综合录井钻头选型与评价方法探讨_钻头选型方法综述

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综合录井钻头选型与评价方法探讨

时间：2003-11-3 0:45:51 来源：江汉石油管理局测井工程处 作者：李光华* 石 泓 阅读35次

摘要 本文通过探讨优选钻头类型和进行钻头选型评价，提出了综合录井钻头选型与评价技术服务方法，并在青海S9井、渝东鄂西HJ1井进行了应用尝试，为全面推广应用综合录井技术开拓了新的技术思路。本文详细探讨了综合录井钻头选型与评价技术服务方法，旨在学习和借鉴国内外同类先进技术，提高综合录井服务水平，扩大现有的综合录井服务范围，争取在优化与最优化钻井服务方面早日赶上国内外先进水平。

主题词

综合录井

钻头 地层

评价

前 言

综合录井经过多年的推广应用以后，气测录井、钻井工程录井、钻井液录井和地压检测服务都得到了长足发展，其部分服务技术已达到国内同类技术先进水平，优化与最优化钻井服务工作也已全面铺开。优选钻头类型和进行钻头选型评价是综合录井优化钻井服务的重要内容之一，是综合录井队服务水平上升到中、高级水平的一种能力表现。

一、钻头选型

根据地层可钻性选择钻头，可以取得钻速高、进尺多、成本低、井下钻头异常终结概率低的效果。为此，人们建立了地层可钻性与钻头类型的关系。地层的可钻性习惯于用地层可钻性级值Kd表示，并通过测录井资料直接求取，现场实施方便、快捷，比传统的岩心分析成本低、连续性好。

钻头选型，首先了解国内钻头生产厂家所生产的钻头系列、品种与市场情况，然后依据测录井资料确定所研究地层的可钻性级值，再依据地层可钻性级值选取合理的钻头类型。

我国石油钻井现场上，常用的钻头多为三牙轮钻头（牙轮钻头中的一种）和PDC钻头（金刚石钻头中的一种），本文就此展开讨论。1．三牙轮钻头选型

（1）三牙轮钻头系列与类型

国际钻井承包商协会(IADC)，对任一三牙轮钻头都用四位数的IADC编码来描述其系列与类型等特征。

（2）三牙轮钻头可钻性级值

地层可钻性级值Kd的原始定义是以三牙轮钻头为参照的。确切地说，地层可钻性级值Kd是三牙轮钻头的可钻性级值，但现场上人们习惯称之为牙轮钻头可钻性级值。

目前, 国内外专家将三牙轮钻头可钻性级值Kd分为1—10级，用以表示地层硬度，并称之为地层级别。地层可钻性级值Kd与地层级别划分标准见表1。

为方便现场使用，结合国内钻录井专家的意见，笔者将表示地层软硬程度的地层级别划分为三类：Ⅰ-S---软地层、Ⅱ-M---中（中等硬度）地层、Ⅲ-H---硬地层，以后的钻头选型将以此为标准。

2.PDC钻头选型

（1）PDC钻头系列与类型

据PDC钻头自身特性，主要用于软--硬大段均质地层、易斜地层、钻高温井与取心钻进等。对于PDC钻头系列与类型的定义与编码国内外都比较混杂，本文以江钻股份和川克公司PDC钻头系列与类型来进行研究。

（2）PDC钻头可钻性级值

对于PDC钻头，其地层可钻性级值Kdpdc与牙轮钻头的可钻性级值Kd存在如下关系，见表2。

3．确定地层可钻性级值的测录井方法

确定地层可钻性级值的测井方法是用声波测井资料求取，录井方法是利用dc指数直接求取，可钻性级值Kd或Kdpdc的算法详见表3。从相关系数上看，式1、2、9相关性较好，现场上可用式2、9计算可钻性级值。

计算从理论上讲，利用综合录井Sigma值亦可计算所钻地层的可钻性级值，这里不再推导，Sigma值、dc指数与地层硬度对应关系见表4。

二、应用尝试

实例一：柴达木盆地S9井

S9井岩性组合为砂泥岩互层，该井钻头剖面设计详见表 5，实际钻进钻头剖面详见表6。由表6可以看出：

硬质合金取心钻头并不适用于S9井区，相比之下PDC取心钻头则要好一些，单支PDC取心钻头可取得200m进尺；

J22（HA527）钻头比较适用于该地区地层，钻时为10-20min/m，单支钻头进尺可达400-800m。

井深1618.94m更换硬质合金钻头后，取心钻进速度明显变慢，钻时由上部PDC钻头的50-60min/m升至140.5min/m.。分析比较后，录井队建议井队更换成PDC取心钻头后，钻时平均为59min左右，钻速提高近2倍，效果相对较好。

实例之二：渝东鄂西HJ1井

HJ1井是由一口海相探井。该井地层可钻性级值见表7。

根据YD3井与MA1井钻头使用情况、声波时差与地层可钻性级值，预测出HJ1井钻头剖面，详见表8。

HJ1井钻头现场使用情况详见表9。

HJ1井钻头使用情况评价详见表10。HJ1井与YD3-1井钻头使用对比见表11。

钻头选型结果优劣评价最终要看现场正常应用效果。

从表9可以看出: HJ1井钻头选型与地层级别对应较好，与邻井YD3-1井钻头使用参数对比,无论钻头进尺还是机械钻速都要优于YD3-1井；相对YD3-1井直径为444.5mm、311.1mm、215.9mm钻头的ED分别是0.42、0.61、0.41,均小于1。因此，HJ1井钻头选型比较成功。另外，值得一提的是志留系地层钻头选用问题，地层级别为高硬地层，HA617钻头钻速有所减慢，钻时、dc指数与Sigma值出现“台阶”式增长，增长率>20%，结合预测表笔者认为选用HA637或HA737可能会更好。

综上所述，HJ１井钻头预测剖面具有鄂西海相地层的代表性，可作为该地区的典型钻头剖面。结 论

1．综合录井队提供钻头选型及评价服务是较好可行的，而且是综合录井优化钻井服务技术优势的一个突破口。

2．钻头选型及评价服务现场工作重点是：录井前，收集相关资料，预测钻头剖面；录井中，分析地层可钻性级值、地层级别，评价选型的合理性；完井后，综合测录井资料，确定地层钻头剖面。

李光华 男，1964年8月生，高级工程师，1987年毕业于江汉石油学院钻井专业，现在江汉油田从事综合录井资料解释工作。