气情况；勘探阶段的取心工作应注意点面结合，充分利用少数取心井，以获得全区地层、构造、含油性等各项资料，开发阶段的检查井视取心目的而定。特殊目的取心井可根据具体情况临时决定。

②取心层位

取心层位的确定原则：

A、主要含油、气层位。

B、预计主要地质界线、岩性标准层、化石层和电性标准层（了解岩性与电性的关系）的层位。

C、具有特殊地质意义的层位，如岩性复杂、层位不清、断层通过层位，油水过渡带等。

（2）提高岩心收获率的措施

取心的关键在于如何提高岩心收获率。岩心收获率=实取岩心长度本次取心进尺100%

（3）

①取心前做好准备工作

现场地质人员应根据设计，结合实钻剖面情况，分析对比，确定设计取心部位的具体取心井段。地质和工程人员共同检查取心工具，并认真丈量取心工具与钻具的长度。作好组织分工及物质准备。

②取心钻进中要采取以下措施

A、准确记录下井钻具，核实井深，每次下钻到底必须校对打入。一般情况下，计算井深与实际情况是相符的，如有不符的现象，分析是否由于以下原因造成：井底沉砂太多，井内有余心；井内可能有落物；计算上有误差；井斜影响。在查清钻具的基础上，消除不符现象，使井深准确无误。

B、仔细观察并详细记录在取心钻进中出现的各种现象，如蹩、跳钻、放空、井漏、蹩泵„„等。在油、气层取心时，应观察有无油、气显示。

C、选择好割心层位是提高岩心收获率行之有效的措施。如割心位置选择不当，岩心收获率会很低，尤其是疏松油砂岩的取心更是如此。理想的割心层位是岩心顶部到底部是一段较致密的地层，卡住岩心（通常讲的“穿鞋戴帽”），提高岩心收获率。一般多选择泥岩或泥质粉砂岩井段为割心层位。具体选择时，应当认真对比本井与邻井资料。

D、保持泥浆性能稳定，应特别注意保持泥浆失水量在5毫升以下，否则泥浆失水量过大会浸泡油层部位的岩心。

E、在取心钻进操作上，不能随意上提下放钻具。根据取心筒长度掌握好取心进尺。起钻时操作要平稳，严禁用转盘卸扣和猛提猛刹，避免甩掉岩心或因岩心爪未卡死而把岩心掉入井内。

（3）岩心录井资料的整理

岩心从井下取出后，要倍加爱护，尽可能保持岩心的完整性，以便提供更多的地质资料。岩心要经过许多步骤，最后整理出较系统的资料。从岩心出筒、岩心丈量、岩心整理、编号、观察描述（内容丰富，主要包括描述颜色、岩石定名、成分、结构、胶结物性质及程度、特殊矿物及化石，缝缝洞洞的发育情况、岩心倾角的测定、断层及接触关系等等）、含油气试验到岩心采样，最后编绘出岩心录井草图。岩心录井工作才算结束。

2、岩屑录井

钻井时，地质人员按照一定的深度间隔和迟到时间，及时地把被钻头破碎的岩屑收集起来，进行观察描述，建立地层剖面，以了解井下地层的变化情况的工作称为岩屑录井。在勘探过程中，为了查明探区含油、气情况，尽快拿下新油田，在一般取心少或不取心的情况下，要获得大量的地层、构造、含油气情况等第一手资料，就必须广泛采用岩屑录井工作方法。岩屑录井具有成本低、简便易行、资料系统性较强并且了解地下情况及时等优点。因此，岩屑录井在油、气田勘探工作中占有相当重要的地位。

（1）岩屑录井的关键

①确保井深准确

井深准确与否是取准资料的关键。要求做到岩屑、气测和钻井工程记录三对口。必须管好钻具，倒换钻具时，及时校核，反复计算；每次接单根及下钻完后都要核对方入，检查井深是否准确，校对方入时，必须以钻具井深为准；在钻井过程中，还须及时校核钻具，如为了解卡，可能将钻具拉长，井深出现误差，解卡后要进行校核。

②准确测量及计算迟到时间

被钻头破碎的岩屑从井底返到地面需要一定时间，即通常所称的迟到时间。岩屑迟到时间是否正确，直接影响岩屑的代表性和真实性。随着井深的增加，迟到时间也将增加。为了使岩屑具有代表性，必须按一定间距测定岩屑的迟到时间。测定岩屑迟到时间有许多种方法，常用的为以下两种方法：

