综合录井技术 (2).ppt

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1、综综 合合 录录 井井绪绪 论论 综合录井系统的构成与特点综合录井系统的构成与特点第一节第一节 岩层可钻性信息及其应用岩层可钻性信息及其应用第二节第二节 钻井液信息及其应用钻井液信息及其应用第三节第三节 随钻测量信息及其应用随钻测量信息及其应用一、综合录井地位和作用1.1.1.1.全方位收集地质与钻井工况信息全方位收集地质与钻井工况信息全方位收集地质与钻井工况信息全方位收集地质与钻井工况信息 油气钻探是由钻井工程为作业主体，配置有钻井液、井控、测井、中途测试、录井、试油等诸多的井筒服务技术部门。录井是钻探的信息中枢，钻井作业中各种状态及钻遇地层的各种信息都汇集在录井提供的信息中，钻井工程需要按

2、录井传送的信息不断地变动运行参数，以确保油气层的发现和安全快速钻进。钻井过程中，依据井下情况，要调整钻井液的特性，其依据是录井提供的监测信息。至于中途测试或试油作业的层位和深度就更离不开录井信息。测井原本是检测钻开井身剖面地质性质的技术，但需要在起钻后作业，此时裸眼层面已受到钻井液污染，故常收集录井信息以使其解释可靠。综上所述，录井的信息中枢地位是不容置疑的。2.2.比较准确地预报油气层比较准确地预报油气层 油气钻探的目的就是寻找油气层，人们总希望在钻遇油气层前有个预报，以便做好技术准备，取全取准油气层的诸多信息和化解可能发生的风险。现代综合录井系统在检测泥砂岩剖面上的盖层技术比较成熟，特别是

3、具有超压特征的盖层。“超压检测”和“盖层检测”在一定程度上具有一致性。由于称作超压检测，使人们直接联想的是高压地层，而没有和油气藏的盖层联系起来。因此，人们对它的重视不够。其实在录井中，每个油气层的盖层都有明显信息特征。综合录井通过检测到的这些信息特征可实现“将要钻遇油气层”的预报。3.3.3.3.及时获取油气层的信息及时获取油气层的信息及时获取油气层的信息及时获取油气层的信息 气体检测系统是提供钻遇地层含油气水情况的设备，单独使用气测仪检测油气藏信息的局限性在于它不能绘钻井施工提供钻井风险征兆的信息，特别是井涌、井喷先兆信息。在这种条件下，钻井不得不采用更加“安全”的施工参数钻进，通常是井下

4、钻井液的压力大于地层孔隙压力，这就限制了地层气体进入井筒，从而导致地面气显示微弱。这样气测仪就难以发挥检测油气的功能。在使用综合录井技术的条件下，情况则大不一样，录井不仅可以提供井涌信息还可以检测盖层的钻遇，这样，钻井施工具有安全感。当钻开可能油气层 l一2m，综合录井就可提供可能钻到储油的渗透层信息。尽管还不能立即确定是否为油气层，但可以采取停止钻进转为地质循环的措施，等待井底钻井液返出地面井口，检测钻井液携带出来的气体和岩屑信息，判断新钻遇地层油气层或水层。4.4.4.4.为钻井安全和保护护航为钻井安全和保护护航为钻井安全和保护护航为钻井安全和保护护航 在钻井施工中，往往有险情发生，为排除

5、这些险情，及时提供相关信息极为重要。综合录井可提供这方面的信息，以便较早地采取措施排除风险，如井涌、井漏、钻具遇卡遇阻、掉落钻具、钻杆刺漏、钻头泥包等险情。保护井眼地层环境是科学钻井的重要课题，地层污染主要源于钻井液参数钻井液密度过高或过低。发生较重的井漏对油气层将产生破坏性污染。不仅可能报废这口探井，还可能漏掉一个油田。有这样一口探井，该井钻穿盖层后进尺两米，综合录井就发现了油气层存在，接着进行中途地层测试，获日产油400t、气910m的高产油气流。完钻后综合录井撤出井场，改由钻杆进行完井测试，由于撤掉了综合录井信息监测系统，测试作业者不得不采用保守的钻井液参数作业，加重了钻井液密度造成井漏

6、，测试一年没有见到油气。这口井花费数千万元得到一个“谜”见油不出油。使得这个油田的发现推迟了一年多。（1）钻时实时监控：在钻井过程中实时采集大量数据，进行实时记录曲线和进行屏幕显示，可以监督作业部门按照设计进行施工。同时在发现参数出现异常的情况下，及时作出判断和进行现场处理。（2）优化钻井参数，提高机械钻速：指导选择合理的钻井参数、钻井液性能、水力学参数。以前的参数选取主要靠经验，而综合录井系统提供的计算机软件系统可以根据钻头的使用情况结合地层岩性特征及时进行参数的优化设计，以实现科学钻井，缩短钻井周期。（3）地层压力监测：如dc指数法、Sigma法、泥页岩密度法、C2/C3比值法、（4）利用

