密閉取心技術(shù)在南海東部油田的首次應(yīng)用

鄧文楊 王宏伍 汪佳暉

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)深圳分公司，廣東深圳 518067）

密閉取心技術(shù)在南海東部油田的首次應(yīng)用

鄧文楊 王宏伍 汪佳暉

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)深圳分公司，廣東深圳 518067）

南海東部西江油田自1993年投產(chǎn)以來(lái)，已經(jīng)進(jìn)入特高含水期，為了研究油田的油層水驅(qū)效率和水淹規(guī)律，進(jìn)行了密閉取心作業(yè)。取心層位具有巖性疏松、滲透率好、含水率大等特點(diǎn)，取心難度大，研究利用選擇合理的取心工具、鉆頭，優(yōu)選鉆井液體系及性能、井身結(jié)構(gòu)和取心參數(shù)，完成了密閉取心作業(yè)，為西江油田調(diào)整方案的制定提供了有利的第一手資料，為以后南海東部油田進(jìn)行密閉取心作業(yè)提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

南海東部油田 密閉取心 收獲率 密閉率

南海東部海相砂巖油田大多進(jìn)入特高含水期，急需要開展殘余油研究、水驅(qū)效率及極限采收率研究，從而為油田后期調(diào)整方案提供可靠的依據(jù)。西江油田作為已經(jīng)開采20年的老油田，選擇其作為研究對(duì)象，相當(dāng)具有代表性，因此在西江24-3-A井儲(chǔ)層段進(jìn)行了密閉取心作業(yè)。

1 XJ24-3-A井概況

1.1 井身結(jié)構(gòu)

Φ609.6mm×205m（錘入）+Φ444.5mm×620m+Φ311.1mm ×2568m。

1.2 套管程序

Φ609.6mm隔水導(dǎo)管×205m+Φ339.7mm表層套管×615m+ Φ244.5mm技術(shù)套管×2560.3m。

1.3 井眼軌跡數(shù)據(jù)

XJ24-3-A（側(cè)鉆井）井為三維軌跡定向井，完鉆井深2568m。造斜點(diǎn)210m，最大井斜37.21°（630m），后降斜至零度，在直井段進(jìn)行密閉取心作業(yè)。

2 主要技術(shù)難點(diǎn)

XJ24-3油田分別在4口井進(jìn)行過(guò)常規(guī)取心作業(yè)，最小收獲率為零，平均收獲率為75%，通過(guò)查閱歷史資料，該油田取心作業(yè)存在的主要技術(shù)難點(diǎn)有：

（1）西江油田地層巖性為砂、泥巖互層，主要砂巖地層膠結(jié)物強(qiáng)度低，巖心不易成形，難以進(jìn)入取心筒；地層滲透率好，鉆井液容易失水侵入，造成巖心易受鉆井液的污染，直接導(dǎo)致巖心密閉率低；

（2）巖心丟失問(wèn)題：割心時(shí)，底部若為疏松砂巖，地層應(yīng)力釋放，巖心易坍塌破碎而漏失；底部若為泥巖，巖心爪若沒有抱緊巖心而造成巖心丟失；

（3）堵心、磨心問(wèn)題：由于砂巖比較松軟，易破碎，而與之相交接下部層位為硬質(zhì)泥巖，鉆時(shí)突然從快變慢，泥巖進(jìn)入取心內(nèi)筒的速度過(guò)慢，造成砂巖和泥巖的交界面斷裂，出現(xiàn)砂巖破碎，堵死泥巖進(jìn)入取心內(nèi)筒的通道，從而導(dǎo)致了堵心、磨心的發(fā)生；

（4）之前未進(jìn)行過(guò)密閉取心作業(yè)，一般而言，對(duì)于疏松砂巖，由于其滲透性較強(qiáng)，孔隙發(fā)育良好，泥漿極易侵入巖心，造成密閉率不高；另外，密閉率檢測(cè)是在切割巖心的端面處進(jìn)行取樣檢測(cè)，端面處由于切割以及人為搬運(yùn)等原因，容易污染端面，造成密閉率較低。

