引用本文
刘士彬, 胡益涛, 倪朋勃, 刘宏坤, 钟鹏, 魏晓新. DRIFTS岩屑录井技术在双深超压井的应用探索——以珠江口盆地文昌A凹陷为例[J]. 录井工程, 2026,37(2): 115-123.
LIU Shibin, HU Yitao, NI Pengbo, LIU Hongkun, ZHONG Peng, WEI Xiaoxin. Exploration of the application of DRIFTS cuttings logging technology to dual-deep overpressure well： A case study of Wenchang A Sag,the Pearl River Mouth Basin[J]. Mud Logging Engineering, 2026,37(2): 115-123.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2026.02.015  
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DRIFTS岩屑录井技术在双深超压井的应用探索——以珠江口盆地文昌A凹陷为例
刘士彬①, 胡益涛①, 倪朋勃①, 刘宏坤①, 钟鹏②, 魏晓新①
①中法渤海地质服务有限公司
②中海石油（中国）有限公司湛江分公司

作者简介：刘士彬 工程师,1984年生,2008年毕业于长江大学地球物理学专业,现在中法渤海地质服务有限公司主要从事录井管理和人力资源工作。通信地址：300452 天津市滨海新区塘沽548信箱。E-mail：liusb@cfbgc.com

收稿日期: 2026-04-28
摘要

在无随钻测井资料条件下,为保证珠江口盆地文昌A凹陷深层高压地层岩性识别、储层物性评价、随钻压力监测的及时性与准确性,以及满足多元技术融合的需求,引入DRIFTS（漫反射傅里叶变换红外光谱）岩屑录井技术。以珠江口盆地文昌A凹陷WC-X 1井应用为例,在剖析技术原理的基础上,优化样品分析处理流程,开展了基于矿物分析的多元线性回归拟合自然伽马（ DFG）研究,基于 TOC和成熟度参数评价烃源岩,结合蒙脱石含量、 TOC等参数综合评价随钻压力,通过矿物储层品质系数（ DRQI）评价储层质量,并建立基于测井孔隙度和矿物储层品质系数的储层分类标准,用于随钻快速评价和决策,展示了该技术在随钻解释评价领域的优良前景。

关键词: DRIFTS岩屑技术; 珠江口盆地; 文昌A凹陷; 岩性识别; 烃源岩评价; 超压成因识别; 储层品质系数
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Exploration of the application of DRIFTS cuttings logging technology to dual-deep overpressure well： A case study of Wenchang A Sag,the Pearl River Mouth Basin
LIU Shibin①, HU Yitao①, NI Pengbo①, LIU Hongkun①, ZHONG Peng②, WEI Xiaoxin①
① China France Bohai Geoservices Co., Ltd.,Tianjing 300452,China
② CNOOC China Limited Zhanjiang Company,Zhanjiang,Guangdong 524057,China
Abstract

In the absence of LWD data,in order to ensure the timely and accurate lithology identification,reservoir physical property evaluation,pressure monitoring while drilling for deep high pressure formation in Wenchang A sag,the Pearl River Mouth Basin,as well as to meet the needs of multi-technology fusion,DRIFTS（Diffuse Reflectance Infrared Fourier Transform Spectroscopy） cuttings logging technology was introduced.Taking the application of well WC-X 1 in Wenchang A Sag of the Pearl River Mouth Basin as an example,based on the analysis of the technical principles,the sample analysis and processing workflow was optimized,and a study on multiple linear regression fitting of natural gamma （ DGR） based on mineralogical analysis was carried out. Based on TOC and maturity parameters,the source rocks are evaluated. Comprehensively evaluate the pressure while drilling based on montmorillonite content, TOC,and other parameters. Evaluate reservoir quality through the mineral reservoir quality index （ DRQI）,and establish reservoir classification standards based on logging porosity and the mineral reservoir quality index. This standards are used for rapid evaluation and decision-making while drilling,showing the excellent prospects of this technology in the field of interpretation and evaluation while drilling.