7、随钻测量技术为定向井、水平井服务二、综合录井的技术特点1.随钻性 综合录井伴随钻井进行监测，提供相关信息，因此要求录井不停顿连续地随钻监测。这个特点要求录井设备必须具有较高的长期稳定性。2.实时性 在录井技术中，“实时”意味着“现场立即处理”。综合录井技术具有很强的实时性：信息变量实时采集，实时解释和信息实时传送到用户面前。3.技术多样性 综合录井涉及到地质学科、钻井工程学科、电子技术(含计算机)学科、地球化学学科等。目前，由于定向井和水平井技术的发展，地球物理学科的测井技术向录井渗透，构成录井技术的 MWD子系统。采集工具采集工具1 1采集工具采集工具2 2采集工具采集工具3 3采集工具采集

8、工具n n数数据据处处理理与与解解释释数数据据采采集集及及预预处处理理输输出出系系统统三、综合录井系统构成（一）信息收集1.1.钻台上的相关部位钻台上的相关部位钻台上的相关部位钻台上的相关部位反映岩石可钻性、判别钻探工况反映岩石可钻性、判别钻探工况反映岩石可钻性、判别钻探工况反映岩石可钻性、判别钻探工况 钻井工程信息（大钩负荷、大钩高度、转盘转速、扭矩）钻井工程信息（大钩负荷、大钩高度、转盘转速、扭矩）钻井工程信息（大钩负荷、大钩高度、转盘转速、扭矩）钻井工程信息（大钩负荷、大钩高度、转盘转速、扭矩）2.2.循环钻井液通道上循环钻井液通道上循环钻井液通道上循环钻井液通道上判断地层压力、确定流体

9、性质、检测含判断地层压力、确定流体性质、检测含判断地层压力、确定流体性质、检测含判断地层压力、确定流体性质、检测含气特征气特征气特征气特征 钻井液循环动态（流量、立管压力、套管压力、钻井液体积）钻井液循环动态（流量、立管压力、套管压力、钻井液体积）钻井液循环动态（流量、立管压力、套管压力、钻井液体积）钻井液循环动态（流量、立管压力、套管压力、钻井液体积）钻井液性质信息（密度、温度、电阻率）钻井液性质信息（密度、温度、电阻率）钻井液性质信息（密度、温度、电阻率）钻井液性质信息（密度、温度、电阻率）地层气体信息（含气量、烃类气体含量、气体组分）地层气体信息（含气量、烃类气体含量、气体组分）地层气体

10、信息（含气量、烃类气体含量、气体组分）地层气体信息（含气量、烃类气体含量、气体组分）3.3.靠近钻头的钻铤中靠近钻头的钻铤中靠近钻头的钻铤中靠近钻头的钻铤中钻井地质导向、及时确定地层特性钻井地质导向、及时确定地层特性钻井地质导向、及时确定地层特性钻井地质导向、及时确定地层特性 井身状态（方位、斜度）井身状态（方位、斜度）井身状态（方位、斜度）井身状态（方位、斜度）随钻测量（随钻测量（随钻测量（随钻测量（MWDMWD）信息地层物理特性（伽马、电阻率、声波速度）信息地层物理特性（伽马、电阻率、声波速度）信息地层物理特性（伽马、电阻率、声波速度）信息地层物理特性（伽马、电阻率、声波速度）随钻地震（随

11、钻地震（随钻地震（随钻地震（SWDSWD）信息（信息（信息（信息（VSPVSP、井间地震）井间地震）井间地震）井间地震）系统调校：对原始测量变化进行刻度校正系统调校：对原始测量变化进行刻度校正初始化初始化 ：配置系统初始化变量：配置系统初始化变量深度跟踪：将井深调整为井下柱总长度深度跟踪：将井深调整为井下柱总长度状态识别：确定坐卡、钩吊、钻进、起下钻等状态识别：确定坐卡、钩吊、钻进、起下钻等（二）数据预处理l.l.调调校校：录井系统安装后，必须对原始测量变量进行刻度调校，以保证数据采集的变量数值的精度。调校的做法是测量各个变量的实际值，读出数据采集系统显示的计算值，这样的对应值要有多组(即多点

12、)即可算出相邻两个调校点间的校正系数。一般而言，调校点数越多越准确，调校点数的选择视原始测量变量刻度的可靠程度和其在录井中的重要性而定。2.2.初初始始化化：为实现综合录井对油气钻探的监测，不仅需要几十个原始测量变量，还需要钻井工程作业的若干相关参数。例如钻井钻具各件的长度、内外直径等这些参变量都是计算派生的信息 变量(如钻压)的依据。这些参变量需要输入到录井系统中，通常称为系统初始化，有时也称“配置记录”。数据四点调校Al、A2、A3、A4是按顺序的点。AlA2，A2A3，A3A4组成三个直线段，它们决定的直线方程各为：VV1：Wk12V十b12=0.0196V 十 0.3922 V2VV3

