地质基础知识Word格式文档下载.docx
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钻具总长=钻头长度+接头长度+钻铤长度+钻杆长度
2．方入的计算包括到底方入和整米方入
到底方入=井深-钻具总长
整米方入=新接单根的到底方入+前一单根钻完时的井深与其紧邻整米井深之差值
或：
整米方入=整米井深-钻具总长
（二）记录方法
把井深、到底方入、整米方入计算正确后，只要按间距记录整米方入由浅到深的钻达时刻，两者之差即为单位进尺所需的时间----钻时。
（三）简易记钻时装置
简易记钻时装置常用的有链条片、滚筒式和记录盘装置三种。
下面以链条片式为例进行简单介绍。
这种装置简单易行，只需要一个定滑轮、两根钢丝绳。
一根为死绳，上端固定在天车附近，下端固定在记录台旁。
另一根是活绳，上端固定在水龙头上，另一端通过天车附近的定滑轮与死绳并行,将链条片的一端按一米一个间距固定在活绳上，另一端用弯钩挂在死绳上，链条片的个数随方钻杆长度而定，一般采用12~14个，活绳下端不需固定。
链条片自上而下按0，1，2，3......14的顺序分别标注。
顺钢丝绳倾斜方向固定木制米尺。
要求活绳链条片可随钻具拉升、下放而上下活动，链条片的0,1,2,……分别处于下端"
0"
位时，方入正好为0m，1m，2m，这样在记录台上就可了解方入的变化。
（四）地质参数仪
1．工作原理
利用绞车、悬重和泵冲等传感器采集的信号，通过数模转换输送到计算机系统并进行数据处理，从而完成现场的钻井状态判断、深度跟踪、资料解释和处理等现场地质录井服务任务。
2．硬件组成
1）传感器及信号电缆：
绞车传感器、5MPa压力传感器、2个泵冲传感器；
2）采集处理单元：
采集模块、数模转换；
3）电源供电装置；
4）计算机系统：
PC计算机、打印机。
3．软件组成
1）实时采集处理系统；
2）数据库管理系统；
3）录井图绘制系统；
4）地质录井资料处理系统。
三、岩屑录井
岩屑是地下岩石在钻头作用下破碎后，随钻井液带到地面上的岩石碎块（通常称砂样）。
钻进过程中，录井人员按地质设计要求的间距和相应的返出时间，系统采集岩屑，进行观察、描述，绘制成岩屑录井草图，再综合运用各项录井资料、测井资料、恢复地下地层剖面的全过程就叫岩屑录井。
岩屑录井在石油勘探过程中具有相当重要的地位。
它具有成本低、速度快、了解地下情况及时、资料系统性强等优点。
通过它可获得大量的地层、构造、生储盖组合关系、储油物性、含油气情况等信息，是我国目前广泛采用的一种录井方法。
（一）取全取准岩屑
取全取准岩屑是岩屑录井的关键。
要做到这一点必须要做好下面两件事：
1．井深准确
井深准确是取全取准各项地质录井资料的基础。
井深不准，所取的一切资料都是"
假"
的，岩屑录井也就失去了意义。
而要保证井深准确，就必须丈量、管理好钻具。
2．返出时间准确
返出时间是岩屑从井底返到井口的时间。
返出时间不准，即使井深跟踪测量准确，按设计间距捞取的岩屑也会受到影响和歪曲，从而使岩屑失去代表性和真实性。
因此返出时间的准确也是岩屑录井工作的关键。
常用的返出时间测定方法有：
1）理论计算法
计算公式为：
T返=V/Q=π（D2-d2）H/4Q（1-1-1）
式中：
T返----钻井液返出时间（min）；
Q----钻井液排量（m3/min）；
D----井眼直径（m）；
d----钻杆外径（m）；
H----井深（m）；
V----井筒环形空间容积（m3）。
2）实测法
实测法是现场常用的方法，也是较为准确的方法。
