地层与钻头选型文档格式.docx
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(1系列无型式4)FAT127/FAT127L
1-3GA135GJ135GTX-G3MAX-GT3S13GSDGH/MSDGHH136FDGH137/HA137HJ137ATM-GT3HP13GFDSH
GJ125LATX-G3MAX-G3MS13GMSDSHODHA136HAT137HJT127LMHP13GMFDSH
2-1GA215S21GSVHH126H127ATJ-G4
(2系列无型式2、3、4)M21GMSVHHA126ATJ-4FVHA127HP21GFNH
3-1S31GHP31G
3-4(3系列无型式2、3)ATJ-G8
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GAT415GTX-03MAXGT-03M02SODHTT417GT-03MX-03EHP41H
4-2M05SHA427YHJ427YGT-09CMX-09CF05/F07
GT09CSTR-05CMF05
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GAT435HD437/HA437LHJT437LGT09ATM11HGEHP43HMF10D
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FA447/FA447LHJT447LH18/H18CMF15D/MA15
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GAT515GJ515YMAXGT-202JS。
M2SHA517/HA517YHJT517LGT20/GT20SATM22GHP51XF15H/F25A
M2SDHA517G/HA517LHJD517HSTR-20MX-20HP51HAF17
HAT517/HB517H-20MX-20GEHP51HF2D/MF2D
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HA527YH-28/H-28CHP52MF27D
GT-28MF27
系57
列保径密封滚动轴承保径密封滑动轴承
型江汉休斯瑞德史密江汉休斯瑞德史密
式橡密金密橡密金密司橡密金密橡密金密司
G535GJ535S53A3GSH537/H537LHJ537/HJT537ATJ-33A/ATJ33SATM33EHP53/EHP53AMF#/F3H
5-3GA535GJ115LM3SHA537/HA537GLHJ537Y/HJ537LSTR-30/GT-30ATM33GHP53AM/HP53F3D/MF53D
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5-4ATX-33CMAXGT-30CGHA547YHJ547YATJ33C/GT-30CATM33CHP54F35/F53A
GTX-33CGHJT547GHATJ35CSTR-30CATM33CGF37/F37D
MX-35CGF57A/MF37D
6-1G615GJ6154JSH617/HA617ATJ44/ATJ44AHP61/EHP61F4/F4A/
GA615HA617Y/HA617GLATJ44G/HR-40HP61A/EHP61AF45A/F47A
F47A/F4H
ATX44CMAX44CS62A5JSGT-20C/GT-28MX-40CGHP62/EHP62F50D/F47H
6-2GTX-20CMAXGT-20CG47JSGT28C/H28HP62A/EHP62AF5/MF5D
MF5/F45H
6-3MAX-55H637HJT637GHATJ55R/STR-30HP63F57/F57A
HA637STT-50R/HR-50EHP63F57D/F57OD
6-4ATJ66/HR-60F67OD
7-3H737ATJ-77HP73MF7