13、：Wk23V十b23=0.0189V 十 1.9587 V3V：Wk34V十b34=0.0217V 一 6.9564 数据采集系统处理器将存储三组调校参数：VV1：W k12=0.0196 b12=+0.3922V2VV3：W k23=0.0189 b23=+l.9587V3V：W k34=0.0217 b34=-6.9564调校的实现过程调校的实现过程3.3.3.3.深深深深度度度度跟跟跟跟踪踪踪踪：在录井系统中都设有井深跟踪模块，每接一次单根(或立柱)，调整一次深度，把井深调整为已下井钻往总长度。跟踪井深需要一个钻柱组合各钻具长度的数据资料。要求在下钻前，钻具须有钻井工程和地质录井共同丈量

14、长度并编上顺序号。钻具组合长度输入到数据采集系统中，该系统可以随钻具下井每接卸一次，显示一次井下钻柱总长度，录井检测到的深度要跟踪的就是井下钻柱的总长度。这里要强调的是钻井施工必须严格按顺这里要强调的是钻井施工必须严格按顺序接单根，如有改动应通知录井作业者，否则将会造成录井深度的错误，从而引起录井信息变量在一井段上失去准确性。4.4.4.4.状状状状态态态态识识识识别别别别：钻井作业中有各种状态出现，如坐卡、钩吊以及钻进、划眼、起下钻等状态。录井系统是靠井场测量工具检测得到变量值并自动传输到数据采集系统中，经处理而把状态识别出来。另外，这些状态是引导数据处理计算机启用不同子程序的重要依据。（三

15、）数据处理系统设置与管理数据存贮、编辑、备份设计信息输出格式、绘图信息传输第一节 岩石可钻性信息及其应用 1.钻时：（ROP）钻时是表示岩层可钻性的重要参数之一，但是影响钻时的因素非常多，包括 岩性；钻井工程参数，如钻压、转盘转速、泵压和泥浆排量；钻井液性能，如密度和粘度；钻头类型和磨损程度等。如果我们把影响钻速的机械因素忽略不计，那么我们可以得到一个仅仅反映岩层可钻性的变量。测量信息变量测量信息变量大钩高度、大钩负荷、转盘转速大钩高度、大钩负荷、转盘转速计算信息变量计算信息变量钻时、钻压、钻时、钻压、d指数、指数、dc指数指数 2.d 指数 钻速与转盘转速成正比，钻压的增加和钻头直径的减少将

16、导致钻速的增加，这些都是钻井机械因素机械因素对钻速的影响，如果我们从式(24)中解出过，并且使用常用的变量单位，可得d指数的表达式为：ROP钻速，mmin；WOB一一钻压，kN；RPM转盘转速，r/min B钻头磨损系数；D钻头直径，mm；d与岩层有关的可钻性指数。3.dc 指数 d 指数抵消了机械因素对钻时的影响，事实上循环钻井液也对钻时有影响。当循环钻井液作用井底的压力增大时，将使钻时增大，从而使理指数的值增大。为抵消钻钻井井液液因因素素的影响，在理指数表达式中乘一个与钻井液有关的因子，这样的d指数称为校正d指数，用dc表示：H为上部岩层孔隙静水密度，ECD为循环钻井液等效密度。由于H和E

17、CD同一单位，且ECDH，因子HECD是小于l的一个数，dcdc指数研究岩性的优越性指数研究岩性的优越性 如如果果钻钻井井机机械械因因素素和和循循环环钻钻井井液液因因素素都都保保持持不不变变，dcdc和和及及ROPROP都都反映岩层可钻性的变化。反映岩层可钻性的变化。例例如如：设设钻钻压压 WOBWOB100kN100kN，钻钻头头直直径径D D219mm219mm，转转盘盘转转速速20r20rminmin，磨磨损损系系数数 B Bl l，校校正正系系数数 H HECDECDl l，则则ROPROP与与dcdc指指数数的的关关系系如表如表2 24 4所示。所示。钻时钻时ROPROP，min/m

18、min/m 5 5 10 10 40 40 校正校正d d指数指数 0.820.82 1.00 1.36 1.00 1.36 假设钻遇同一地层，且除转盘转速外，其他因素保持不变。当转假设钻遇同一地层，且除转盘转速外，其他因素保持不变。当转盘转速为盘转速为20r20rminmin，钻时为钻时为20min20minm m，转盘转速提高到转盘转速提高到40r40rminmin，那么钻时必然会减小，为那么钻时必然会减小，为10min10minm m左右。这表明钻时变量受机械因左右。这表明钻时变量受机械因素的影响。可以通过计算证明，这种情况下，素的影响。可以通过计算证明，这种情况下，dcdc指数不会变化

19、。这指数不会变化。这就说明了用就说明了用dcdc指数研究钻遇地层性质的优越性。指数研究钻遇地层性质的优越性。二、利用可钻性信息识别岩性 1.1.岩屑录井判别岩性的的不足之处岩屑录井判别岩性的的不足之处（1 1）实实时时性性差差，从从钻钻穿穿地地层层到到岩岩屑屑返返出出地地面面，需需要要一一个个上上返返时时间间，在在这这个个时时间间内内，钻钻头头可可能能又又前前进进了了数数米进尺。因此用它引导钻头钻进其时效性很差；米进尺。因此用它引导钻头钻进其时效性很差；（2 2）现现代代钻钻进进速速度度较较快快，不不同同地地层层的的岩岩屑屑或或因因钻钻井井液液在在环环空空索索流流作作用用或或因因井井壁壁落落屑

