鉆進(jìn)式井壁取芯器及其在內(nèi)蒙區(qū)塊的應(yīng)用

方 麗，郝紅波，嵇玉華，武麗敏，周曉妮，楊曉慧

(中原石油勘探局地球物理測(cè)井公司 河南 濮陽(yáng) 457001)

·經(jīng)驗(yàn)交流·

鉆進(jìn)式井壁取芯器及其在內(nèi)蒙區(qū)塊的應(yīng)用

方 麗，郝紅波，嵇玉華，武麗敏，周曉妮，楊曉慧

(中原石油勘探局地球物理測(cè)井公司 河南 濮陽(yáng) 457001)

鉆進(jìn)式井壁取芯器是近年來(lái)推廣的一種新儀器，它適用于全井段不同地層取芯，并且兼容了鉆井取芯和火藥爆炸撞擊式井壁取芯的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以彌補(bǔ)鉆井取芯漏取層位。主要介紹了鉆進(jìn)式井壁取芯器的概述、技術(shù)指標(biāo)以及儀器在內(nèi)蒙區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)使用中出現(xiàn)的具有一定代表性的故障問(wèn)題，并結(jié)合多年的操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給出了相應(yīng)的分析和解決方法，并結(jié)合實(shí)踐探討了影響取芯收獲率的因素。

鉆進(jìn)式井壁取芯器；金剛石鉆頭；巖心；收獲率

0 引 言

鉆進(jìn)式井壁取芯是近年來(lái)推廣的一項(xiàng)新技術(shù)，所以鉆進(jìn)式井壁取芯器受到各大油田的廣泛關(guān)注，它工作比較靈活，可對(duì)多個(gè)目的層重復(fù)取芯，具有施工簡(jiǎn)便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以彌補(bǔ)鉆井漏取的層位。儀器所取巖心完整且無(wú)物理變形，為規(guī)則的圓柱體(直徑為25 mm，長(zhǎng)度50 mm左右)，可直接送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，測(cè)定巖石的各種性質(zhì)，直觀的研究地下構(gòu)造和巖石沉寂環(huán)境，了解其中流體性質(zhì)。

1 儀器概述

鉆進(jìn)式井壁取芯器適用于裸眼井，儀器根據(jù)自然伽馬校深后，采用機(jī)械液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，將金剛石鉆頭垂直井壁，就取芯層位獲取地層巖心，并把巖心樣本按取芯層位推入儲(chǔ)心筒內(nèi)。

該儀器由地面控制系統(tǒng)和井下取芯器兩部分組成，以主從應(yīng)答式載波通訊方式通過(guò)鎧裝測(cè)井電纜傳輸命令和數(shù)據(jù)。操作工程師通過(guò)面板開關(guān)發(fā)出要執(zhí)行的命令即：推靠、鉆進(jìn)、馬達(dá)、小泵泄荷等，井下儀器在接到命令后按命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，并把儀器工作狀況等取樣的信息上傳并顯示，達(dá)到取樣過(guò)程控制目的。液壓控制部分是整支儀器的核心，電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)雙聯(lián)泵，大泵和小泵井下采用單片機(jī)控制，信號(hào)傳輸和控制指令采用載波技術(shù)，控制穩(wěn)定可靠。

2 儀器指標(biāo)

1)電源：380 VAC,50 Hz；

2)耐溫：175℃；

3)耐壓：140 MPa;

4)儀器長(zhǎng)度：7.9 m；

5)儀器重量：296 kg；

6)儀器最大直徑：127 mm；

7)巖心最大直徑：25 mm；

8)巖心最大長(zhǎng)度：50 mm；

9)最大一次下井取顆數(shù)：25。

3 儀器在內(nèi)蒙區(qū)塊的應(yīng)用

鉆進(jìn)式井壁取芯系統(tǒng)由地面控制面板和井下儀器組成。地面控制面板包括操作面板、電壓調(diào)節(jié)面板、電源、集流環(huán)及其它電控附件。井下儀器包括電子節(jié)和液壓機(jī)械節(jié)，液壓控制部分是整只儀器的核心，也是最容易發(fā)生故障。以下是儀器在內(nèi)蒙區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)施工中出現(xiàn)的幾種故障現(xiàn)象及其分析。