A、理论计算法：理论计算法公式为

V(D2d2) TH （4） Q4Q

式中：

T──泥浆迟到时间，分；

Q──泥浆泵排量，米3/分；

V──井内环形空间容积，立方米；

D──井眼直径，米；

D──钻杆外径，米；

H──井深，米。

用理论计算法求得的迟到时间与实际迟到时间之间有一定误差，前者往往偏小。实际工作中，仅用它作参考，或只在1000米以内的浅井中采用。

B、实测法：实测法是现场常用的方法，简单准确。一般采用比重与岩屑接近，颜色鲜艳的玻璃、塑料片、碎砖块等，在接单根时，将这些实物投入钻杆内。然后开泵，记录开泵时间，再记录实物随泥浆循环返出地面后的时间，两个时间之差就是实物随泥浆循环一周的时间，设为T1；钻杆内泥浆由井口到井底的下行时间设为T2，则实物从井底上返到井口所需时间即求的迟到时间T=T1-T2。

T2也可作理论计算



T2H （5） Q

式中：d──钻杆内径。

其余符号同前公式。

除以上方法外，还有一些方法如利用特殊岩性的地层核实迟到时间也可测定迟到时间。

（2）岩屑录井的一般过程

岩屑返出地面后，地质人员按一定的迟到时间，在振动筛上捞取岩屑，取样间距根据对探区地质情况的了解程度和本井的任务而定，一般是每米取一个样，如遇油、气显示时要加密取样。为保持岩屑的连续性，要求连续捞取。取得岩屑后，经洗、晒（或烤）、把岩屑装成袋，按井深编号，然后进行挑选，逐层描述，描述时要特别注意分辨真假岩屑，描述内容基本与岩心描述相同，但应重点突出，定名准确，对油、气显示层段、标准层、特殊岩性层要着重描述。描述完后，将岩屑装箱，妥善保管。最后将岩屑录井资料整理，绘制岩屑百分比图。岩屑百分比图是建立地层剖面的基础图件，也是分层和卡层的基础。将不同深度的各种岩石百分比，按一定符号、一定顺序和选择好的纵横比例绘在厘米方格纸上，各种岩屑按岩性、粒度等依次排列，将各种岩屑分别连线，便可得出岩屑百分比图（图22）。而后绘制成岩屑录井草图。待电测完后，进行综合解释，最后绘制出单井的地层综合柱状剖面图。

（3）岩屑录井的影响因素

在此主要讨论影响岩屑代表性的因素。岩屑录井虽然及时、简便，但影响因素甚多，使岩屑的代表性受到一定影响，以致影响岩屑录井质量。

①泥浆性能的影响

泥浆性能的好坏，直接影响钻井工程的正常进行，也严重影响岩屑录井的质量。如采用低比重，低粘度泥浆或用清水快速钻进时，井壁垮塌严重，岩屑特别混杂，使岩屑代表性差。在处理泥浆过程中，若其性能变化很大，尤其是泥浆切力小时，岩屑也特别混杂。在正常钻进中未处理泥浆时，泥浆在井筒环形空间中一般形成三带：靠近钻具的一带为正常泥浆循环带，携带并传送岩屑；靠近井壁的地方形成泥饼；二者之间为处于停滞状态的胶状泥浆带，其中混杂有各种岩性的岩屑。当泥浆性能未发生变化时，胶状泥浆带对正常泥浆循环带的影响较小，所以岩屑混染程度较轻，如果突然处理泥浆，性能突然变化，切力变小，破坏了三带的平衡状态，胶状泥浆带中混杂的各种岩性的岩屑进入循环带，而造成岩性特别混杂。当新的平衡建立后，这种混杂才会中止。 ②钻头类型和岩石性质的影响钻头类型不同及新旧程度有差异，破碎的岩屑形态上有差异，比重也有差异，所以岩屑上返速度变化很大。如片状岩屑接受泥浆冲力及浮力的面积大，比重较轻，故上返速度快，d2粒状及块状岩屑与泥浆接触面积小、比重较大，故上返速度慢。由于上返速度不同，直接影响到岩屑迟到时间的准确性，从而影响了岩屑的代表性。

③钻井参数及井眼大小的影响

当钻井参数不变，而井眼不规则时，泥浆上返速度也就不一致。在大井眼处，上返慢，携带岩屑能力差，甚至出现涡流使岩屑不能及时返出地面，造成岩屑混杂；而在小井眼处，泥浆流速快，携带岩屑上返及时。由于井眼不规则，泥浆流速不同，岩屑上返时快时慢，直接影响迟到时间的准确性，并使岩屑混杂不清。当钻井参数改变时，对岩屑代表性影响也很大，排量大，泥浆流速快，岩屑能及时上返；如果排量小，钻压较大，转速较慢，岩屑不能及时上返，使岩屑混杂严重，尤其是排量及泵压变化频繁时更为严重。