Keyword: DRIFTS cuttings logging technology; the Pearl River Mouth Basin; Wenchang A Sag; lithology identification; source rock evaluation; overpressure genesis identification; reservoir quality index
0 引言

珠江口盆地文昌A凹陷的勘探逐渐向双深（深井、深层）迈进[1, 2, 3], 在勘探成本、钻井时效、地层温度及工程条件等因素限制下, 随钻测井应用受限, 而岩屑录井技术凭借样品易获取、成本低、可随钻快速分析等优势, 对随钻决策具有重要参考价值[4, 5]。该研究区在钻探深层高压地层时, 由于地层压力不清, 某井在同一井段出现井漏、井涌, 开井后钻具遇卡, 强行起钻导致钻具断裂、随钻测井工具被埋等复杂情况, 造成严重损失。为此, 在后续“ 双深” 井WC-X 1井引入DRIFTS（漫反射傅里叶变换红外光谱）岩屑录井技术。DRIFTS技术由Schlumberger油田服务公司首先应用于井场实时分析, 由于其既能测量有机物含量和成熟度, 又能测量无机矿物组分含量的特性, 最初应用于国外页岩油气井的地质甜点和工程甜点评价中[6, 7, 8, 9], 应用效果良好。

在勘探领域日益强调降本增效和拓展服务领域的大背景之下, 开展多元技术融合是现场录井技术发展的必然方向[10]。尤其在无随钻测井资料条件下, 开展基于DRIFTS岩屑录井矿物分析结果的多元线性回归拟合自然伽马进行岩性识别, 基于总有机碳（TOC）含量和成熟度参数开展烃源岩评价, 并结合蒙脱石含量、TOC等参数综合评价随钻压力, 以及计算矿物储层品质系数评价储层质量等相关研究, 满足岩性识别、物性评价、地层压力评价等部分随钻评价的需求, 对于随钻快速评价具有重要参考价值, 对于钻井工程安全决策具有重要意义。

1 区域地质概况

文昌凹陷是南海北部珠江口盆地西部珠三坳陷的一个二级构造单元, 北接阳江低凸起, 南靠神狐隆起, 西与琼海凹陷相连, 分为文昌A至文昌E共5个次级凹陷[11], 由下至上依次发育文昌组、恩平组、珠海组、珠江组、韩江组、粤海组。

WC-X 1井位于文昌A凹陷（图1）, 其主要目的层为珠海组, 储层流体以气相为主; 但储层发育钙质胶结, 导致部分井段储层物性较差; 恩平组一段为区域主要的烃源岩段, 普遍发育异常高压, 前人研究认为, 其异常高压成因主要为欠压实和生烃增压[12]; 进入恩平组二段和文昌组地层后, 地层逐渐富砂, 地层压力系数逐渐降低。

图1 珠江口盆地文昌A凹陷位置图（据文献[11]修改）

2 DRIFTS岩屑录井技术原理简介

DRIFTS岩屑录井技术是一种基于分子振动光谱学的分析方法, 其原理是：当特定频率的红外光与样品中的化学键振动频率相同时, 会产生同频吸收, 形成该化合物的特有红外光谱, 通过傅里叶变换数学建模, 可测量无机矿物和有机物的含量, 并测量干酪根成熟度（图2）。因其灵敏性好、准确度高, 可实现多组分同时测量、不会对样品造成损坏等优点, 在食品、药品、环境检测、煤炭、催化剂等领域已应用多年[13]。

图2 DRIFTS检测原理图（据文献[7]修改）

该技术于2012年由Schlumberger油田服务公司在一次学术会议上首次公开, 展示了其对得克萨斯州某油田油基钻井液钻井岩屑样品分析成果[7]。经过几年的发展, 目前可以较为准确测量共9种矿物, 其中包括4种黏土矿物、白云母、石英+长石、石膏、方解石和白云石, 以及TOC和成熟度, 且在页岩油气地质甜点和工程甜点评价方面应用效果较好[8]。