HA737HJT737GHSTR-70/HR-70EHP73F7/F7OD
7-4(7系列无型式1、2)ATJ88/STR-80/HR80F670D
8-1F8OD/F8DD
8-3H837ATJ-99HP83F9
(8系列无型式1、2)HA837EHP83
注:
表1-5续中的齿型、系列、地层可钻性、型式和岩性与表1-5相同,其中系列、型式一栏前面数字代表系列,后面数字代表型式。
如1-3中的“1”代表钢齿1系列,“3”代表钢齿1系列的第3种型式的岩性;
又如6-4中的“6”代表钢齿6系列,“4”代表镶齿6系列的第4种型式的岩性。
§
2.2地层岩石
一、地层岩性
地层主要由石英、长石、云母、方解石、粘士等十几种矿物组成,分为火成岩、变质岩和沉积岩。
1、火成岩(或岩浆岩):
高热的岩浆从地球较深处侵入地壳,或喷出地表冷凝后形成的岩石。
特点是无层次、块状、岩性致密而坚硬,如花岗岩、玄武岩、正长岩等。
很少有油气显示。
2、沉积岩:
火成岩、变质岩和早期形成的沉积岩受风吹雨打、温度变化、生物作用、水的溶解等因素的影响,逐渐地剥蚀破碎,形成了碎屑、溶解和残余物质后经过流水、风力、冰川、海洋的搬运,离开了原地,在适当条件下沉积下来,再经压实、团结而形成。
特点是有层理、有化石。
石油大多数储存在沉积岩的孔隙、裂缝或溶洞里。
3、变质岩:
沉积岩或火成岩在地壳内部的物理化学因素(高温、高压、岩浆的同化)影响下,经过变质作用而改变了原来的成分和结构,变成了新的岩石。
如石灰岩变成大理石,花岗岩变成片麻岩等。
特点是具有变晶状(片状、片麻状、板状等)结构。
岩石的物理机械性质(硬度、塑性、研磨性等)与组成岩石的矿物和胶结物的性质有密切关系。
不同的地层岩性对钻井工艺及钻头失效的影响不同。
常见岩石综合性能列于表1-6。
表1-6常见岩石综合性能
岩性
抗压强度
/MPa
弹性模量
/104MPa
洎松比
/
硬度
塑性
系数
压缩
膏岩
24.5(18~30)
1.11(0.9~1.3)
0.24
(0.2~0.3)
535.83
(400~600)
2.14(1.0~3.0)
4.75(4.0~6.0)
泥岩
36.93(20~60)
2.3(1.4~4.0)
0.11(0.1~0.6)
441.26
(300~600)
1.44(1.0~2.0)
5.67(2.0~8.0)
粉砂质泥岩
30.52(20~50)
3.09(2.0~4.0)
1.19
(0.1~0.3)
584.01
(300~900)
1.4(1.0~1.5)
2.62(1.0~4.0)
泥质粉砂岩
21.14(20~50)
2.45(1.5~4.0)
1.15
(0.1~0.2)
346.0
1.57(1.0~2.0)
3.6(1.0~5.0)
泥质
灰岩
44.23(30~50)
4.15(3.0~5.0)
0.17(0.1~0.2)
776.0
(300~1000)
1.66(1.0~2.0)
1.37(1.0~2.0)
石灰岩
44.8(30~50)
2.04(1.5~3.0)
1.18
1124.34
(800~1200)
1.52(1.0~1.6)
3.18(0.8~4.0)
白云岩
37.15(30~60)
4.86(2.0~9.0)
1.21
(0.1~0.3)
1218.68
(800~1300)
1.43(1.0~1.5)
1.38(0.7~3.0)
二、地层岩性的种类和特点
1、粘士和黄土:
直径0.01mm以下的粘土矿物微粒组成的沉积岩。
泥岩及页岩:
粘土类的沉积物经成岩作用而形成的岩石。
成块状为泥岩,呈薄片层状的为页岩。
含石油、沥清丰富,可提炼石油的页岩为油页岩。
2、砂岩:
砂粒经胶结在一起形成的岩石。
直径0.5~1mm叫粗砂岩,直径0.25~0.5mm叫中砂岩,直径0.1~0.25mm叫细砂岩,直径0.01~0.1mm叫粉砂岩。
砂岩有孔隙,可储存流体。
孔隙大的砂岩与裂缝发育的灰岩都是渗透性好的岩石。
3、砾岩:
岩石的颗粒大于1mm叫砾石。
由砾石和胶结物形成的岩石叫砾岩。
砾岩分为粗砾岩、中砾岩和细砾岩三种。
形状不一且带有棱角的叫角砾岩。