影响岩屑失真的因素很多，除上述外，其他还有如岩屑取样方法和处理方法不当；司钻操作时加压不均匀，或者打打停停等都会影响岩屑的代表性，给识别真假岩屑造成困难。

（4）岩屑录井资料的应用

岩屑录井资料经过阶段整理后，编制成岩屑录井草图，其主要应用于以下几个方面：

①进行地层对比

将岩屑录井草图与邻井进行地层对比，目的是系统了解本井地层的岩性和油、气、水层的主要特征及深度，以指导下阶段钻井工作，并可校正地质预告，如实钻情况的与原设计出入较大，应当修改地质设计。

②为电测解释提供地质依据

对探井来说，综合利用岩屑录井草图，可以大大提高电测解释的精度。在砂泥岩剖面中，仅凭电性特征解释油、气层常感到困难，而岩屑录井资料可以提供实际资料，与电测资料互相校核。

③为钻井工程分析事故提供参考

在处理工程事故（如卡钻、倒扣、泡油等）的过程中，经常应用岩屑录井草图分析事故发生的原因、制定有效的处理措施。在进行中途测试、完井作业过程中也要参考录井草图。 ④岩屑录井草图是编绘完井综合录井图的基础

岩屑录井资料不论在碎屑岩地区，还是碳酸盐岩地区，都可以建立起一个比较完整的钻井地层剖面。对碳酸盐岩地区来说，更重要的是利用岩屑中的次生矿物来研究缝缝洞洞的发育情况，据四川地区的经验，根据次生矿物的多少，可判断缝洞的多少；根据次生矿物的晶形，可判断缝洞的发育程度；根据自形晶体矿物的大小，可判断缝洞的大小等。

岩屑录井是钻井地质工作的中心环节，是目前钻进过程中了解地下地质情况及油、气显示的主要手段。以岩屑录井为主的各种录井资料的综合，又是进行地质综合研究的基础。钻井与地质工作者应密切配合做好各种录井工作。

3、钻时录井

地层的软硬直接影响钻进的速度，疏松性软的岩层钻进快；致密坚硬的岩层钻进慢，因此，根据钻进的快慢可以了解地层的情况。表示钻进的快慢可以用钻时和钻速两个不同的概念。钻速是单位时间内所钻的深度，用米/小时表示，钻时是每钻进一米所需的时间，用分钟/米表示。出于地质录井的需要，现场常采用钻时而不采用钻速。根据钻时的变化，既可以帮助我们判断井下地层岩性变化反映地层的可钻性和缝洞发育情况，又能帮助钻井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。

在新探区从井口开始记录要求每米记录一次钻时，在目的层应加密到每0.5米记录一次。老探区的非目的层可1米以上记录一次或不记。但目的层仍须每米记录一次。钻进中如发现有油、气、水显示，应即加密或连续记录以搞清油、气、水层的情况。

记录钻时的方法较多，各地区井队自力更生采用了多种不同的简易记录钻时的方法，如深度面板法，米尺划线法，固定标尺法等。

（1）钻时录井的影响因素

①泥浆性能及钻井参数的影响

泥浆性能对钻时的影响很大，泥浆性能稍有变化，钻时上便有反映，一般泥浆比重低，粘度小、排量大，则钻时低；相反，则钻时高。在地层岩性相同的情况下，若钻压大、转速快、排最大，对岩石破碎效率高，故钻时低；相反，钻井参数选取不当，则钻时高。钻井参数的大小是相对而言，如钻压过大，会出现掉牙轮，或掉钻头，甚至断钻具等；但若钻压过小，会使钻时增大，影响钻进速度。若排量过大，会将井壁冲坏；但若排量太小，泥浆不能很好携带岩屑，使钻时增大。因此，钻井参数应因地制宜，选择得当。

②钻头类型与新旧程度的影响

钻头是破碎岩石的工具，钻头破碎岩石的效果，将直接影响钻进速度。钻头的类型很多，不同类型的钻头，破碎地层的能力不同。如牙轮钻头，一般L型适于钻软地层；M型适于钻中软地层；C型适于钻中硬地层；T型适于钻较硬地层；K型适于钻硬地层。刮刀和鱼尾钻头适于钻软地层。钻头的选择是否合理，直接影响钻时的大小，如不针对地层的软硬选择钻头必然影响钻进速度，使钻时增大。

钻头新旧的程度对钻时的影响也是很明显的，显然在同一地层中新钻头比旧钻头钻进快，钻时低。

③岩石性质的影响

岩石性质由组成岩石的矿物成分、结构、胶结程度等因素决定，不同的矿物成分、结构、胶结程度，岩石性质不同。在某种类型的钻头和一定的钻井参数的情况下，一般疏松性软的地层比致密坚硬的地层钻进快，钻时低。这是利用岩石性质进行钻时录井的主要依据。