3 样品制备及分析方法
3.1 样品制备

（1）岩屑挑选和清洗。采用体积法, 从振动筛选取约10 mL岩屑, 由于钻井液为油基钻井液, 因此采用洗洁精等乳化剂进行清洗, 尽量洗出岩石本色, 再用清水冲洗干净。

（2）岩屑热清洗。使用微池热萃取仪对岩屑进行高温烘烤, 温度设置为250 ℃, 并通入载气携带出油基钻井液中的烃类组分, 同时便于研磨。

（3）岩屑研磨。使用球磨仪将热清洗后的岩屑研磨成粉末, 便于检测。

3.2 样品分析方法

将样品放在光谱仪的光源下, 通过摄像头对焦是否清晰调整样品与光谱仪光源的距离, 采用中红外模式扫描, 波数范围为375~4 000 cm-1。

为探究最佳热清洗时间, 取WC-X 1井珠海组同一深度点泥岩样品共5个, 分别以30、45、60、90、120 min进行热清洗, 结果显示（图3）, TOC分析数值基本稳定, 因此确定热清洗时间为30 min, 以保证随钻中较快的样品分析速度。为验证热清洗结果, 对未进行热清洗的样品和热清洗后的样品进行岩石热解分析, 如图4所示, 热解谱图中S1主要为油基钻井液出峰, 而进行热清洗之后, 其油基钻井液峰基本消除。

图3 TOC随热清洗时间变化

图4 热清洗前后岩石热解谱图对比

红外光照射仅能覆盖样品的局部区域, 为确保所测光谱具有代表性, 必须对样品进行充分研磨并混合均匀。为验证球磨仪的研磨效果, 将样品研磨均质后倒入器皿中, 使样品表面尽可能平整, 便于分析。对同一样品的5个不同区域进行分析, 结果如图5所示, 各区域样品分析的绝对误差均在1%以内, 证明样品分析流程可靠。

图5 不同测量位置的测量结果对比

4 DRIFTS岩屑录井应用
4.1 岩性识别

油基钻井液携带的岩屑难以清洗, 通常需要碾碎岩屑才能观察矿物、粒度、分选、磨圆等特征, 难以快速确定砂泥比例和含灰质的比例, 进而进行精确的岩性定名, 且观察效率低, 也容易出错。WC-X 1井在珠海组二段及三段上部有随钻自然伽马（GR）测井数据, 后续小排量钻进时随钻仪器无信号, 因此选取3 000~3 970 m井段DRIFTS所测定的矿物含量、TOC与随钻GR数据（共484组深度匹配数据点）进行自然伽马多元线性回归, 回归公式如下：

DFG=-4.7226X1-5.7600X2-2.7830X3-5.6967X4-3.7283X5-6.1460X6-5.5736X7-6.6847X8+11.3976X9+675.9954 （1）

式中：DFG为拟合自然伽马, API; X1为绿泥石含量, %; X2为伊利石含量, %; X3为高岭石含量, %; X4为蒙脱石含量, %; X5为白云母含量, %; X6为石英+长石含量, %; X7为方解石含量, %; X8为白云石含量, %; X9为TOC, %。

DFG和随钻GR交会图如图6所示, 判定系数为0.81, 说明两者具有较强的相关性。

图6 WC-X 1井DFG和随钻GR交会图

本井在3 970 m之后随钻工具无信号情况下, 利用测量的矿物含量和TOC进行了自然伽马曲线拟合, 其DFG与完钻GR曲线具有较好对应性（图7）。由于DRIFTS样品分析速度较快, 且热清洗设备可以一次性处理4个样品, 平均每小时可分析8个样品, 样品分析间隔小, 随钻时能快速确认砂体形态和位置, 如3 692~3 720 m的钟型砂体、3 775~3 951 m的箱型砂体及4 099~4 113 m的漏斗型砂体（图7）。因此, 在无随钻测井的砂泥岩地层中, 可以应用该数据进行岩性的辅助识别。

