非常規(guī)油氣地質(zhì)巖心鉆探專業(yè)術(shù)語(yǔ)的商榷

崔大勇

(山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 泰安 271021)

前些年，我國(guó)礦產(chǎn)勘查工作的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向西部新區(qū)和中東部地區(qū)深部，主要勘查煤炭、鐵、銅、鋁、錳、鉛、鋅、金等礦產(chǎn)。近年來(lái)，由于受理性決策和資金等因素制約，限制了重要礦產(chǎn)勘查工作的繼續(xù)開展。在整體趨勢(shì)下滑的大環(huán)境下，一些非常規(guī)能源勘查工作異軍突起，諸如頁(yè)巖氣、油頁(yè)巖、油砂、天然氣水合物等鉆探工程的工作量連年增加，在一定程度上填補(bǔ)了缺口，遏制了下滑趨勢(shì)[1]。正因?yàn)槿绱?，這兩年相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)的用于非常規(guī)能源鉆探工程的大直徑繩索取心鉆具銷售額也隨之成倍增長(zhǎng)，給巖心鉆探工程的發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)。

隨著非常規(guī)能源油氣地質(zhì)調(diào)查工作的不斷深入，我院近年油頁(yè)巖、油砂地質(zhì)調(diào)查的巖心鉆探工作量亦不斷增加，在松遼盆地、東寧盆地、塔里木盆地、準(zhǔn)東盆地、柴達(dá)木盆地等完成了多個(gè)油頁(yè)巖、油砂地質(zhì)調(diào)查巖心鉆探工程項(xiàng)目。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，因石油工程與礦產(chǎn)地質(zhì)工程的專業(yè)差異使部分專業(yè)術(shù)語(yǔ)的應(yīng)用經(jīng)常產(chǎn)生歧義，其危害主要有3個(gè)方面：(1)在招投標(biāo)及工程設(shè)計(jì)中由于術(shù)語(yǔ)使用不當(dāng)造成技術(shù)方案表達(dá)不準(zhǔn)確或異議；(2)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)資料收集整理，用語(yǔ)模糊給工作帶來(lái)不便；(3)野外工程結(jié)束后，在工程技術(shù)驗(yàn)收和資料提交時(shí)技術(shù)用語(yǔ)無(wú)統(tǒng)一的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù)幾年來(lái)的工作實(shí)踐提出意見(jiàn)和看法，供同行們借鑒和商討。

1 鉆井工程與鉆探工程

1.1 含義

鉆井工程：屬石油工程分支學(xué)科，是指利用專業(yè)機(jī)械設(shè)備，鉆入設(shè)計(jì)深度的地層中，最終形成圓柱形孔洞的施工工程；鉆井用途直接決定鉆井直徑，埋藏深度直接決定鉆井深度，例如石油、天然氣和地下水鉆探的鉆井直徑都較大，埋藏?cái)?shù)千米的深部礦產(chǎn)需要鉆進(jìn)相應(yīng)甚至更深的深度才能準(zhǔn)確勘探；鉆井工程包括鉆井與成井工藝，以開采液氣態(tài)礦藏為主要目的，在地殼內(nèi)鉆成的柱狀圓孔叫做鉆井[2]。主要功用：(1)獲得地下空間的最直接、可靠的第一手信息，即可從鉆井中采取固態(tài)樣、液態(tài)樣、氣態(tài)樣等；(2)形成的孔洞可下放物探儀器，獲取各巖、礦層的地球物理場(chǎng)資料；(3)利用孔洞觀測(cè)地下水位、水量等動(dòng)態(tài)水文地質(zhì)情況；(4)根據(jù)用途不同可劃分為地?zé)帷⑹?、煤田、建筑地面鉆井等，根據(jù)階段不同可劃分為普查鉆井、勘探鉆井和開采鉆井。目前鉆井工程以不取心鉆進(jìn)為主，主要設(shè)備是石油或水井鉆機(jī)(大部分為轉(zhuǎn)盤式)，全面鉆進(jìn)鉆頭(牙輪鉆頭、PDF鉆頭等)，常規(guī)口徑在215.9 mm(8in)至444.5 mm(17in)之間。