④操作技术的影响

司钻的操作技术熟练程度对钻时的高低也有一定影响，经验丰富的司钻送钻比较均匀，能根据地层软硬采取相应措施，钻时的变化就能更好地反映地下地层的较硬程度。如操作技术不熟练，钻时的代表性就差些。

（2）钻时曲线的应用

在钻进过程中，地质人员把记录的钻时数据按井的深度绘成的曲线称钻时曲线（图23）。钻时曲线主要应用于地质和钻井工程方面：

①利用钻时录井定性的判断岩性，帮助解释地层剖面，在砂泥岩分布地区，可以帮助分辨出渗透层，与其它录井资料配合，可以帮助发现油、气、水层。

②判断缝缝洞洞的发育的井段。当钻时突然加快、钻具放空等，说明井下可能遇到了缝缝洞洞，与岩屑、泥浆录井资料配合，可判断是否钻遇缝洞以及缝洞的大小和发育程度等。

③作钻井工程方面，根据钻时录井可以计算纯钻进时间，进行时效分析；根据不同类型钻头对各类岩石的破碎强度以及实际记录的钻时大小，合理选择钻头；根据钻时的突变，推断是否钻遇油、气层，决定工程上应采取的措施。

应该指出，钻时录井资料应用的原则是钻井参数大致相同，或至少在一个钻头钻进时间内，钻井参数变化不大。此外，由于钻时录井的影响因素甚多，必须与其他录井、测井资料配合，才能更好地应用。

4、泥浆录井

泥浆是钻井的血液，它对钻井工程极其重要，它是保证优质、快速、安全钻井的重要因素之一。在钻进过程中泥浆性能常常会发生变化，而这种变化主要是与钻进的岩层性质有关，因此，我们常利用钻进过程中泥浆性能的变化来分析研究井下油、气、水层的情况，以及判断特殊岩性的地层。

（1）对泥浆性能的一般要求

从地质和工程的角度出发，既要搞清地下地层及含油、气情况，又必须正常、安全的生产，为此必须对泥浆性能提出一些要求。泥浆的种类和泥浆性能及其测定方法等已在有关的课程中阐述，在此只谈谈对泥浆性能的一般要求：

①比重

泥浆比重是指泥浆在2O℃时的重量与同体积4℃时的纯水重量之比。调节泥浆比重主要是为了调节井筒内液柱的压力。泥浆比重越大，对井底及井壁的压力越大。在保证平衡地层压力的情况下，要求泥浆比重尽可能低。这样，泥浆性能容易稳定，易于发现油、气层，有利于快速钻进。一般要求比重为1.10~1.25。当钻入易垮塌的地层和钻开目的层以上的高压油、气、水层时，应适当加大泥浆比重，以防止地层垮塌及井喷。而当钻进低压油、气、水层及漏失层时，应减小泥浆比重，减小压差，以免压差过大发生井漏。总之，调节泥浆比重，应做到对一般地层不塌不漏，对油、气层压而不死，活而不喷。

②粘度

泥浆粘度是指泥浆流动时，其内部分子间的摩擦阻力，即泥浆流动时的粘滞程度。其大小常用时间“秒”来度量。一般要求泥浆粘度为20至30秒之间。对于易造浆的地层可以适当小些，而易于垮塌及裂缝发育地层，则可以适当提高粘度，但不宜过高，否则易造成泥包钻头或卡钻、气侵、砂子不易下沉，含砂量增大等，而影响钻速。所以一般地层要求低粘度、大泵量。

③失水量

当泥浆柱压力大于地层压力时，泥浆水渗入地层的现象，称失水，失水的多少叫失水量。一般用毫升表示。要求泥浆失水量一般不超过10毫升。对于易垮塌的地层则要求失水量愈小愈好，并要求严格控制失水量。在钻遇油、气层时也应保持较小的失水量。

④泥饼

泥浆在失水时所形成的胶结状的泥糊叫泥饼。以毫米表示。它的厚度主要取决于失水最的大小，失水量大，则泥饼厚，反之，则薄。当钻进油、气层后，如果失水量大，则泥饼厚，泥浆浸泡时间过长，就会堵塞油、气层，影响油、气产量和完井作业的顺利进行。同时泥饼过厚会使井眼变小，易造成阻塞和卡钻。因此，对泥饼的要求不能过厚，一般要求小于2毫米。

⑤切力

使泥浆自静止开始流动时作用在单位而积上的力，即泥浆静止后悬浮岩屑的能力称为切力。以毫克/厘米2表示。钻井要求初切力（静止一分钟后测得的切力）越低越好，终切力（静止10分钟后测得的切力）宜适当。切力过大，泥浆泵起动困难，砂子不易沉除，钻头易泥包，泥浆易气侵，而终切力过低，泥浆静止时岩屑在井内下沉，易发生卡钻等事故，并给岩屑录井带来困难。一般要求泥浆初切力为0~11毫克/厘米2，终切力为5~20毫克/厘米2。