表1 A井密閉取心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3 作業(yè)措施

3.1 鉆井液體系

結(jié)合西江油田的地層特性及前期作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高滲透、疏松砂巖地層，為最大限度提高巖心收獲率與密閉率，采用PDF-PLUS/ KCL鉆井液體系，應(yīng)用大分子聚合物的包被能力、KCL抑制泥、頁(yè)巖的水化膨脹與水化分散?？刂泼芏炔桓哂?.13S.G.，API失水量在3mL以下。

3.2 鉆具組合

Φ215 mm取心鉆頭+Φ194mm取心筒+浮閥接頭+Φ304. 8mm扶正器+Φ165mm鉆鋌9根+隨鉆震擊器+Φ139.7mm加重鉆桿14根。

3.3 取心參數(shù)

取心參數(shù)是影響巖心收獲率和密閉率的重要因素，樹心、鉆進(jìn)參數(shù)要根據(jù)地層巖性特點(diǎn)合理制定；一般而言，適當(dāng)提高機(jī)械鉆速，縮短巖心在巖心筒內(nèi)的裸露時(shí)間對(duì)保證巖心密閉率十分有利。

（1）取心前處理：下鉆到井底后，開泵沖洗井底沉砂，后停泵，下壓鉆具6-8T，剪斷密封活塞銷釘，隨后緩慢上提鉆具，使鉆頭剛好接觸井底，然后開泵和轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，開始樹心鉆進(jìn)；

（2）樹心鉆進(jìn)：樹心是取心順利與否的關(guān)鍵。一般用輕壓（1～2T）慢轉(zhuǎn)（30-50r/min）低排量（400～600L/min）的方法。使巖心頂部形成易進(jìn)入“和尚頭”形狀，利于引導(dǎo)巖心進(jìn)筒。一般樹心進(jìn)尺為0.3-0.5m。密閉取心特別要注意巖心接觸下活塞開始進(jìn)入內(nèi)筒那個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)的參數(shù)變化；

（3）取心鉆進(jìn)：在不影響巖心收獲率的前提下，適量提高鉆壓、轉(zhuǎn)速。樹心進(jìn)行完后，鉆壓由小慢慢增大至設(shè)計(jì)取心鉆壓，送鉆均勻，嚴(yán)防溜鉆，認(rèn)真觀察鉆時(shí)、泵壓和扭矩、防止堵心、卡心和磨心，及時(shí)分析井下情況，有問(wèn)題立即割心起鉆。取心過(guò)程中盡可能做到不停泵，不停轉(zhuǎn)速，不上提鉆具，以保證取心收獲率；

（4）割心方式：割心是取心成功的關(guān)鍵步驟。根據(jù)地質(zhì)要求、井眼尺寸、地層埋深、地層膠結(jié)和巖石硬度等實(shí)際情況來(lái)選擇相應(yīng)的割心方式。常規(guī)分為加壓式、自鎖式和砂卡式等，其中松散、松軟地層宜采用加壓式，中硬—硬地層宜采用自鎖式。

在取心過(guò)程中要密切注意取心參數(shù)的變化。①在取心鉆進(jìn)過(guò)程中，如果機(jī)械鉆速下降或無(wú)進(jìn)尺，可能有以下幾種情況：層位巖性變化、鉆頭損壞、堵心、卡心等。如果是層位巖心變化，可調(diào)整鉆井參數(shù)，繼續(xù)鉆進(jìn)；否則應(yīng)立即割心起鉆。②鉆進(jìn)過(guò)程中鉆時(shí)成倍增加，頂驅(qū)負(fù)荷變輕，此為堵心征兆，應(yīng)立即割心起鉆。③鉆時(shí)忽快忽慢，可能是鉆遇軟硬交錯(cuò)地層，應(yīng)及時(shí)調(diào)整鉆壓；鉆遇軟地層，鉆壓及時(shí)跟上；鉆遇硬地層，可適當(dāng)增加鉆壓。最好能夠收集鄰井地質(zhì)測(cè)井資料，針對(duì)地層制定個(gè)性化的取心參數(shù)，加強(qiáng)預(yù)見性，提高收獲率。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)操作