20、屑造造成成不不同同地地层层的的岩岩屑屑混杂，因而难以分辨新钻地层的岩屑；混杂，因而难以分辨新钻地层的岩屑；（3 3）不同岩层分界面的深度位置难以把握。）不同岩层分界面的深度位置难以把握。录录井井系系统统提提供供的的岩岩层层可可钻钻性性信信息息变变量量，其其实实时时性性好好，当当钻钻遇遇到到岩岩性性有有差差别别的的地地层层时时，立立即即就就反反应应在在可可钻钻性性信信息息变变量量上上，通通常常钻钻穿穿新新岩岩性性地地层层不不足足两两米米即即可可确定新地层的钻遇。确定新地层的钻遇。2.2.岩石可钻性信息与岩性的关系岩石可钻性信息与岩性的关系岩层可钻性信息变量dc指数、实时钻时和扭距。泥砂岩的可钻性

21、特征 （1）泥(页)岩层：可钻性较差，其dc指数值偏大，而扭矩小且稳定少变。砂岩层可钻性较好，dc指数小，而扭矩较泥岩层略大。（2）渗透性好的砂岩：其dc指数更小一些，故在钻进中出现dc指数减小，通常钻人新地层 1m时，其实时钻时有较小值。实时钻时变量值更新快，应提高警觉，确定是否钻遇含油气地层。若要确定钻开砂层的准确界面位置，查看录井图上的实时钻时变小的深度位置即可。其它岩性的可钻性信息特征其它岩性的可钻性信息特征（1）砾岩层：其扭矩特征明显，表现较大幅度的振荡，钻台上将有跳钻现象发生。（2）断裂带：扭矩也会变大，并伴有振荡，但是振荡频率远较砾岩的频率低。（3）石膏层和岩盐层：dc指数偏大，

22、但扭矩较稳定。当钻人这种岩层的深度较大时，可能会由缩眼而造成扭矩增大，甚至卡钻。（4）灰岩层的dc指数较大，扭矩较小且平稳，当钻到裂缝发育的灰岩时，实时钻时和扭矩极不稳定（钻井上叫鳖跳钻），甚至有接近零的钻时信息出现(钻井上叫放空)。三、利用岩石可钻性信息预报储层三、利用岩石可钻性信息预报储层1.1.检测原理检测原理厚层泥岩的欠压实作用形成异常压力厚层泥岩的欠压实作用形成异常压力 盖层的封闭机理：物性封闭、异常压力封闭、烃浓度封盖层的封闭机理：物性封闭、异常压力封闭、烃浓度封闭。闭。物性封闭是指依靠盖层岩石的毛细管力对油气运移的阻止作用。因此，也可称之为毛细管力封闭，也有人称为薄膜封闭（Wat

23、ts,1988)。许多盆地的油气藏分布与盖层异常高压力（超压）有关。所谓异常高流体压力是指地层孔隙流体压力比其对应的静水压力高。这种依靠盖层异常高孔隙压力而封闭油气的机理称之为流体压力封闭，简称超压封闭。所谓烃浓度封闭是指具有一定的生烃能力的地层，以较高的烃浓度阻滞下伏油气向上扩散运移。这种封闭主要是对以扩散方式向上运移的油气起作用。正常压实泥(页)岩的孔隙压力系指孔隙中流体的压力。假设上部为“开放”系统，岩层的孔隙压力只与地层孔隙流体的密度和流体高度有关，而与泥(页)岩颗粒密度无关：ph=10-3HgDep 正常压实的孔隙流体压力正常压实的孔隙流体压力欠压实地层的孔隙压力欠压实地层的孔隙压力

24、 在钻探中，由于经常关注的是钻井液液柱压力与地层孔隙压力相同深点的平衡问题，由于两者都与深度成正比，因此可以不考虑深度，取简单的钻井液密度和地层孔隙压力等效密度做比较就可以判断其平衡状态。地层孔隙压力等效密度（简称等效地压密度）欠压实泥岩的孔隙和欠压实泥岩的孔隙和dc指数变化曲线指数变化曲线气测参数则与异常高压段具有更好的对应关系，异常高压幅度与总烃含量、C1、C2、C3、iC4、nC4等烃气含量具有很好的正相关性。可以作为异常高压现场监测的重要的综合标志。*井深3010m开始钻人欠压实泥岩层，其特征是可钻性信息变量 dc和钻时都明显减小。*在3035m至3043m，dc指数和钻时达到最低，为