图7 WC-X 1井DFG与完钻GR曲线对比及砂体形态图

4.2 烃源岩评价

通常用干酪根类型、TOC、成熟度等参数评价烃源岩的有机质类型、丰度和生烃阶段[14]。研究区恩平组为该盆地的主要烃源岩, DRIFTS可测量烃源岩的TOC和成熟度, 进而评价烃源岩丰度和生烃阶段。WC-X 1井所用油基钻井液已多井次使用, 被地层原油和有机添加剂污染严重, 热清洗已无法完全消除其影响, 易造成TOC测量结果偏高, 因此需先开展TOC数据校正。在钻井液污染定量实验中, 用纯净石英砂浸泡该钻井液后分析, 所得热解参数S2为2.54 mg/g, 表明这部分无法通过热清洗去除, 导致TOC测量结果整体偏大。将DRIFTS测量的TOC数据（22个数据点）与洗油和酸洗之后碳硫分析（LECO法）所测量的TOC数据进行对比, DRIFTS测量值平均偏大1.76（绝对偏差）, 两者对比分析如图8所示。

图8 DRIFTS与LECO测量TOC交会图

用图8的相关性公式校正之后, WC-X 1恩平组一段烃源岩TOC范围为1.27%~2.97%, 平均值为2.12%。前人在本区的烃源岩研究表明, 文昌A凹陷烃源岩TOC≥ 1%, 为好烃源岩; TOC≥ 2%, 为优质烃源岩[15]。恩平组一段主要烃源岩段4 206~4 420 m

井段TOC为1.27%~1.99%, 为好烃源岩; 4 420~5 035 m井段TOC为2.0%~2.97%, 为优质烃源岩。DRIFTS测量的成熟度为1.2%~1.5%, 表明烃源岩处于高成熟阶段, 属于热裂解生湿气时期。

4.3 异常高压成因辅助判断和地层压力计算

研究表明, 珠江口盆地文昌A凹陷常见的异常高压成因有欠压实、生烃增压[12]。异常高压主要存在于恩平组和文昌组。钻前依据地震层速度和邻井资料预测的地层压力系数最高为1.83, 但在实际钻井过程中, 采用密度为1.83 g/cm3的钻井液钻进时出现了井涌等复杂情况。在缺乏随钻测井资料的情况下, 通常使用Dxc指数计算欠压实成因的地层压力。该指数基于欠压实泥页岩更易钻进的原理, 反映地层的可钻性[16]。基于欠压实模型, 使用Dxc指数计算得到的地层压力系数最高约为1.85, 而结合钻井工程情况判断, 实际最高地层压力系数为2.06, 生烃增压明显。因此, 基于随钻测录井数据准确计算地层压力系数具有重要有意义。

4.3.1 异常高压成因分析

4.3.1.1 欠压实

蒙脱石向伊利石转化与地层压力变化关系极为密切, 蒙脱石在成岩作用过程中, 随着地层温度和压力增加, 会脱水转变为伊蒙混层, 最终彻底转变为伊利石[17, 18, 19]。Colten-Bradley等[20]认为蒙脱石转变为伊利石时大量脱水, 会形成异常高压; 陆现彩等[21]在东营凹陷的研究认为, 蒙脱石转化为伊利石的过程中, 蒙脱石脱水量小, 脱水对于异常高压成因贡献不大, 而在此过程中的化学胶结作用是形成高压封闭带的关键; 褚庆忠等[22]认为异常高压会抑制蒙脱石转变为伊利石; 高岗等[23]认为蒙脱石和伊利石与异常高压关系密切, 但是不同区块的具体表现不同, 需结合不同区块资料分析。