鉆探工程：是指在地質(zhì)勘探或巖土工程勘查中，根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求，調(diào)整鉆機(jī)的鉆進(jìn)方向和角度，通過(guò)鉆頭回轉(zhuǎn)采取巖礦心，或在已鉆成的孔洞中下放測(cè)試儀器，通過(guò)物理或化學(xué)手段檢測(cè)地下水、地?zé)帷⒂蜌?、礦體等情況的工程[2]。根據(jù)地質(zhì)或工程要求在巖土中鉆成的柱狀圓孔叫做鉆孔；目前地質(zhì)調(diào)查中的鉆探工程主要為巖心鉆探，使用的主要設(shè)備是小口徑巖心鉆機(jī)(XY系列，含全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī))，小口徑金剛石系列鉆具，施工口徑30～150 mm。

綜上，鉆井工程與鉆探工程的最主要區(qū)別為鉆井工程包括鉆井和成井兩大工藝，鉆探工程只有鉆孔而無(wú)成井工藝；其次是鉆井工程口徑大，大部分井段不取心，鉆探工程口徑小，一般全孔取心；再次是鉆井工程需完井進(jìn)行試采和評(píng)價(jià)，鉆探工程取得巖心資料和孔內(nèi)測(cè)井資料并對(duì)資料及鉆探質(zhì)量驗(yàn)收后即封孔，并將現(xiàn)場(chǎng)地貌盡量恢復(fù)原狀。

1.2 應(yīng)用

非常規(guī)油氣(油頁(yè)巖、油砂)地質(zhì)調(diào)查為全孔段取心，采用小口徑巖心鉆機(jī)(立軸式或全液壓動(dòng)力頭式)，金剛石系列鉆具(主要為繩索取心系列)，常規(guī)口徑為75～130 mm，一般是以獲取巖心實(shí)物及資料和測(cè)井資料為主要目的，鉆孔完工后不作保留或生產(chǎn)用，不需進(jìn)行成井工藝。根據(jù)上述特點(diǎn)，非常規(guī)油氣(油頁(yè)巖、油砂)地質(zhì)調(diào)查工程應(yīng)稱為鉆探工程，鉆成的柱狀圓孔應(yīng)稱為鉆孔。

2 井身結(jié)構(gòu)與鉆孔結(jié)構(gòu)

井深結(jié)構(gòu)是鉆井工程施工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)稱，包括鉆井深度、各井段鉆進(jìn)所用套管的直徑和鉆頭直徑，管外水泥返深等[3]。

鉆孔結(jié)構(gòu)則是繪制鉆孔剖面的技術(shù)要素，包括鉆孔總深度，各孔段套管或井管的范圍、長(zhǎng)度、直徑以及灌漿部位等[2]。

非常規(guī)油氣(油頁(yè)巖、油砂)地質(zhì)調(diào)查巖心鉆探施工中下入的套管不需水泥固井，套管外徑與鉆頭外徑僅差幾個(gè)毫米，因此形成的結(jié)構(gòu)應(yīng)稱為鉆孔結(jié)構(gòu)而不應(yīng)稱為井身結(jié)構(gòu)。

3 鉆柱與鉆具

鉆柱：水龍頭和鉆頭之間的鉆具管串的總稱，包括方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、接頭、穩(wěn)定器等；石油鉆中方鉆桿、鉆桿、加重鉆桿、鉆鋌是鉆柱的基本部分，地質(zhì)巖心鉆探鉆具分為三類：鉆桿、取心鉆具、套管[2]；非常規(guī)油氣(油頁(yè)巖、油砂)地質(zhì)調(diào)查巖心鉆探中普遍采用繩索取心鉆進(jìn)，無(wú)鉆鋌、穩(wěn)定器、加重鉆桿等器具，因此對(duì)下入孔內(nèi)的管串稱為鉆具為更合適。

4 井管與套管

地質(zhì)巖心鉆探用套管分為接頭鏈接式和直連式，常用外徑尺寸系列為73、91、114(108)、140(127)、168(146) mm分別適用與口徑系列76、96、122(110)、150(130)、175(150) mm[2]，而井管(石油套管)的直徑尺寸一般為177.8～377 mm，地質(zhì)調(diào)查巖心鉆探用護(hù)壁管材都是用小口徑(75～175 mm口徑)地質(zhì)巖心鉆探用套管。石油套管和地質(zhì)套管在技術(shù)上有較大差別。地質(zhì)套管一般外平內(nèi)不平，石油套管相反，這和使用環(huán)境、是否回收、鉆具高速滿眼回轉(zhuǎn)等因素有關(guān)。