⑥含砂量

泥浆含砂量是指泥浆中直径大于0.05毫米的砂子的总体积除泥浆总体积的百分数，一般以百分数表示。含砂量越小越好，一般要求小于4%。含砂量大时容易磨损钻具及泥浆泵的零件，会造成泥浆的比重、切力、粘度增加，失水量增大，泥饼加厚，容易引起井下事故。

（2）响泥浆性能的地质因素

影响泥浆性能的地质因素是很复杂的，有时是一种因素，有时是多种因素在起作用。这些因素归纳起来，有以下几方面：

①高压油气侵

当钻穿高压油、气层时，油、气侵入泥浆，造成泥浆比重下降，粘度上升，这就是常说的油、气侵。其原因是由于油或气进入泥浆后，油和泥浆或气和泥浆呈两相流动，互相影响，因此，泥浆流动时，分子间阻力增加，表现为泥浆粘度上升；低比重油、气进人泥浆，使泥浆比重相应降低。

②盐侵

在钻井过程中，若遇到盐水层或含有可溶性盐类，如岩盐（NaCl）、芒硝（Na2SO4 或石膏（CaSO4）等地层时，这些盐类溶于泥浆中，增加了泥浆中的含盐量，使泥浆性能发生变化。例如当钻遇高压盐冰层、岩盐层和含芒硝地层时，这类含钠盐地层的溶解度大，便发生钠盐侵入淡水泥浆，由于Na+浓度增加，开始时使其粘度和失水量增大。如盐侵严重时，后来使粘度反而降低，失水量显著增加。又如钻遇含硫酸钙的地层时，可能发比钙侵而使泥浆粘度和切力急剧增加，有时甚至使泥浆呈豆腐块状，失水量亦随之上升。

③砂侵

砂侵主要由干粘土中原来含有的砂子及钻进时岩屑中的砂子侵入泥浆而在地面净化系统未沉除所致。含砂量多，则影响泥浆比重、粘度和切力增大，而减少泥浆携带岩屑的能力，同时对泥浆泵及循环系统也有磨损。

④粘土层

钻进粘土层或页岩层时，因地层造浆而使泥浆比重、粘度增高。通常是加水稀释或加降粘剂，以降低比重和粘度。

⑤漏失层

当钻遇裂隙发育的地层或溶洞发育的碳酸盐岩地层，或不整合面，或断层破碎带，或疏松的砂砾岩地层时，常容易发生井漏，漏失对安全钻进影响很大。当泥浆比重过高，钻进低压油、气层时，泥浆大量漏入地层会把气流的通道堵死，甚至压死油、气层，对油气田勘探、开发极为不利，漏失严重时，应根据发生漏失的地质条件，采取适当的堵漏措施。 ⑥地温

地层的温度随深度增加而升高，平均加深100米，温度增加摄氏3度左右。经验证明，温度对泥浆性能影响很大，尤其是深井，例如井深5000米，井底温度可达170~180℃。高温一方面会使粘土颗粒进一步分散，同时会引起某些泥浆处理剂的分解，降低了粘土和处理剂的水化作用，使泥浆性能发生复杂的变化，难以正常钻进。因此，必须进一步研究解决在高温、高压、高矿化度的情况下，如何保持泥浆稳定、优质的问颗。

（3）泥浆录井资料的应用

①在整个钻井过程中，保持良好的泥浆性能，以保证安全、快速钻进是钻井工程人员的职责。泥浆录井资料可以为工程上分析泥浆性能变化提供依据。当钻遇油、气、水层时，更应注意泥浆性能的变化，及时处理，防止井喷或井漏事故发生。如油、气、水层压力高时，则需要提高泥浆比重，降低粘度和失水量，做到既不压死油层，又不造成井喷事故。提高泥浆比重。加入加重剂。用量可按下式计算：

（缺公式）（6）

式中：G──将泥浆比重由γl提高到γ2时，每1方原浆中应加入的加重剂用量，吨； γ──加重前泥浆（原浆）比重；

γ2──加重后泥浆比重；

γ3──加重剂比重。

当钻开油层时，应采用的泥浆比重用下式计算：（缺公式）

式中：γ──泥浆比重；

P──油层中部压力，大气压；

H──油层中部深度，米；

α──安全系数（一般采用0.05~0.1）。

②测定泥浆性能的变化，可以帮助判断油、气、水层的位置。因为泥浆在不断循环的过程中，各种不同的液体，如油、气、水不断侵入到泥浆中而使泥浆性能发生改变。钻遇不同流体和岩层时，泥浆性能变化见表1。