WC-X 1井的3 602~5 051 m井段DRIFTS数据分析表明, 不同压力段泥岩中不同黏土矿物组成存在明显差异（表1）。自3 600 m起, 蒙脱石含量在黏土矿物中占比平均为6.78%, 且随井深增加呈逐渐增大的趋势, 至井底增大至21.41%; 而伊利石占比由77.94%逐渐降至58.63%。

表1 不同压力段泥岩中不同黏土矿物系数占比变化

随着地层温度和压力的逐渐增大, 黏土矿物中蒙脱石含量占比逐渐增大, 伊利石逐渐减小, 其变化趋势与Dxc指数计算的地层压力系数变化较一致。通过该趋势分析, 认为泥岩中的孔隙水未能及时排出, 在相对封闭的系统内形成异常高压, 进而抑制了蒙脱石的脱水, 形成欠压实异常高压。这是导致蒙脱石含量在4 000 m以深时异常增大的原因, 也是该井区恩平组异常高压的主要成因。

4.3.1.2 生烃增压

干酪根生烃引起超压的现象在含油气盆地中较为常见。张焕旭等[24]总结了国内外常见的存在生烃增压的盆地, 认为生烃增压的多少以TOC为物质基础, 受控于体积膨胀率; Berg等[25]根据质量守恒原则, 建立了烃源岩生油增压的计算模型; Ungerer等[26]以法国Paris盆地Ⅱ 型Toarcian黑色页岩为研究对象, 当干酪根完全转化为液态石油时, 其体积膨胀率为3%~6%, 而在相同温压条件下全部转化为天然气时, 其体积膨胀率大于50%。因此, 干酪根生气引起的超压比生油更明显。

WC-X 1井进入恩平组烃源岩段之后, TOC含量逐渐增大, 至4 950 m左右达到最高, 最高为2.97%（校正后）, 其电阻率、Dxc指数也逐渐偏向各自的趋势线（NRD、NDxc分别为电阻率和Dxc指数的趋势线）（图9）。恩平组烃源岩成熟度为1.2%~1.5%, 处于裂解生湿气阶段, 更加剧了生烃增压的影响。4 400 m之后的高岭石含量异常增多, 可能是因为油气生成过程中伴生的有机酸, 使得地层水变酸性, 而伊利石在酸性环境中, 会转变为高岭石。

图9 WC-X 1井地层压力系数与DRIFTS数据录井图

4.3.2 地层压力补偿计算

综上, 通过DRIFTS测得的黏土矿物、TOC、成熟度数据分析, 判断研究区有欠压实和生烃增压作用两种异常高压成因贡献。由图9可知, 电阻率计算的地层压力系数自4 240 m开始异常升高; 而依据Dxc指数计算结果显示起压深度为4 120 m; 邻井MDT测压证实珠海组三段底部开始起压。在计算地层压力时, Dxc指数法和电阻率法主要反映欠压实作用, 难以反映生烃增压贡献。因此, 在基于Dxc指数和电阻率数据的地层压力计算公式中, 均引入TOC数据作为生烃增压校正系数, 计算公式如式（2）和式（3）所示[27], 结合钻井工程情况计算地层压力系数最高为2.06。

pDxc=P0-（P0-Ph）（dcdcn）3gH×103+λ1（2）

式中：pDxc为Dxc指数计算的地层压力系数; P0为上覆地层压力, Pa; Ph为正常静水压力, Pa; dc为计算点实际可钻性指数; dcn为计算点正常趋势线上的可钻性指数; g为重力加速度, 9.81 m/s2; H为垂直深度, m; λ1为Dxc指数计算地层压力系数的生烃增压校正系数, 为地区经验值, 根据TOC数值附加0~0.25。

pRD=P0-（P0-Ph）（R0RN）1.2gH×103+λ2（3）

式中：pRD为电阻率计算的地层压力系数; R0为计算点泥岩测井电阻率, Ω · m; RN为正常压实趋势线上计算点的电阻率, Ω · m; λ2为电阻率计算地层压力系数的生烃增压校正系数, 为地区经验值, 根据TOC数值附加0~0.25。