其操作过程是用玻璃纸和染色岩屑、红砖块、白瓷碗块作指示剂，在接单根时从井口将指示剂投入钻杆内，记下开泵时间；
指示剂从井口随钻井液经钻杆内到达井底的时间叫下行时间，从井底随钻井液沿环形空间上返至井口振动筛被发现的时间叫上行时间。
开泵到发现指示剂的时间叫循环周时间。
所求返出时间是指示剂从井底到井口的上行时间。
所以：
T返=T循环-T0（1-1-2）
下行时间To可以通过下式算出：
To=（C1+C2）/Q（1-1-3）
C1----钻杆内容积（m3）；
C2----钻铤内容积（m3）；
Q----泵排量（m3/min）。
C1、C2可根据相应尺寸和长度在钻井手册中查表得出，泵排量可在循环槽安置梯形水门，通过测量梯形水门液面高度查表的方法得出。
在现场录井工作中，为保证岩屑录井质量，规定每钻进一定录井井段，必须实测一次返出时间，以提高岩屑录取的准确性。
3）特殊岩性法
实际工作中还应用特殊岩性来校正返出时间。
如大段泥岩中的砂岩、灰岩、白云岩夹层。
因特殊岩性特征明显，与泥岩的钻时差别有明显不同，可用来校正返出时间。
即将钻时忽然变快或变慢的时间记下，加上相应的返出时间提前到振动筛前观察，待岩性出现时记录时间，两者差值即为该井深的真实返出时间。
用这个时间校正正在使用的返出时间，可保证取准岩屑资料。
（二）岩屑采集和处理
1．岩屑的捞取
1）取样时间=钻达时间+返出时间
现场工作中常因机械或其它原因变泵、停泵，钻井液排量亦随之变化，直接影响到返出时间的测算。
因此变泵时需要对返出时间进行修正。
修正方法有两种情况：
a.变泵时间早于钻达时间，新返出时间由反比法求出：
T新=（Q原/Q新）×
T原（1-1-4）
T新----新返出时间（min）；
T原----原返出时间（min）；
Q新----新排量（m3/min）；
Q原----原排量（m3/min）。
b.变泵时间晚于钻达时间，新返出时间仍可由反比法算出。
计算新返出时间时，首先应算出变泵时间与捞砂时间间隔，然后用反比法求出修正时间：
因为：
修正时间/Δt=Q原/Q新（1-1-5）
修正时间=（Q原/Q新）×
Δt（1-1-6）
2）取样间距
一般按地质设计执行。
3）取样位置
一般情况下，岩屑是按取样时间在振动筛前连续捞取的，因此必须有捞岩屑的盆和放盆的地方。
若振动筛捞不到岩屑，可在高架槽中加档板捞取，但取样后必须清除余砂，这种方法尽量少用或不用。
4）取样方法
a.放盘时刻：
下钻第一包岩屑应充分循环钻井液，清理高架槽和振动筛。
从开始钻进该米的时刻起加返出时间即岩屑盆放置时刻。
b.四分法取样：
捞取时间未到，岩屑己满盆，则要求垂直切取盆内岩屑的一半，将留下的一半拌匀，若岩屑再次接满或捞取时盆内岩屑过多，同样按上述方法取样。
绝对禁止只取上部或下部岩屑。
c.清理振动筛：
每捞完一包岩屑后应把振动筛清理干净。
d.岩屑捞取数量要求：
有挑样任务的每包不少于1000g，无挑样要求的每包不少于500g。
e.非整米岩屑的处理：
最后一包岩屑或大于0.2m井深间距的岩屑捞出后，方可起钻。
不足一包的岩屑注明井深，待下次钻完整米后合并成一包。
2．岩屑的清洗
取出的岩屑要缓缓放水清洗、搅拌，稍加静置后慢慢倾倒，防止悬浮细砂和较轻的物质（沥青块、油砂块、碳质页岩、油页岩等）被冲掉。
清洗要露出岩屑本色，同时要注意观察盆面油气显示。
3．岩屑的晾晒
严格按深度顺序在岩屑台上晾晒；
雨季、冬季需要烘烤时，要控制烤箱温度；
含油岩屑严禁火烤，最好用蒸汽烤箱。
在晾晒岩屑时发现含油岩屑或特殊岩性，要挑出小包，注明井深、置于该包岩屑中。
4．岩屑的包装、整理