用时，还需作具体分析。

③计算油气上窜速度。在钻井过程中，当钻穿油气层后，因某种原因，需要起钻，而到下次下钻循环泥浆时，泥浆槽面常见到油花、气泡，这是油气侵的现象。它说明井下油、气层压力大于泥浆柱压力，在压差作用下，油、气侵入泥浆并向上部流窜，这种现象称为油气上窜（图24）。在单位时间内油气上窜的距离称油、气上窜速度，以米/小时表示。油气上窜速度是反映井下油、气层能量大小的标志。如果油、气上窜速度很慢，说明泥浆比重过大，有可能把油、气层压死，如果油、气上窜速度很快，说明泥浆比重过小，应适当加重，并注意防喷。油、气上窜速度越大，说明油、气层能量越大，反之、则越小。在一定泥浆柱压力的条件下，油、气上窜速度的大小反映了油、气层能量的大小。因此，在现场准确地计算油、气层上窜速度，对调节泥浆比重大小，了解油、气层的能量有重要的参考价值。若井下有多层油、气层存在，下钻应分段循环泥浆，求得各层油、气上窜速度，计算公式如下：

迟到时间法

hH(T1T2)t （8） UT0

容积法

H

UQ(T1T2) （9） T0

上两式中 U──油、气上窜速度，米/小时；

H──油、气层深度，米；

h──循环泥浆时钻头所在井深，米；

t──钻头所在井深的迟到时间，分；

Tl──见到油、气显示的时间，分；

T2──钻至h深度后的开泵时间，分；

T0──井内泥浆静止时间，小时；

Vc──井眼环形空间每米理论容积，公升/米；

Q──泥浆泵排量，公升/秒；

迟到时间法比较接近实际情况，是现场常用的方法。在钻遇两压水层时，也可以用上两公式计算。

④钻进油、气、水层时泥浆录井资料的收集

钻进油、气、水层时，由于油、气侵或水侵，泥浆性能发生变化，进入泥浆中的油气、水随泥浆返出井口，呈现出不同的状态和特点，如呈油花、气泡等，这是油、气、水层的直接显示。并且当泥浆柱压力失去平衡后，还会造成井喷和井漏，因此，当钻进油、气、水层时，要特别注意油、气、水显示和井喷、井漏资料的收集。

（三）完井总结图与完井报告的编制

井完钻以后，必须全面、系统地整理和分析在钻井过程中所取得的各项资料，综合判断地下地质情况和油、气、水层，编制完井总结图和编写完井报告。

1、编制完井总结图

完井总结图展示了一口井的地质录井资料和主要测井资料，恢复了井孔的地层剖面，并对油、气、水层作了综合解释。它是钻井地质总结的主要成果图件。其编制内容和格式各地区各油田虽略有不同，但基本上是一致的。常用的深度比例尺是1:500。岩心、岩屑、钻时、泥浆、气测等录井资料都要画在图上。测井资料通常只画对比曲线和井径曲线，其他曲线则视各地区具体情况与要求而定。钻过碳酸盐岩剖面的井，多把放射性测井曲线画上。各种曲线要安排合理，选好横向比例尺，避免曲线之间交错过多。深度误差一般不能大于0.5米。当横向比例和基线需要移动时，必须在相应衔接深度处加以注明。相邻两曲线应该用不同线条区别开。图的下端以完井深度封底。在编制完井总结图中，应解决好以下几个问题：

（1）确定分层界线

分层界线应以1:500标准曲线的2.5米（或1米）底部梯度曲线和自然电位曲线为主，来划分各层的顶、底界。必要时也参考组合测井中的微侧向、微电极等曲线。对一些特殊岩性层和有意义的薄层，标准曲线不能很好反映出来时，可根据微电极或微侧向曲线划分层界，对电测解释的油、气、水层，要根据测井解释成果表提供的数据画在剖面上，并应与油气水层综合数据列在一起。油层中的薄夹层，小于0.2米的可不必画出，大于0.2米者可画成0.5米。

对于碳酸盐岩地层剖面的分层界线，则应以侧向测井和放射性测井曲线、井径曲线为主，并参考声波时差、及岩屑录井等资料进行综合分析后确定。

（2）确定岩性

确定井孔剖面的岩性，不可孤立进行，要参考相邻井的岩性和分层情况。岩性确定必须以岩心、岩屑为基础，其他资料只作参考。把录井剖面中岩性与曲线相符的层次，逐一画到完井综合剖面上去。对于与曲线不符的，需要对比相邻井的剖面和查看该层上、下岩屑中的代表岩性，对原有解释作适当的修改。确定岩性时，一般单层厚度如果小于0.5米，可以不进行解释。但是对标准层及其他有意义的特殊岩性层，即使厚度小于0.5米，也要扩大到0.5米进行解释。