5 固井與套管護(hù)壁

固井是鉆井過(guò)程中的重要工序，通過(guò)注水泥保護(hù)和支撐下入井內(nèi)的套管，封隔油氣水層并加固井壁，保證油、氣或水作為生產(chǎn)井時(shí)正常生產(chǎn)；套管護(hù)壁是為防止由于地層軟弱或水力作用造成孔壁失穩(wěn)而采取的護(hù)壁措施，在非常規(guī)油氣(油頁(yè)巖、油砂)地質(zhì)調(diào)查鉆探施工中，下入套管的目的是護(hù)壁，且因套管與孔壁之間間隙很小(1～3 mm)，一般不用注水泥漿固定或填充，用套管護(hù)壁就可以了(也有例外，如在油氣區(qū)勘探非常規(guī)油氣，或頁(yè)巖氣調(diào)查井，或有硫化氫地層等，或調(diào)查井進(jìn)行試采評(píng)價(jià)，按照地調(diào)局安全規(guī)定，也是需要安裝井控裝置的，如此表套或者一開套管也是要固井的)。

6 完井與終孔，封孔與封井

完井既是鉆井工程的最后工作，又是采油工程的開始工作，通過(guò)完井將完成的鉆井和底部油層以一定結(jié)構(gòu)和工藝相連通，才能進(jìn)行采油、注水等油氣開發(fā)工作，其施工質(zhì)量的好壞決定了油井未來(lái)的生產(chǎn)效率和使用壽命。油頁(yè)巖、油砂地質(zhì)調(diào)查鉆孔施工，全孔取心，達(dá)到預(yù)期目的而停止鉆進(jìn)并按要求測(cè)井取得資料則完成任務(wù)，應(yīng)稱為終孔，而不是完井。

終孔之后為防止鉆孔給地下水的開發(fā)利用、水利工程防滲、礦山開采、工程建筑及邊坡穩(wěn)定等帶來(lái)不利影響，而按要求對(duì)鉆孔灌注水泥漿或不透水的粘土進(jìn)行封閉的作業(yè)亦應(yīng)稱為封孔而不是完井。

7 錄井與地質(zhì)編錄

錄井是通過(guò)觀測(cè)、采集成孔過(guò)程中采取的三態(tài)物質(zhì)，利用巖礦分析、地球物理和地球化學(xué)等方法進(jìn)行檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)，建立鉆井地質(zhì)剖面圖、油氣層示意圖，進(jìn)而進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，并為石油工程提供參考資料的過(guò)程。

鉆孔地質(zhì)編錄是通過(guò)對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程中采集的各種樣品進(jìn)行測(cè)量、觀察，將其各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行匯編，例如通過(guò)統(tǒng)計(jì)匯總每回次進(jìn)尺、巖(礦)心采取率、巖性描述等信息，進(jìn)而計(jì)算分層孔深和厚度、標(biāo)志面與巖心軸的夾角，核算鉆孔彎曲度和孔深。通常編錄資料中會(huì)附有水文地質(zhì)測(cè)量、地球物理測(cè)井等資料。最后編繪鉆孔柱狀圖和鉆孔地質(zhì)剖面圖。

在非常規(guī)油氣(油頁(yè)巖、油砂)地質(zhì)調(diào)查鉆孔施工中主要是進(jìn)行鉆探地質(zhì)編錄和地球物理測(cè)井，其它錄井工作中氣測(cè)錄井、地化錄井、熒光錄井應(yīng)按項(xiàng)目要求開展工作，因采用金剛石鉆頭鉆進(jìn)，鉆進(jìn)參數(shù)和鉆頭參數(shù)對(duì)時(shí)效影響很大，鉆時(shí)錄井意義不大；金剛石鉆進(jìn)特別是采用孕鑲金剛石繩索取心鉆進(jìn)，產(chǎn)生的巖粉(屑)粒徑<1 mm，使用的循環(huán)液為無(wú)固相高分子聚合物沖洗液，巖粉絕大部分被高分子聚合物吸附，因此巖屑錄井亦無(wú)實(shí)用價(jià)值。