25、孔隙欠压实泥岩盖层。*该预测经页岩密度分析得到证实。页岩密页岩密度随井度随井深增加深增加而下降而下降井涌高渗透层欠压实泥岩盖层欠压实泥岩录井显示特征欠压实泥岩录井显示特征2.盖层检测方法盖层检测方法 （l)l)正常趋势值正常趋势值dcndcn的选取的选取 必须选取盖层上部正常压实泥(页)岩层的 dc值，来确定dcn趋势线。如果剖面有多个盖层，应取每个盖层邻近的上部正常压实层的dc值。（2 2）储层影响的扣除）储层影响的扣除 用dc指数偏小于dcn值的方法判断盖层，还应剔除易混的非盖层。砂岩渗透层dc指数最小，应当把dc值远小于dcn趋势值的砂岩层划在盖层之外。其方法是在dcn趋势线的左端设一条

26、砂线。若dc值落在砂线的左边，就确认为砂岩渗透层。一般砂线距dcn趋势线为0.3-0.5左右，有些砂质泥岩的 dc指数比 dcn趋势值略有偏小，但砂质泥岩不具备盖层条件，应划人正常压实泥岩层中。因此，应在dcn趋势线的左边，画一条正常压实的dc左边线，它和dcn趋势线的间距通常为0.050.l，依实际情况选定。只要dc值不落在左边线的左边，就判定为正常压实层。(3)(3)(3)(3)边界线、砂线线、趋势线的确定边界线、砂线线、趋势线的确定边界线、砂线线、趋势线的确定边界线、砂线线、趋势线的确定 正正正正常常常常趋趋趋趋势势势势线线线线左左左左0.01-0.050.01-0.050.01-0.0

27、50.01-0.05定定定定为为为为边边边边界界界界线线线线，正正正正常常常常趋趋趋趋势势势势线线线线左左左左0.35-0.500.35-0.500.35-0.500.35-0.50定定定定为为为为砂砂砂砂岩岩岩岩线线线线。这这这这是是是是划划划划分分分分地地地地层层层层的的的的标标标标志志志志线线线线，若若若若测测测测量量量量计计计计算算算算的的的的dcsdcsdcsdcs值值值值在在在在趋趋趋趋势势势势线线线线左左左左线线线线的的的的右右右右边边边边，判判判判断断断断地地地地层层层层为为为为正正正正常常常常压压压压实实实实；若若若若测测测测量量量量计计计计算算算算的的的的dcsdcsdcs

28、dcs值值值值在在在在趋趋趋趋势势势势线线线线的的的的左左左左边边边边、左左左左边边边边界界界界的的的的右右右右边边边边，判判判判断断断断地地地地层层层层为为为为欠欠欠欠压压压压实实实实地地地地层层层层；若若若若测测测测量量量量计计计计算算算算的的的的dcsdcsdcsdcs值在砂岩线的左边，判断为渗透地层。值在砂岩线的左边，判断为渗透地层。值在砂岩线的左边，判断为渗透地层。值在砂岩线的左边，判断为渗透地层。第二节 钻井液信息及其应用钻井液的主要作用 （1）携带钻井液，清洗井筒，利于钻进 （2）平衡井筒压力，防止井壁垮塌 （3）携带大量地层信息，为钻井安全和认识地层服务第一类是钻井液的循环动态

29、信息，具有实时性。第一类是钻井液的循环动态信息，具有实时性。在用池钻井液体积、钻井液循环流量、钻井液进出口压力在用池钻井液体积、钻井液循环流量、钻井液进出口压力 这类信息具有很强的实时性。在钻开渗透性好的油气层时，这类信息变量可以立即显示循环钻井液压力与地层孔隙压力的平衡状态。第二类是钻井液物理性质的信息，具有延时性第二类是钻井液物理性质的信息，具有延时性。钻井液温度、钻井液密度、钻井液电阻率钻井液温度、钻井液密度、钻井液电阻率 这类信息从钻开岩层进入钻井液到返出地面需要一个运载上返时间。因此，其实时性较差，但仍不失为判断钻过地层性质的一种有效方法。流量钻井液信息的主要类型钻井液信息的主要类型

30、一、钻井循环液动态信息一、钻井循环液动态信息 1.1.在用池钻井液体积在用池钻井液体积 在用池钻井液体积是很关键的一个信息变量，在钻探的全过程中(从开钻到完井)都应对它进行监测。随着进尺的增加，要有钻井液去填充新钻开的井段，从而使得在用池钻井液体积随着进尺的增加而缓慢下降，这种正常缓慢下降是很容易识别的。地层流体通人井筒或钻井液挤人地层都将引起在用池钻井液体积的变化。2.循环钻井液流量循环钻井液流量 循环钻井液流量是影响钻井液水力学特征的主要参数，一般检测入口流量MFI和出口流量MFO两个变量。其中人口流量的检测是必不可少的。3.3.力管压力和套管压力力管压力和套管压力 立立管管压压力力是指示

31、钻井液在循环路径上压力损失的信息变量。钻井液流速、钻井液性质和环路各处的尺寸是影响立管压力大小的主要因素，但井涌、井漏、井下钻杆刺漏、钻头水眼堵塞都将引起立管压力异常变化。在关井时，立管压力的值与地层孔隙压力有密切关系。套套管管压压力力是指示关井套压的，在循环状态下其值接近零。关井套压主要用于井涌关井时求地层涌出流体的类型，例如判定油气水。二、循环钻井液的压力二、循环钻井液的压力1钻井液静水压力 在停泵的条件下，井中钻井液对井底的压力称静水压力Pm，显然有：式中 Pm钻井液静压力，MPa；MD钻井液密度，gcm3。（1）在停泵时，常取钻井液静压力略大于地层压力。（2）在起钻作业中，由于钻柱的一