晒干的岩屑连同写明井号、深度、编号的标签装入袋中，有挑样任务的分装两袋，每袋样不少于500g。
将装袋岩屑按井深顺序从左至右、从上到下依次排列于岩屑盒内，盒外标明井号、盒号、井段和包数。
用来挑样的岩屑要分装，挑样完毕后不再保存。
供描述用岩屑要妥善保管，作为原始资料入库。
四、岩心录井
（一）概述
1．岩心录井
钻井过程中，用取心工具将地层岩性从井下取至地面（这种岩石就叫岩心），并对其进行分析、化验、综合研究而获取各项地质资料的过程叫岩心录井。
（二）取心工具
取心工具主要由取心钻头、岩心筒、岩心爪、回压凡尔、扶正器等组成。
五、荧光录井
1．原理
石油是碳氢化合物，除含烃类外，还含有π-电子结构的芳烃化合物及其衍生物。
芳香烃化合物及其衍生物在紫外光的激发下，能够发射荧光。
不同地区的原油，虽然配制溶液的浓度相同，但所含芳香烃化合物及其衍生物的数量不同，π-电子共轭度和分子平面度也有差别，故在365nm附近紫外光的激发下，其荧光强度和波长是不同的，这种特性被称为石油的荧光性。
根据石油的这种特性，将现场采集的岩屑浸泡后经荧光分析仪分析，便可直接测定砂样中的含油量。
2．荧光录井的优缺点
优点：
1）灵敏度高，对肉眼难以鉴别的油气显示，尤其是轻质油能够及时发现。
2）可以区分油质的好坏和油气显示的程度，正确评价油气层。
3）在新区新层系以及特殊岩性段，可以配合其它录井手段准确解释油气显示层，弥补测井解释的不足。
4）测试成本低、方法简便易行，可系统照射，对落实全井油气显示极为重要。
缺点：
1）荧光录井是在岩屑录井的基础上进行的，受到岩屑录井准确程度的影响。
2）受油气浸、泡油等因素影响。
（二）现场荧光录井方法
现场常用荧光录井方法有：
岩屑湿照、干照、点滴分析和系列对比。
1．岩屑湿照和干照
这是现场使用最广泛的一种方法。
它的优点是简单易行，对样品无特殊要求，且能系统照射，对发现油气显示是一种极为重要的手段。
为了及时有效地发现油气显示，尤其对轻质油，各油田采取了湿照和干照相结合的方法，使油气层发现率有了很大提高。
岩屑湿照是系统逐包普照，在荧光灯下观察是否有荧光显示。
含油岩屑在紫外光下呈现浅紫、淡黄、黄、亮黄、棕、棕褐色等，发现发光岩屑后将其挑出，填写标签（井深、岩性等）装袋，待进一步分析之用。
在设计目的层段，采用湿照能及时发现油气显示，避免烘烤、晾晒造成的油气挥发。
为提高荧光录井的可靠性，在现场还必须排除假显示、混入油和成品油的影响、矿物发光。
判断原油和矿物发光的方法：
将挑出的发光岩屑放在无荧光显示的空白滤纸上，滴上氯仿或四氯化碳等有机溶剂，放入紫外光下观察，滤纸上有荧光痕迹者为原油显示，无显示者为矿物发光。
2．点滴分析
点滴分析可以发现岩石中极少量的石油沥青，是定性和半定量分析的一种方法。
其操作过程为----在空白滤纸上放一些岩样碎块或岩屑，在岩样上滴1~2滴氯仿溶液，氯仿溶解样品中的沥青渗入滤纸，随着溶液逐渐蒸发，滤纸上沥青浓度逐渐增大，在荧光灯下观察即可发现不同形状和颜色的荧光痕迹。
3．系列对比
这是现场常用的定量分析方法。
其操作方法是----取1g磨碎的岩样，放入带塞无色玻璃试管中，倒入5~6ml氯仿，盖塞摇匀，静置8h后，在荧光灯下与同油源标准系列进行对比，找出近似于样品发光强度的标准试管等级。
用下列公式计算样品的沥青含量：
Q=（A×
B/G）×
100%（1-1-7）
Q----被测岩样的石油沥青百分含量（%）;
A----被测岩样同级的1ml标准溶液中的沥青含量（g/ml）
B----被测岩样用的氯仿溶液体积（ml）
G----样品质量（g）。
第二节石油地质知识