4、石灰岩:
主要成分为碳酸钙,由化学沉积作用,在海洋或陆地湖泊内生成,呈块状,比较致密和坚硬。
石灰岩分为石灰岩、泥灰岩、砂质灰岩、泥质灰岩、白云岩和介壳灰岩(生物骸壳沉积成岩)。
含泥质的灰岩塑性较大,质纯的灰岩脆硬。
三、地层岩石可钻性与分级
岩石的可钻性决定钻进时岩石破碎的难易程度,是合理选择钻进方法、钻头结构及钻进规程参数的依据。
对地层岩石可钻性进行分析,能了解钻头选型的合理性和对地层的适应能力。
以钻头的机械钻速和进尺的乘积作为衡量指标。
1、影响岩石可钻性基本的属性:
岩石的矿物成分和结构构造、密度、孔隙度、含水性及透水性。
力学性质有硬度、强度、弹性、脆性、塑性和研磨性等。
一般造岩矿物中石英多、胶结牢固、颗粒细小、结构致密、未经风化和蚀变时,岩石可钻性差;
而岩石的硬度和强度高、研磨性强,岩石可钻性也差。
2、影响可钻性的工艺因素:
加在钻头上的压力、转速、泥浆类型和井底排屑情况等。
3、影响可钻性的技术条件:
钻探设备、钻孔直径和深度,钻进方法,破岩工具的结构和质量等。
地质矿场部采用平均钻进时效,按指数分布规律,制订了适用于金刚石、硬质合金和钢粒钻进的岩石可钻性分级列于表1-7。
表1-7岩石可钻性分级
岩石级别
钻进时效统计效率m/h
代表性岩石举例
金刚石
硬合金
钢粒
1~4
>3.90
粉砂质泥岩,碳质页岩,粉砂岩,中粒砂岩,透闪岩,煌斑岩
5
2.9~3.6
2.5
硅化粉砂岩,滑石透闪岩,橄榄大理石,白色大理石,石英闪长玢岩,黑色片岩,透灰石大理岩,大理岩
6
2.3~3.1
2.0
1.50
黑色角闪斜长片麻岩,白云斜长片麻岩,石英白云石大理岩,黑云母大理岩,白云岩,蚀变角闪闪长岩,角闪变粒岩,角闪岩,黑云石英片岩,角岩,透辉石榴石矽卡岩,黑云白云石大理岩
7
1.9~2.6
1.40
1.35
白云斜长片麻岩,石英白云石大理岩,透辉石化闪长玢岩,混合岩化浅粒岩,黑云角闪斜长岩,透辉石岩,白云石大理岩,蚀变石英闪长玢岩,石英闪长玢岩,黑云母石英片岩
8
1.5~2.1
1.20
花岗岩,矽卡岩化闪长玢岩,石榴石矽卡岩,石英闪长斑岩,石英角闪岩,黑云母斜长角闪岩,混合伟晶岩,黑云母花岗岩,斜长闪长岩,斜长角闪岩,混合片麻岩,凝灰岩,混合浅粒岩
9
1.1~1.7
1.00
混合岩化浅粒岩,花岗岩,斜长角闪岩,混合闪长岩,钾长伟晶岩,橄榄岩,斜长混合岩,闪长玢岩,石英闪长玢岩,似斑状花岗岩,斑状花岗闪长岩
10
0.8~1.2
0.75
硅化大理岩,矽卡岩,混合斜长片麻岩,钠长斑岩,钾长伟晶岩,斜长角闪岩,长英质混合岩化角闪岩,斜长岩,花岗岩,石英岩,硅质凝灰砂砾岩,英安质角砾熔岩
11
0.5~0.95
0.50
凝灰岩,熔凝灰岩,石英角岩,英安岩
12
〈0.60
石英角岩,玉髓,熔凝灰岩,纯石英岩
四、主要油田地层岩性
包括中原、胜利、华北、辽河、四川、塔里木和吐哈油田的地层岩性。
列于表(1-8~11)。
表1-8中原、胜利、华北、辽河油田主要地层岩性
地层
厚度(m)
岩性特征
系
组
段
四系
平原组(华北)
200~400
粘土质、粉细砂、冲积砂砾层
上三
系
明化镇组
107~
2400
下细上粗的砂泥岩互层
馆陶组
粗细粗的砂泥岩沉积,底部为石英、燧石、砾石层
东营组
300~2000
红色泥岩、砂岩不等厚互层夹碳质泥岩、油页岩
下
第
三
沙
上段红色泥岩夹砂岩,局部夹油页岩、泥灰岩下段泥岩、油页岩、钙质页岩、泥灰岩、生物灰岩。
河
街
一
沙二
顶部:
红色含膏泥岩,上部:
红灰色泥岩底部:
砂岩发育
三
2500~2400
顶部泥灰岩、生物灰岩灰色泥岩夹砂岩、粉砂岩;
泥岩、油页岩、钙质页岩、灰质页岩砂岩、粉细砂岩互层;
灰色泥岩;
含钙泥岩为主,底部夹钙质页岩、泥灰岩、泥质白云岩
四
上部:
膏泥岩、泥岩、石膏、碳酸盐岩互层,间夹玄武岩;
中部:
暗色泥岩与砂岩互层;
下部:
砂岩、含砂砾岩。
孔
店
(华北地区)
灰色含膏泥岩砂砾岩、泥岩互层
二
蓝灰色膏泥岩、白云岩
杂色砂砾岩、砂质泥岩
中原
220~750
紫红色泥岩与石英粉砂岩互层夹灰质泥岩,硅质粉砂岩、黑色玄武岩