32、部分被起出井筒，井中液面将下降，液柱高度，不再等于井深。这时存在井底压力失衡造成并喷的风险。因此，在起钻中随时将井筒灌满钻井液是十分重要的。2.循环钻井液当量密度 钻井液在循环中对井底的压力大于静压力。在讨论井筒内钻井液压力与地层压力的平衡态势时，通常使用当量密度这一概念，这是 因为它与深度无关。而且可以完美地表征各个深度上两压力的平衡态势。Pl是钻井液在环空中流动时的压力损失，她反作用于井底。在钻井液循环状态下，充当同地层压力等效密度抗衡的不是钻井液密度MD，而是钻井液循环当量密度ECD。3.抽汲当量密度 接单根或起钻作业时，总有上提钻柱的动作，产生抽汲，它将使钻头下方钻井液的压力下降，从而

33、引出一个抽汲当量密度的概念。PS为抽汲压力降。它随上提速度的增大而增大，从而使Swab减少。SwabMDECD 这表明，三种钻井液当量密度与地层压力当量密度抗衡中，抽汲当量密度Swab最小。因此在产生抽汲效应的作业中，最容易诱发地层孔隙流体进入井筒。4.激动当量密度 钻柱在下行运动过程中会产生一个附加压力作用于井底，这种压力增加量与下行速度成正比。从而引出一个激动当量密度的概念。Pur为激动压力增量。它随下行速度的增大而增大，从而使Swab减少。SwabMDECDSur 三、钻井液循环动态信息的应用三、钻井液循环动态信息的应用（一）利用在用池钻井液体积变化进行储层压力监测 1.在用池钻井液体积

34、 TV无明显变化时 这时，可采用低循环钻井液流量(低流量降低：循环钻并液当量密度，即微调两种压力的平衡态势)观察 TV的态势。若TV仍无反应，可才取短提钻具方法(利利用用抽抽汲汲当当量量密密度度较较低低的的特特点点降降低低钻钻井井液液井井底底压压力力)进行观察，待井底钻井液循环出井口，判断出渗透层若干性质后，再决策继续钻进的参数。2.在用池钻井液体积增加但不超过井涌容限(为23m3)时 这时可以提高钻井液入口流量的方法(使使ECD增大增大)控制微小井涌，钻井工程方面可能会加重钻井液。录井已经估测出地层孔隙压力当量密度略大于循环钻井液当量密度。钻井可谨慎继续钻进，录井应继续关注在用池钻井液体积的

35、爽化。钻速增加增加降低钻压增加流量发现发现dc一场后，一场后，降低流量、钻降低流量、钻压压进行观察进行观察接单根后发现接单根后发现轻微井涌，采轻微井涌，采用降低钻压、用降低钻压、增加流畅谨慎增加流畅谨慎钻进钻进 3.在用池钻井液体积增加量超过井涌容限时 这时在立管压力上有异常反映。一般立管压力增大，录井在确认井涌超限后应立即向有关方面发出报警，钻井作业部门会毫不迟疑地进行关井作业操作。录井应密切关注立管压力和套管压力的变化，待其值稳定后记录两个非常有用的信息关井力管压力和套管压力，同时计算一些参数：地层流体压力 地层流体密度SCDSCD关关井井套套管管压压力力，MPaMPa；SIPSIP关关井

36、井立立管管压压力力，MPaMPa；D D钻钻头头直直径径，m m；ODOD钻钻杆杆外外径径，m m；MDMD钻钻井井液液密密度，度，g gcmcm3 3；VEVE井涌体积，井涌体积，m m3 3。由由IDID可判断涌出流体的性质可判断涌出流体的性质ID0.6gcm3为气体；0.6gcm3ID0.8gcm3为气油混合体0.8ID1.0gcm3时以油为主；ID=1.0gcm3为水。主要认识主要认识 当发生了井涌存在井喷的风险时，用录井方法可以及时监测和预报，并采用适当的钻井作业措施，就可化解风险，并能获得钻开渗透层的第一手主要资料，如地层原始压力和孔隙储集流体的性质。虽然 然后来进行的气测和中途测

37、试也可能获得这种资料；但它们却不能指导钻井作业科学钻进，获得资料也往往带有地层受污染的因素。四、钻井液性质参数的应用四、钻井液性质参数的应用 循环钻井液性质的信息参数主要包括钻井液密度、钻井液温度、钻井液的电阻率三种。这些参数中携带有钻开地层岩石物性和含油性等方面的地质信息。利用地层在钻井液性质上的信息来判断地层孔隙流体的性质和某些岩性。对于利用钻井液性质参数判断储层性质，首先要确定迟到时间，才能确定储集层顶部的准确深度，也可以用上一节岩石可钻性信息来确定储层顶部的位置。（一）（一）储层性质的判别储层性质的判别（1）油气层的判断 a.油气流体电阻率通常比钻井液的电阻率高，因而有电阻率升高的表现