石油地质基础，其内容包括油气的组成、物化性质等，其它生油层、储油层及生储盖组合等内容将在后面的章节中讲述，但本节所阐述的内容是石油地质基础知识的基础，它对综合录井工作和资料分析具有重要的指导作用。
一、石油、天然气的组成
（一）石油的组成
从地质学角度来看，石油是天然形成的、液态的、以碳氢化合物为主的混合物，为可燃有机矿产之一。
石油的性质主要由成分决定。
为了便于了解石油性质变化的内在原因，先从石油的组成谈起。
石油的组成包括石油的元素成分、族分和组分。
1．石油的元素组成
石油是以碳氢化合物为主的混合物，所以其元素成分是以碳（C）、氢（H）两种元素为主，其中碳占80-88%，氢占10-14%，碳氢的比值（C/H）在5.9-8.5之间，这两种元素占石油成分的95-99%。
另外，还有氧（O）、硫（S）、氮（N）等元素，这三种元素根据石油性质上的差别，其含量变化较大，但一般总量在1%左右，个别情况下，可达到5%，甚至更高。
除了上述几种元素外，在石油中还有Si、Fe、Al、Mg、Ni、Cu、Pb等几十种元素。
2．石油的族组成
在石油中，碳、氢和氧、硫、氮等元素，一般都是以不同结构形式构成的不同类型的化合物存在。
按其化合物元素的成分可分为两大类：
一类为碳和氢元素形成的化合物，叫碳氢化合物（也称烃），在石油中占80%以上，是石油的主要组成部分；
另一类为氧、硫、氮组成的化合物，为非碳氢化合物（也称非烃），在石油中一般含量为10-20%，为石油的杂质部分。
1）碳氢化合物
石油中碳氢化合物主要有烷烃、环烷烃和芳香烃，烯烃极少见。
目前能够从石油中分离出来的烃类已达200多种。
烷烃可分为正构烷烃和异构烷烃。
石油中一般正构烷烃是主要的，异构烷烃在石油中含量较少，随着分子量增大略有增多的趋势。
环烷烃在石油中以五碳和六碳环最多，环烷烃比较稳定，但在一定条件下可以发生取代、氧化等反应。
芳香烃在石油中一般含量较少，较稳定，但在一定的温度、压力及催化作用下，发生取代、氧化等反应。
石油中不同烃类的含量往往随着地层时代不同而发生有规律的变化，地层时代越老，烷烃含量越高，环烷烃减少，而芳香烃变化不明显。
2）非烃化合物
目前从石油中已能分离出氧、硫、氮的化合物达一百多种，主要是含氧化合物、含硫化合物、含氮化合物等。
非烃化合物，一般在石油中影响石油的质量，是石油开采、炼制和加工的不利因素。
3．石油的组成
为了了解石油的性质及其变化，根据石油中不同化合物对不同溶剂的溶解及介质吸附等表现出来的不同特点，利用不同的方法将石油的组成分成性质相近的“组”，这些“组”，称为石油的组分。
每一组分内包含着性质相似的一部分化合物，一般分为下列几组：
1）油质油质为石油的主要组成部分，多为碳氢化合物组成的淡色粘性液体（有时呈固体结晶）。
油质含量的高低是石油质量好坏的重要标志，油质含量高，石油的质量相对较好。
2）胶质一般为粘性或玻璃状的半固体物质，主要成分仍以碳氢化合物为主，但氧、硫、氮化合物增多，平均分子量变大；
颜色不同，由淡黄、褐红到黑色均有。
3）沥青质沥青质相比之下含的碳氢化合物更少，氧、硫、氮化合物更多，平均分子量比胶质还大，为暗褐色或黑色固体物质，在石油中含量较少，一般在1%左右，个别可达3-5%。
4）碳质以碳元素状态分散在石油内，含量较少，也有叫残碳，不溶于有机溶剂内。
从石油的组成来看，其组成相当复杂，在元素、族分和组分之间既有成因上的联系，又有成分及性质上的区别，这些区别和联系往往反映了它们内在的规律性，研究和分析这些变化是认识石油成因、演化和分布的重要方面。
石油组成上的差别，是影响石油性质不同的根本原因。
二、石油、天然气的性质
（一）石油的性质