（3）油气水层的识别

各种地质录井和测井资料都有不同程度的局限性。为了更可靠地判断油、气、水层，应该收集有关的各资料进行综合解释。综合解释必须以岩心、岩屑、井壁取心、钻时、气测、槽面油、气显示等第一性资料为基础，同时结合测井、分析化验等资料，做出合理解释。要重视岩心和岩屑录井时所定的含油级别，但不能简单地把含油级别高的统统定为油层，把含油级别低的全部当作非油层。事实证明，含油级别高的不一定是油层，含油级别低的也不一定就不是油层。泥浆录井中无油气显示及显示程度的好坏，也可以有多种原因引起，它与地下有无油气层和油气层能量大小或油气多少并无直接关系。

2、完井地质报告

完井地质报告是一口井钻完后的文字总结。报告主要包括以下内容中：

（1）序言

简明扼要地阐述该井钻井过程，录井工作的概况，资料的可靠程度及基本经验教训等。

（2）地层简述

本井钻穿地层层序、井深、厚度、各组段地层的主要岩性，可供对比的标准层和标志层特征，以及与邻井、邻区的对此情况。有些内容可以列表说明。

（3）油气水显示情况

首先，按深度顺序将发现的油、气、水层的各种原始资料及解释情况进行分级描述，如分为主要油气层及次要油气层。将油（气）层岩性、各种录井显示，测井解释结果等详细叙述，做出有科学根据的评价。

（4）试油、气层位盘见

主要是提出供试油、试气的层位、井段、厚度，同时提出完井方法及试油方法和步骤。

（5）总结与建议

应针对主要问题进行总结。如对本井的地层、构造、油气层和其它有待讨论的问题，进行专题论述。要以充分的事实，论证过去结论中的正确与错误，并阐明新的认识，提出切实可行的建议。

（四）探井地质设计

在油、气田勘探过程中，无论是采用地面地质调查还是地球物理勘探的方法，对于地下地质情况的认识，只能限于推论阶段。地下地质情况究竟如何？有无油、气藏存在？只靠地面勘探是不能作回答的，还必须通过钻井，取得实际资料，经过综合分析研究，才能证实有无油气存在。

钻井地质工作的任务是在钻井过程中取全取准各项资料、数据、为油气田的勘探和开发提供可靠的第一性资料，各项地质录井工作质量的好坏，将直接关系到能否迅速查明地下地层、构造及含油、气情况，影响油气田勘探速度和开发效果。因此，钻井地质工作是整个油气田勘探开发过程中的一项非常重要的工作。作为钻井工作者，应当与地质工作者一道为油气的勘探和开发共同出力。

钻井地质工作内容主要有以下五个方面：

（1）探井地质设计的编制；

（2）钻井地质录井和测井资料的收集；

（3）中途测试资料的收集；

（4）与地质有关的工程数据的收集，如固井数据及固井质量检查等；

（5）各项录井资料的综合整理及钻井地质总结的编制（包括试油层位的选择）。

本部分只介绍钻井地质设计剖面的编制及各项录井，测井资料的收集整理以及中途测试工作，其他内容省略。

在一个新探区，为了迅速发现油、气藏，及时扩大勘探成果，需要编制一个钻探的总体设计。在总体设计中规定了勘探总任务，作全区勘探的程序与方法、井别、井位部署等。探区内每口井在开钻前都必须作出该井的钻探设计，以指导该井的钻探工作。一口井的地质设计是根据区域勘探的总体设计，应用地面地质、地震资料、邻井钻探资料，综合分析后编制而成的。一口井的钻探设计，一般分为地质和钻井工程两大部分，探井设计地质部分应包括以下内容：

（1）井位指地现位置、构造位置、井位座标；

（2）井别指本井是探井或是生产井或是别的类型的井；

（3）预计完钻层位及井深；

（4）钻探目的和任务；

（5）钻遇地层及各层岩性特征；

（6）预计含油、气、水层位及其深度；

（7）设计取心层位及取心长度；

（8）各项录井、测井资料的要求；

（9）故障提示：指钻井过程中可能发生故障或事故的层位、井段；

（10）地质施工设计表。

钻探设计中的工程部分，主要根据探井地质设计进行编制，即是根据该井的钻探目的、任务、地层特征以及预计含油、气、水层的情况，结合钻井设备性能编制而成的。

1、探井地质设计的依据

在一个构造上第一口探井的钻井地质设计主要根据本区及邻区的地层、构造及含油、气情况进行设计。

在一个构造上进行钻探之前，一般都要经过地面构造细测或详查以及地震勘探工作，了解地面构造与地下构造的圈闭情况及上、下构造的符合性，并绘出地形地质图、标准层或目的层顶面（或底面）构造图，若缺少地面实测构造图，应以地震构造图为主要依据，正确选择井位。构造资料是正确设计地层剖面的主要依据之一。