8 其它幾個(gè)石油鉆井工程名詞在地質(zhì)巖心鉆探中的應(yīng)用

有些專業(yè)名詞在石油鉆中經(jīng)常用到，但直接在地質(zhì)巖心鉆探中使用不太恰當(dāng)，如井深的起始零點(diǎn)是轉(zhuǎn)盤的水平面，孔深的起始零點(diǎn)是地平面。劃眼的主要目的和任務(wù)是清除附在井壁上的阻礙物，修整已成孔的鉆井，主要采用方法是邊循環(huán)邊旋轉(zhuǎn)下放或上提鉆柱，在取心鉆進(jìn)特別是繩索取心金剛石鉆進(jìn)方法中由于循環(huán)液為無(wú)固相沖洗液，孔壁附著物(泥皮)少而薄，利用提鉆或竄動(dòng)鉆具即可。側(cè)鉆是在油水井某個(gè)預(yù)定井段的套管一側(cè)開窗，通過(guò)窗口鉆出新的井眼，然后在這個(gè)新井眼中下尾管固井，以提高采收率的一項(xiàng)綜合技術(shù)，在取心鉆探工程中則是為補(bǔ)采巖礦心或繞開事故孔段利用造斜技術(shù)進(jìn)行的鉆進(jìn)過(guò)程。司鉆是一種崗位名稱，是指鉆機(jī)機(jī)長(zhǎng)或帶班工人，司鉆負(fù)責(zé)鉆機(jī)或鉆臺(tái)的工作和管理工人，負(fù)責(zé)控制剎把以及鉆井和吊裝設(shè)備的操作工作，在巖心鉆探中應(yīng)稱為班長(zhǎng)。倒扣：井內(nèi)出現(xiàn)異常情況其它方法處理無(wú)效而利用反轉(zhuǎn)將井內(nèi)鉆具擰卸提出井外的一種技術(shù)操作。扶正器：裝在套管柱或鉆桿柱上使井內(nèi)套管柱或鉆桿柱居中的裝置。與此相類似的專業(yè)用語(yǔ)需根據(jù)巖心鉆探工藝特點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整、規(guī)范使用，部分用語(yǔ)建議見(jiàn)表1。

表1 石油鉆井術(shù)語(yǔ)在地質(zhì)巖心鉆中的應(yīng)用

9 結(jié)語(yǔ)

非常規(guī)油氣(油頁(yè)巖、油砂)地質(zhì)調(diào)查鉆探工程，從招投標(biāo)文件編寫一直到提交成果報(bào)告、項(xiàng)目驗(yàn)收都應(yīng)采用規(guī)范的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，應(yīng)以現(xiàn)有的《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》(DZ/T 0227-2010)和《地質(zhì)鉆探手冊(cè)》(2014年版，王達(dá)，何遠(yuǎn)信，等編著)以及高等院校核心教材為基礎(chǔ)，發(fā)揚(yáng)民主，充分討論，形成共識(shí)，有效地規(guī)范非常規(guī)油氣(油頁(yè)巖、油砂)地質(zhì)調(diào)查工程施工的全過(guò)程。如同地理隔離產(chǎn)生不同語(yǔ)言一樣，跨領(lǐng)域的專業(yè)術(shù)語(yǔ)也會(huì)有所區(qū)別，然而發(fā)展的趨勢(shì)就是融合統(tǒng)一，專業(yè)術(shù)語(yǔ)也不是一成不變的，不同行業(yè)必將統(tǒng)一和規(guī)范專業(yè)術(shù)語(yǔ)，甚至在未來(lái)新的技術(shù)、新的工藝還將創(chuàng)造很多新術(shù)語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)規(guī)范除了可以行業(yè)統(tǒng)一，還應(yīng)有國(guó)際視野。

地質(zhì)勘探行業(yè)目前處于周期性調(diào)整態(tài)勢(shì)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化勢(shì)在必行。鉆探工程受到行業(yè)形勢(shì)的影響，在繼續(xù)實(shí)施常規(guī)找礦勘查服務(wù)的同時(shí)，應(yīng)探索新的服務(wù)領(lǐng)域，例如深部鉆探、海洋鉆探、極地鉆探等

特殊環(huán)境下的鉆探工程，或是地溫能和地?zé)崮艿确浅Ｒ?guī)清潔能源、地質(zhì)災(zāi)害、生態(tài)環(huán)境等新興能源或行業(yè)鉆探工作。鉆探工程在從事新領(lǐng)域工作時(shí)首先應(yīng)將專業(yè)用語(yǔ)進(jìn)行規(guī)范和統(tǒng)一以方便各項(xiàng)技術(shù)工作的融合、溝通交流和資料的收集與驗(yàn)收，只有規(guī)范專業(yè)術(shù)語(yǔ)才能更好地將巖心鉆探技術(shù)服務(wù)于非常規(guī)油氣地質(zhì)調(diào)查鉆探工程的全過(guò)程，因此規(guī)范專業(yè)術(shù)語(yǔ)對(duì)擴(kuò)展鉆探工程服務(wù)領(lǐng)域擴(kuò)大鉆探工程市場(chǎng)必將起到重要作用。