（1）起下鉆操作要求平穩(wěn)，不得猛頓、猛剎，不能長(zhǎng)時(shí)間或長(zhǎng)井段擴(kuò)劃眼；在裸眼或井眼不規(guī)則處下鉆速度要嚴(yán)格控制， 遇阻不超過(guò)5T，防止提前剪斷銷釘致使密閉液外流；遇阻經(jīng)上、下活動(dòng)無(wú)效時(shí)，應(yīng)循環(huán)泥漿，決不劃眼強(qiáng)下；

（2）下鉆至井底一個(gè)單根高度，緩慢開泵，開泵后距井底3～4m循環(huán)，大排量清洗井底再按要求校正排量等各參數(shù)；

（3）要求司鉆扶剎把，送鉆均勻，增壓及時(shí)，嚴(yán)禁溜鉆；

（4）確定割心位置后，待鉆壓回零，停泵、停轉(zhuǎn)，緩慢上提，割心；若巖心不斷，應(yīng)停止上拔，采用開泵或快轉(zhuǎn)方式，對(duì)膠結(jié)較好的硬地層推薦高速旋轉(zhuǎn)磨心后再上提割心。

3.5 分析化驗(yàn)

隨著時(shí)間的推移，侵入巖心外層的鉆井液會(huì)向巖心內(nèi)部滲透，巖心出筒、分樣、示蹤劑含量的分析都要抓緊時(shí)間，在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成，防止因氣候原因而造成的巖心污染或者凍結(jié)，避免暴雨天氣出心。一般而言，巖心要求在2 小時(shí)之內(nèi)完成出筒和取樣，且在出筒過(guò)程中，要采取防護(hù)措施，嚴(yán)格控制采樣質(zhì)量，避免巖心受到鉆井液、水及其它外來(lái)因素的二次污染，保證巖心正常出筒并放入冰柜存放，確保密閉率。

3.6 作業(yè)概況

該井進(jìn)行8回次鉆井取心作業(yè)（見表1），取心井段為2203.5-2507.9m，取心進(jìn)尺64.90m，累計(jì)巖心長(zhǎng)度53.29m，平均收獲率82.20%，較歷史平均升高7.2%。單筒最高進(jìn)尺8.7m，巖心平均密閉率69.64%。

4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

（1）南海東部油田首次進(jìn)行密閉取心作業(yè)，取得較好的效果，說(shuō)明密閉取心技術(shù)可以在南海東部油田得到更大推廣和廣泛應(yīng)用。

（2）對(duì)疏松砂巖地層進(jìn)行密閉取心，巖心收獲率與密閉率受地層、井況、取心參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)操作等諸多因素影響，需要正確分析密閉取心各環(huán)節(jié)中影響收獲率和密閉率的各種因素，并制定相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策以消除各種影響，從而提高巖心收獲率和密閉率。

（3）此次密閉取心作業(yè)密閉率沒有達(dá)到預(yù)期，從施工情況看，應(yīng)注意密閉液的選型，推薦選擇粘稠度更高（如油基或者合成基）、適應(yīng)范圍更加廣泛的耐高溫密閉液，使巖心的包裹效果更好，減少密閉液滲入巖心或流失。

［1］易貴華，易明，謝勇等.密閉取心技術(shù).新疆石油天然氣.2008年12月第4卷第4期46-50頁(yè).

［2］許俊良，宋維華，任紅.老油區(qū)疏松地層取心關(guān)鍵技術(shù)研究及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用.石油鉆探技術(shù).2012年9月第40卷第5期27-28頁(yè).

［3］黃毓祥，楊建政，劉鵬飛.密閉取心技術(shù)在渤海油田的首次應(yīng)用.海洋石油，2009年12月第29卷第4期104-106頁(yè).

［4］董星亮，曹式敬，唐海雄等.海洋鉆井手冊(cè).石油工業(yè)出版社，2011. 2.646-657頁(yè).