4.4 储层品质评价

在录井随钻解释中, 首先需要判断储层物性, 若物性低于孔隙度下限, 则解释为干层。常规的录井手段缺乏判断物性的定量标准, 仅依靠气测、岩性容易误判, 如图10所示, 3 800~3 840 m的干层与3 868~3 917 m的气层气测全烃范围分别为1.1%~3.1%、1.5%~5.0%, 存在范围重叠, 解释时需重点参考中子密度等资料评价物性。

图10 WC-X 1井DRIFTS矿物储层品质系数录井图

DRIFTS的矿物测量结果中, 黏土矿物、灰质、白云母等在砂岩地层中基本以杂基和胶结物的形式存在, 统称填隙物。这些填隙物特别是灰质胶结物的存在会堵塞孔隙, 使孔隙度减小, 孔隙结构变差, 因此这些矿物与储层品质具有密切的关系[28, 29, 30]（该关系不适用于石英次生加大的情况）。

将石英和长石等岩石骨架颗粒总含量同填隙物含量的比值定义为矿物储层品质系数（DRQI）, 用来表征储层物性, 计算公式如式（4）所示。该系数与中子密度测井孔隙度具有较好的相关性, 对每套砂体选取对应数据点做交会图, 如图11所示。

DRQI=岩石骨架颗粒含量填隙物含量=WQ+WFWChl+WIll+WMnt+WKln+WCal+WDol+WMs（4）

式中：WQ、WF、WChl、WIll、WMnt、WKln、WCal、WDol、WMs分别为石英、长石、绿泥石、伊利石、蒙脱石、高岭石、方解石、白云石、白云母的含量, %。

图11 DRQI与测井孔隙度交会图

结合DRQI与测井解释结论, 将WC-X 1井储层划分为3类, 如表2所示。依据本区已钻井的地层测压流度数据统计：孔隙度> 10%时, 储层物性较好, DRQI> 4.6, 为Ⅰ 类储层, 对应测井解释结论中的气层、气水同层、水层; 孔隙度为9%~10%时, 储层物性中等, DRQI为4.0~4.6, 对应的测井解释结论为差气层, 为Ⅱ 类储层; 孔隙度< 9%时, 测压一般为干点（无有效流度）, DRQI< 4.0, 对应的测井解释结论为干层, 为Ⅲ 类储层（无效储层）。

表2 基于测井孔隙度和矿物储层品质系数的储层分类标准
5 结论

本文基于文昌A凹陷WC-X 1井的DRIFTS录井测量数据, 探索其在随钻岩性识别、烃源岩评价、异常高压成因辅助判断及地层压力系数计算、储层品质评价等几方面的应用, 取得了较好的应用效果。

（1）基于DRIFTS测量的黏土矿物、石英+长石含量等拟合的GR曲线, 与随钻GR曲线对应性好, 可作为现场岩性识别、定名的有力依据。在无随钻资料时, 可基于DRIFTS岩屑录井数据进行岩性识别和定名。

（2）DRIFTS测量的TOC和成熟度数据表明, WC-X 1井恩平组烃源岩主要为好-优质烃源岩, 有机质热演化已进入热裂解生湿气阶段。

（3）基于DRIFTS测量的蒙脱石、伊利石、TOC数据特征及其与研究区地层压力变化的关系密切, 认为异常高压有欠压实、生烃增压两种成因共同贡献。基于此, 采用Dxc指数或电阻率法计算地层压力系数时, 均引入TOC数据作为生烃增压的校正系数, 可准确计算地层压力系数。

（4）基于DRIFTS测量的矿物数据计算的矿物储层品质系数DRQI, 与测井孔隙度具有较好的相关性, 能够较好划分有效储层, 在随钻中具有推广应用价值。

编辑 郑春生

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