38、。b.油气流体的密度通常比地层水密度低，故应有钻井液密度降低的表现。c.由于油气水的热导率存在差异(气0.0419、油0.1486、水0.5987)，那么就可以利用地温梯度来判别油、气、水层。正常情况下，地层的孔隙度、渗透率越大，所合流体越多，地温梯度的变化也越明显，也就说明地层温度越高。（2）盐水层的判断 盐水层电阻率较低，钻井液电阻率有降低表现。（3）地热(水)层的判断 地热层突出的特点是温度高，因而该层在钻井液温度上有升高的信息表现。例例1 1 某某井井油油气气层层识识别别例例1 1 某某井井油油气气层层识识别别气气层层（二）异常高压检测（二）异常高压检测1.基本原理基本原理 异常高压地

39、层表现为一个压力封闭系统，在该系统中，地层中的流体（包括气体和液体）温度将随压力的增大而增大。同样温度的增高也会导致地层压力的增高。温度和压力两者存在相关温度和压力两者存在相关性。性。我们在封闭系统中研究异常高压，温度便是一个研究异常高压的很重要的参数，当温度偏离正常趋势线或地温梯度增大时，即预示着异常高压的存在，2.2.异常高压检测方法异常高压检测方法1.正常地温梯度的确定正常地温梯度的确定（1）由邻井或温度测井资料提供。（2）钻井过程中起下钻给我们提供了间接测量地温或地温梯度的机会。井筒中钻井液处于静止状态，地层中的热向钻井液中传导，静止时间越长钻井液温度与地层温度越接近，根据迟到时间可以

40、按每百米 l点计算出相应井深的钻井液温度。（3）根据钻井过程中的实测钻井液温度来计算地温梯度Gt T2-Tl，Tl为某一深度点附近钻井液温度平均值，T2为比 Tl点深100米点附近钻井液温度平均值（两点影响因素基本相同时）。2.实际地温梯度与正常地温梯度（趋势）分析实际地温梯度与正常地温梯度（趋势）分析第三节第三节 随钻测量信息及应用随钻测量信息及应用 近20年来，定向井和水平开发井技术发展很快，其中迫切需要表明当前钻头轨迹的信息，主要有轨迹的方位和斜角以及钻头是否在目标层运行的信息，原有录井技术还不能及时提供这些信息，于是急需扩展录井检测的信息变量。LWD：测井技术本来就有这些变量的探测方法

41、，但它不能实时提供这些信息，而是要等到起钻测井后才能提供，这显然不能满足定向井和水平井的需求。SWD：利用钻头振动作为震源，获取与地震勘探方法类似的信息。随钻振动波谱监测：利用钻头振动作为震源，获取振动波谱信息。1、几何导向信息变量 几何导向信息变量有钻头轨迹的方位角、井斜角。钻头轨迹方位角和井斜角通常用三方向重力加速度探测器和三方向磁力探测器来完成。三方向的重力加速度分量的矢量和即指向地心的方向，算出该方向与MWD工具轴线的夹角即为井斜角。三方向磁力分量的矢量和即为磁北方向。几何导向成功的条件是钻探作业者对目标层的深度、厚度、地层倾角和走向非常了解(三维地震资料可以提供这方面的数据)，预先设

42、计好钻头前进的路径和路径各点的方位角和井斜角。实际钻进时测得钻头轨迹各点的方位角、井斜角和设计值比较，指导作业者驱使钻头沿设计轨迹前进。其中必有纠偏操作。一、MWD信息变量 2地质导引信息变量 (l)分辨地层含泥质成份的信息变量 油气储层的盖层往往是泥岩，因此含泥成份多少是储盖两种地层的明显特征，自然枷马GR是反映地层中天然放射性物质的放射线变量。(2)分辨岩石电阻率的信息变量 不同的岩石具有不同的电阻率，不仅如此，岩层的电阻率还与其所含油气水密切相关。最常配置的视电阻率探测方法有：1)补偿源距电阻率法 2)感应法：此法的优点是油基钻井液和矿化度高的钻井液条件都能使用。3)钻头电阻率法：利用钻

43、头直接与地层接触测量地层视电阻率。此法显然大大降低了井筒钻井液对测量视电阻的影响。只是使用油基钻井液钻进时可能效果不佳。(3)分辨岩层密度和孔隙度的信息变量 岩层密度和孔隙度的差别是分辨地层的重要依据之一，也是评价油气藏的重要参数。l)Gama射线密度：康普顿散射，散射强度与地层体积密度有线性关系，所以Gama射线密度法可以给出地层的体积密度信息变量的值，也可以换算成孔隙度。2)中子孔隙度法：当地层孔隙中的流体以含氢物质为主时，中子探测器读数与地层孔隙度密切相关。经过换算，也可得到地层密度的信息变量。3）声波孔隙度法：从上可知，地质导引信息大多数都是从测井移植而来，其效果可能比测井变量评价质量