石油的颜色、比重、粘度等物性是人们对石油性质的最直观的感觉，而其物理性质则反映石油组成上的差别。
所以，了解石油的物理性质，不论对认识石油的组成，分析它的变化规律，还是对油气田的开发，都是非常重要的。
下面简单介绍地面原油的一般物理性质。
1．颜色
石油的颜色种类很多，从黑色到浅色均有。
石油颜色的不同主要与石油内胶质和沥青质含量有关，胶质、沥青质含量高则石油颜色变深。
所以石油的颜色深浅大致能反映石油中重组分含量的多少。
2．密度
液态石油的密度在我国和俄罗斯是指一个标准大气压、20℃下石油单位体积的质量。
在欧、美各国则常以API（美国石油工业标准）为度量单位。
石油密度一般介于0.75-0.98g/cm3之间。
通常密度大于0.9g/cm3的称为重质石油，小于0.9g/cm3的称轻质石油。
石油的密度取决于化学组成。
就烷烃而言，密度随碳数增加而变大；
碳数相同的烃类，烷烃密度最小，环烷烃居中、芳香烃密度最大；
与胶质、沥青质相比，烃类密度最小。
地下石油的密度还与其中溶解气量、压力、温度等因素有关，溶解气量多则密度小。
在其它条件不变时，密度随温度的增加而减小，随压力的增加而增大。
3．粘度
粘度值代表石油流动时分子之间相对运动所引起的内磨擦力大小。
粘度大则流动性差，反之，则流动性好。
粘度大小主要取决于石油的组分。
分子小的烷烃、环烷烃含量高，粘度就低；
而分子量大的蜡、胶质、沥青质含量高，粘度就高。
粘度随温度升高、溶解气量增加而降低。
4．溶解性
石油能溶解于多种有机溶剂，如：
苯、氯仿、二硫化碳、四氯化碳、醚等。
石油在水中的溶解度很低，当水中饱和二氧化碳和烃气时，石油的溶解度将明显增加。
5．导电性
石油及其产品具有极高的电阻率。
石油的电阻率与高矿化度的油田水和沉积岩相比，可视为无限大。
6．荧光性
石油在紫外光照射下可产生荧光，石油中不饱和烃及其衍生物具有荧光性。
7．凝固点
凝固点是指石油在开始凝固时的温度。
凝固点的大小与石油中高分子化合物含量的多少有关，尤其与石蜡含量关系更为密切。
一般情况下当石蜡含量超过10%时，凝固点有明显的变化，含量越高，凝固点就越大。
相反石油中轻质馏分含量较高时，凝固点就低。
8．旋光性
当光线通过石油时，使偏光面发生旋转的特性，称为石油的旋光性。
石油的旋光性分为左旋和右旋，一般为右旋。
无机化合物没有旋光性，所以旋光性是石油有机成因证据之一。
石油的旋光性随着地质年代的增加而降低。
（二）天然气的性质
在常温、常压下，以气态存在的烃类有----甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷等。
1．密度
天然气的密度是指在标准状态下，单位体积的天然气的质量，一般为0.65-0.75g/cm3，个别可高达1.5g/cm3，天然气的密度随重烃含量增加而变大。
2．粘度
天然气的粘度和石油一样，是天然气流动时内部分子之间所产生的摩擦力，是以分子间相互碰撞的形式体现出来的。
所以当温度升高时，分子的活动性增大，碰撞次数增多，粘度升高，如在0℃时天然气的粘度为0.000131厘泊、在20℃时为0.012厘泊。
3．临界温度和临界压力
临界温度是指气相物质能维持液相的最高温度。
高于临界温度时，不论压力有多大，都不能使气态物质凝为液态。
在临界温度时，气态物质液化所需的压力称临界压力。
4．溶解度
在单位体积溶剂中溶解的天然气量称为溶解度。
当增加一个大气压时，溶解在单位体积石油中的天然气量，称为天然气在石油中的溶解系数。
天然气能不同程度地溶解于水和油中。
天然气在石油中的溶解度比水中要大，并且随压力的增大而增加。