胜利
600以上
泥岩、白云质泥岩夹钙质砂岩、粉砂岩、碳质泥岩、中部有含砾砂岩、
白
华北
灰色泥岩、火山喷发岩
垩
胜利
上部红色砂岩、泥岩、砾质岩,下部安山岩、煌斑岩、凝灰岩夹红色砂岩、泥岩
房身泡组
辽
~1204
玄武岩、辉石、橄榄玄武岩,蚀变玄武岩夹泥岩
孙家湾组
砾岩、砂砾岩、砂岩夹泥岩
侏
罗
九佛堂、沙海、阜新组
泥岩、页岩为主,钙质砂岩及煤层
义县组
中酸性火山岩
小东沟组
角砾岩
辛庄组~窑坡组
华
北
~800
中基性火山岩、火山喷发岩、泥岩夹细砂岩及煤层
~1000
砂岩、泥岩互层夹煤层
石千峰组~下石盒子组
中
原
红色泥岩、粉砂岩互层,上部含灰质砂岩
迭
山西组
泥岩、白云质泥岩、粉细砂岩互层,中部含煤层集中段
350~520
上统:
泥岩、长石砂岩、砂质页岩、石英砂岩互层,下统:
泥岩、砂岩、碳质泥岩、煤层、铝土质泥岩,底部厚层石英砂岩
石炭
200
暗色泥岩、碳质泥岩夹砂岩及薄煤层,石灰岩、长石、石英砂岩
~300
煤系地层夹石灰岩
太原组~本溪组
铁铝页岩、石灰岩、煤层、砂页岩、火成岩
奥
陶
隐微晶石灰岩、白云岩、膏角砾状白云岩、硬石膏等
峰峰组~下马家沟组
400~720
石灰岩夹白云岩、泥灰岩
治里~亮甲山组
40~1340
白云岩、石灰岩含燧石条带
辽河
厚层石灰岩
八陡组、上、下马家沟组
胜
360~790
中、上部以深灰色石灰岩、燧石结核灰岩、豹皮灰岩,化石,石。
下部黄灰色泥质白云岩夹角砾状灰岩
治里~亮甲山组
90~125
上部中细晶或粗晶白云岩,富含燧石结核或条带,下部结晶白云岩夹竹叶状白云岩
寒
凤山组
110
结晶白云岩夹泥质条带灰岩
长山组、崮山组
利
95~150
泥质条带灰岩、竹叶状灰岩夹灰绿色页岩
张夏组
180~190
厚层鲕状灰岩、石灰岩
武
徐庄组、毛庄组
110~160
页岩夹鲕状灰岩、石灰岩和海绿石砂岩
馒头组
紫红色页岩与石灰岩互层,底部夹硅质或燧石隐晶白云岩
500~700
泥岩、泥质灰岩、鲕灰岩、俯君山组以白云岩为主
粉砂岩、页岩、石灰岩
青白口系(华北)
0~360
泥岩、石英砂岩、泥灰岩
蓟
铁岭~洪水庄
0~388
灰质白云岩、泥岩
县
雾迷山组
微细晶白云岩、隐微晶白云岩夹泥质白云岩,底部夹石英砂岩
杨庄组
浅灰白云岩、泥云岩
元古
辽河
白云岩、白云质灰岩、石英砂岩
太古
混合花岗岩、角闪变粒岩、花岗片麻岩
太山群
15000
质伟晶岩脉带,非破裂带
表1-9四川油田主要地层岩性
厚度(m)
岩性特征
第三
大邑组
~150
灰色砾岩夹岩屑透镜体
芦山组、名山组
400~1000
棕红色泥质粉砂岩及泥岩
夹关组
380~700
块状砾岩、砂岩夹泥岩
灌口组
440~1250
红色泥质粉砂岩夹薄层泥灰岩,含石膏及钙芒硝,底部有砾岩层
天马山组
200~400
红色泥岩夹多层厚层块状砾岩及砂岩,普遍存在底砾岩
蓬莱镇组
650~1400
粉砂岩、石英砂岩及紫红色泥岩互层。
龙泉山、乐山一带出现页岩、灰岩
遂宁组
300~500
棕红色泥岩、砂质泥岩夹泥质粉砂岩
上沙溪庙组
880~1460
泥岩、砂质泥岩与长石石英砂岩互层。
底部薄层含叶肢介页岩
下沙溪庙组
220~600
紫红色及灰紫色泥岩、砂质泥岩夹灰绿色泥质粉砂岩、细砂岩
自
流
井
群
凉高山段
~
900
页岩、砂岩、泥岩互层夹介壳灰岩及介屑砂岩
大安寨段
灰色介壳灰岩与黑色页岩互层,下部及顶部紫红色泥岩夹泥灰岩
马鞍山段
泥灰岩夹薄层粉砂岩
东岳庙段
页岩夹泥灰岩、介壳灰岩
珍珠冲段
泥岩夹薄层石英砂岩
泥岩、砂岩、砾岩互层,夹泥灰岩、介壳灰岩透镜体,底部石英质砾岩,中下部:
砂岩、泥页岩互层夹薄煤层
叠
须家河
须四~
须二
200~
3000
暗色页岩、泥岩、碳质页岩与厚层块状长石石英砂岩、粉砂岩互层,夹菱铁矿、泥灰岩
须一
50~4000
灰白色薄至中层粉砂岩、细砂岩夹泥质粉砂岩、页岩、碳质页岩及煤层
雷口坡组
雷五
1200
厚层块状灰岩,局部鲕状灰岩
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- 地层 钻头 选型