44、要高，这是因为新钻穿的地层受钻井液污染轻，井壁比较规则，信息变量的值接近理想条件下的预期值。3、随钻测量信息的应用 （1 1）几何导向信息的应用）几何导向信息的应用 使用 MWD提供的几何导向变量信息和已设计的钻头轨迹相应点上的设计值进行比较，即可得出实际钻头轨迹是否偏离了设计轨迹，如果发生了偏移，则需做纠偏设计，直至确认钻头达到设计的目标层位置或沿目标层位置前进。（2）地质导向信息的应用地质导向信息的应用 根据地质导向信息变量的变化判断井眼与目标层的关系，从而做到及时纠正和调整钻头。二、钻柱振动波谱信息 钻头与地层相互作用，以钻杆为振动信号的传播介质，正像铁轨一样，钻柱是传递振动的极好介质，

45、振动信号通过安装在钻杆顶部的传感器的检测，对不同的振动信号特征分析确定地层变化。例如，盲人利用手杖探路，手杖敲击地面时，地面的情况（地面的硬度、障碍物、水坑、孔洞）通过手杖由手而感觉出来。通过在靠近钻头部位安装钻柱振动检测装置，采集钻柱的振动信号。研究表明，高频部分可以反映地层岩性，低频部分反映的是钻柱本身的震动，可以利用其判别工况。不同的地层由于沉积年代、沉积环境的不同，岩石的矿物成分、粒度、颗粒间的胶结状态以及所经历的成岩过程和成岩作用等也不一样，从而导致不同地层在不同地层在物理、化学以及机械性能上的差异。由于在石油钻探中，岩石破碎的难易程度或者其可钻性主要是由岩石的胶结强度决定的。因为钻

46、头与地层岩石相互作用时能量消耗要分为两部分：一部分消耗在破碎胶结物上，另一部分消耗在破碎岩石中的矿物颗粒上。对应地，岩石破碎时在频谱上的表现也主要分为两部分。在现场试验中发现，同一类型胶结物的破碎特征基本是一致的，不同类型胶结破碎频带的主要区别在于其谱谱峰峰的高低的高低。钻柱振动信息在岩性判别方面的应用钻柱振动信息在岩性判别方面的应用岩石实验结论岩石实验结论l l1 1岩石岩石岩石岩石破碎，破碎，破碎，破碎，首先首先首先首先在在在在杂质杂质杂质杂质或或或或胶结胶结胶结胶结物物物物聚集聚集聚集聚集的的的的部位部位部位部位破碎，破碎，破碎，破碎，其破碎的其破碎的其破碎的其破碎的能量最低能量最低能量

47、最低能量最低；l l2 25.575.57kHzkHz的的的的能量聚集能量聚集能量聚集能量聚集峰，是泥质峰，是泥质峰，是泥质峰，是泥质胶结胶结胶结胶结破碎峰，为所破碎峰，为所破碎峰，为所破碎峰，为所有有有有岩石岩石岩石岩石所所所所共有共有共有共有；l l3 39.359.35kHzkHz与与与与10.0710.07kHzkHz的的的的能量聚集能量聚集能量聚集能量聚集峰，是峰，是峰，是峰，是方解石方解石方解石方解石的的的的破碎峰；破碎峰；破碎峰；破碎峰；l l4 410.9710.97kHzkHz的的的的能量聚集能量聚集能量聚集能量聚集峰，是磷灰石的破碎峰；峰，是磷灰石的破碎峰；峰，是磷灰石的破

48、碎峰；峰，是磷灰石的破碎峰；l l5 514.314.3kHzkHz的的的的能量聚集能量聚集能量聚集能量聚集峰，是峰，是峰，是峰，是石英石英石英石英的破碎峰；的破碎峰；的破碎峰；的破碎峰；l l6 616.016.0kHzkHz与与与与19.219.2kHzkHz的的的的能量聚集能量聚集能量聚集能量聚集峰，是峰，是峰，是峰，是正长石正长石正长石正长石的的的的破碎峰。破碎峰。破碎峰。破碎峰。岩石是由多种矿物胶结而成的集合体。胶结物破碎能量带，带宽约为2KHz（5.5-7.5），但它集中了95%左右的破碎能量，并存在于所有层位，因此不能以胶结物破碎带的特征识别岩性。7.5-10KHz岩石的矿物颗粒的破碎峰作为识别岩性的依据。不同岩性的频谱之间主要差别在于：（1）矿物破碎峰的多少不同；（2）矿物破碎峰峰值点的位置（即频率）不同；（3）矿物破碎峰的能量级别不同。基于以上三个方面的本质差异，能够使我们根据振动的频谱特征(也就是频域波形)识别岩石性质。SEISBIT 随钻地震系统三、随钻地震信息1、垂直地震剖面VSP资料探 井：以钻头震动作为震源，在地面检波，获得垂直地震剖面，用于进行层速度分析，为地震剖面解释的层未标定提供依据。2、井间地震开发井：以钻头震动作为激发震源，在邻井安置检波器，获得井间地震剖面，为复杂油藏精细表征提供依据。