5．发热量
在通常情况下，燃烧1m3天然气所放出来的热量为天然气的发热量，单位是千卡/m3。
天然气的发热量一般为8000千卡/m3，其随着天然气中重烃含量的增加而发热量升高。
三、钻井工程事故的监测和预报
钻井事故发生的可能性时刻伴随着钻井作业的整个过程，因而它是影响井身质量、钻井速度、经济效益和勘探效益的重要因素，也是威胁钻井安全的头号隐患。
钻井技术诞生以来，从事钻井技术的专家们和现场工程技术人员就不断探索和探讨着避免和减少钻井事故的各种方法，也积累不少成功的经验。
但因这些方法和经验大多靠人的感觉和指重表、泵压表的显示进行定性判断，因而及时性和准确性都不高，更谈不上对钻井事故的预报。
自综合录井仪应用于随钻录井，使钻井作业的全过程处于仪器的全天候监控之中，实现了对钻井事故的连续检测和量化的分析判断，并逐步实现从后期的被动发现到先期的主动预报。
在油气检测、油气评价、优化钻井、保护油气层和做好甲方赋予的部分监督职能等方面都起着重要的作用，特别是在检测和预报钻井事故，保证钻井安全方面起到了钻井“眼睛”的作用。
（－）综合录井主要工程参数及其意义
钻压WOB（weightofbit）钻压是用井下钻具在泥浆中重量减去大钩负荷计算得出
的。
它可能不等于加到钻头上的重量。
悬重WOHxcs悬重即是大钩负荷（hookload），在起下钻中，大钩负荷可能不等于
井内钻具重量，它是判断起下钻遇阻的重要依据。
泵冲PUMP1、2、3泵冲数是分泵检测的。
泵冲数直接影响入口流量和立管压力。
因
此调入口流量和立管压力时，实际上调泵冲数。
转数REVOLU这个参数记忆并累计当前钻头在钻进中钻盘带动旋转的转数，它是评价
钻头的一个参数。
转盘转速RPM（rotationperminute它是用于安装在转盘机构上的传感器检测的。
一般而言，增加转速，钻进速度可以增加（钻时ROP减小）。
但是，有时因岩
质易于附着钻头，反而使钻进速度降低。
立管压力SPP（standpipepressure）也称泵压，是检测得到的，它的主要用途是
判断井内钻具情况。
立管压力升高的原因有：
钻头水眼堵塞，钻杆中有掉落物，
泥浆比重提高，静止泥浆再开始循环，方钻杆考克半开。
立管压力下降的原因
有：
水眼脱落，钻杆刺漏，安全阀门飞开，泵出毛病，调低泥浆比重等。
扭矩TORQUE扭矩是钻井工程的一个重要参数，一般，扭矩随转盘转速的增加而减小，
随钻压的增加而增加。
扭矩突然增加是蹩钻、扶正器包泥征兆。
扭矩渐增是钻
头牙齿或轴承磨损的征兆。
钻穿泥岩到砂岩，钻时突然变好，扭矩也会增加，
在这种情况下用扭矩卡砂岩地层的出现比用钻时更及时。
钻时ROP（rateofpenetration）钻时的主要用途是：
1、判断岩性，2、钻头选型、
时效分析3、预测高压地层4、取心作业时，卡取心层位，5划分和对比地层。
过拉OVERPULL过拉等于大钩负荷（实测）与井中钻具理论重量之差，这个参数反映
了起钻时的过拉力。
起钻遇阻，这个参数为正值。
应注意过拉超过一定限度会
发生断钻具事故。
下钻遇阻，这个参数为负值。
钻头井深BITDEPTH它是根据大钩上下位移的检测值，按逻辑条件计算得出的。
此它末计及钻具在井下的伸缩。
还有，在钻进中，加上钻压钻杆可能弯曲和缩短。
由于这些原因钻头深度参数指示的值可能与实际钻头深度有偏差。
垂直井深VERTDEPTH当输入井斜数据后，计算机自动计算垂直井深，如果不输入井
斜数据，垂直井深与井深参数相同
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