除构造方面资料外，还需要根据本构造地层出露情况、收集盆地边缘出露的（即本井设计钻遇的）地层剖面，特别要注意收集邻区完钻井地层剖面。

邻区或邻井的钻井地质、技术条件的资料也是地质设计不可少的依据。这些资料包括油，气、水层的显示和压力情况，尤其是异常高压的地层、特殊地层或地段（如断层带、特别坚硬的地层、易坍塌，易泥包的地层、石膏层、盐岩层及造浆地层等）以及其他有关影响钻井技术条件的地质资料。

根据以上的资料，便可进行地质设计。在编制设计之前，地质人员必须亲自到现场，核实井口出露层位及该层的出露厚度，并对井位进行实际测量，准确地测出其座标和地面海拔高度。

2、探井地质设计的编制步骤

对于区域勘探，探井的钻探目的是，了解探区深部地层的含油、气情况，寻找含油层系；建立地下地层剖面、了解生、储、盖组合及分布情况、了解区域岩性、岩相的变化；取得有关地球物理参数，为物探资料解释提供依据。

对于边勘探边开发的油气田，设计探井任务时要考虑生产情况，如气田生产井不宜多，应精选井位，兼顾生产。设计下部预计油层的探井，应兼顾上部油层的生产。

探井地质设计编制步骤如下：

（l）探井地质剖面的设计

设计新探区第一口探井时，只有根据邻区或区域露头资料结合本构造地震资料进行仔细分析对比，确定设计井的地层厚度、岩性。特别要利用通过设计井的地震剖面图（图25）及有关各组系地层的等厚图、岩性、岩相图，确定出本井所钻遇地层的顺序、深度、厚度，各层岩性特征及可能的含油、气、水层层位。若有断层，则应确定出断层层位及断距。

0 0.5 1公里

上图为××凹陷通过设计探井的一条南北向地震剖面。要在桩号30与35之间设计新探井。根据钻探目的，要求钻穿老第三系渐新统沙河街组完钻。根据地震剖面的对比，沙河街组相当于地震标准层T6，从图可知完钻井深约为3000米，其它各层深度分别为： 0~200米为第四系平原组（Qp）

200~1300米为第三系明化镇组（Nm）

1300~1850米为第三系馆陶组（Ng）

1850~2180米为第三系东营组（Ed）

2180~3000米为第三系沙河街组（Ea）

当设计井为详探井或探边井时，首先根据构造图及已完钻井资料作通过设计井的构造横剖面图（图26）。由完钻井1、2、3、4井的实际资料向5、6号设计井推测岩性和厚度。应考虑到构造位置不同，其岩性和厚度的变化。5、6井的分层深度可以从横剖面上确定，而岩性及油、气、水层位置可与邻井对比确定。

图7-2××一××构造横剖面图

（2）根据钻探目的和任务，确定目的层和完钻井深

应根据邻区或区域勘探资料，在设计剖面上指出有利的生、储、盖层系的井段，以可能的储集油、气层为钻探的目的层。一般应尽钻机设备的最大能力，钻穿尽可能多的有利的生、储、盖组合的目的层。

探井的完钻井深主要根据钻探目的层的深度而定。预探井井深的设计，一般根据邻区或区域地层剖面的岩性、厚度资料，结合通过设计井位的地震剖面来确定，详探井井深由邻近已完钻井的目的层井深资料，结合设计井所处的构造位置，推算完钻井深。考虑到地层厚度、倾角的变化及地震资料解释精度的影响，设计井深时应附加5~10％的后备深度。

（3）根据钻探目的和任务，确定取心层位及各层取心长度

（4）地层预告

根据各层岩性特征及含油、气、水层的资料，作出地层预告及对洗井液性能的要求，特别应注意惜鉴邻井的钻探经验。如松软泥岩易发生沉包铀认、易造浆、易垮塌；松散砂砾岩勿坍塌、漏失；含砂量增大，易造成沉砂卡钻；坚硬地层易跳钻、蹩钻造成掉牙轮；灰岩的溶洞功裂缝发育可能发生井漏与井喷；盐水层会破坏泥浆性能；高压油、气、水层易井喷等等。现场地质、钻井、泥浆人员应共同协作配合，制定出防止井下事做的措施。

（5）对地质录井及测井工作提出具体要求

设计结果，应交出探井设计书（包括工程、地质全面设计成果），地质施工设计表、构造横剖面图、附井位的构造图等。

为了更好地完成任务，在钻前必须向全队职工进行技术交底，特别是要把本区的勘探形势、地质情况、本井的钻探目的任务、完钻井深以及本井预计钻遇油、气、水层的深度和压力，本井钻进中可能遇到故障的层位、深度等作地质交底，建立录井工作制度，使全队职工明确任务，共同努力，优质、安全、快速地完成任务。

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