故障現(xiàn)象及原因分析1:通訊異常。

檢查三相電380 V是否正常，滑環(huán)、電纜的絕緣。旋轉(zhuǎn)式井壁取芯儀器在地面上對(duì)井場(chǎng)交流電要求很高，井場(chǎng)電源必須嚴(yán)格保證穩(wěn)定的50 Hz、380 V、接地良好、三相四線制的交流電，不能帶任何負(fù)載，否則一些雜波信號(hào)通過(guò)高壓線上傳，不能解碼，造成地面控制系統(tǒng)通訊異常。

故障現(xiàn)象及原因分析2:施工中面板電流突然增大。

當(dāng)鉆取巖芯時(shí)，面板電流突然增大，首先要停止馬達(dá)，開始鉆退，收回鉆頭，如電流恢復(fù)正常再重新鉆進(jìn)，電流依然增大則可以判定為鉆取的巖心卡在鉆頭里，儀器不可以繼續(xù)進(jìn)行工作，需要從井里起出儀器檢查。若停止馬達(dá)，開始鉆退，收回鉆頭時(shí)鉆頭不能回收，則啟動(dòng)馬達(dá)，繼續(xù)鉆退，如電流還是增大，鉆頭還是不能回收，反復(fù)幾次，現(xiàn)象依舊，則可以判定為鉆頭卡死在巖層里，這時(shí)需要將液壓馬達(dá)上的滑塊拉斷起出儀器。如果儀器在日常檢查時(shí)能正常的推靠回收，鉆頭正常鉆進(jìn)鉆退，但上井施工時(shí)，電流就增大，這樣可以判斷電機(jī)帶負(fù)載能力差，超出了電機(jī)的額定功率，引起電流大，可能是電機(jī)壞了，如果這時(shí)小泵壓力和電流同時(shí)增大，則可以判定為鉆頭上的菱形滑塊損壞，鉆頭無(wú)法正常行進(jìn)，儀器無(wú)法繼續(xù)工作，起出儀器，更換滑塊。

故障現(xiàn)象及原因分析3：取芯順利，面板無(wú)芯長(zhǎng)顯示。

在確定取芯深度后，根據(jù)參考測(cè)井曲線資料，如果是膠結(jié)程度好、致密的地層，執(zhí)行正常取芯動(dòng)作，完成后收回推靠臂，此時(shí)面板電流稍有增大，如果沒有心長(zhǎng)顯示，可能心長(zhǎng)傳感器損壞了，這時(shí)可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繼續(xù)施工。如果膠結(jié)性差、松散、軟硬交替地層，則可以調(diào)整鉆速，慢慢鉆進(jìn)，看能否取出完整巖心，如果還沒有心長(zhǎng)顯示，那就是地層的緣故了。取芯折心動(dòng)作是由導(dǎo)板、滑塊、鉆頭卡簧共同完成的，滑塊松動(dòng)容易造成鉆頭鉆到位卻不能折斷巖心，卡簧損壞嚴(yán)重容易造成折斷的巖心無(wú)法從井壁取回，這樣的情況就不能施工了，要起出儀器。

4 影響收獲率的因素

4.1 地層的影響

地層對(duì)取芯收獲率的影響主要表現(xiàn)為地層巖石可鉆性，地層溫度，巖石膠結(jié)特征和井眼擴(kuò)徑方面。地層的結(jié)構(gòu)和巖性是多樣的，巖性的類型、強(qiáng)度、硬度、研磨性、抗破碎等能力的大小都可能導(dǎo)致取芯鉆頭無(wú)法鉆入地層或取出巖心很短，或者鉆入地層卻無(wú)法正常折心，或者鉆退過(guò)程中引起卡鉆頭，無(wú)法順利取出巖心，影響取芯器的收獲率。膠結(jié)程度好，致密地層易取得較高的巖心收獲率，而膠結(jié)差、松散的地層對(duì)取芯率有很大的影響。

4.2 取芯器的影響

取芯器除了自身器件損壞對(duì)收獲率的影響外，還有儀器的參數(shù)選擇不當(dāng)、液壓油的污染都會(huì)對(duì)收獲率產(chǎn)生影響。作業(yè)前應(yīng)對(duì)井況和地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行充分的分析，選擇合適的鉆井參數(shù)，如果液壓馬達(dá)鉆速過(guò)慢或過(guò)快都會(huì)對(duì)巖心收獲率提高不利，還有泵壓的大小也有關(guān)系，泵壓過(guò)高引起電流增大也容易燒壞儀器，泵壓過(guò)低折心時(shí)會(huì)產(chǎn)生蘑菇頭。取芯器工作在高溫高壓環(huán)境中，各接口密封處會(huì)有井液微量滲入，造成液壓油污染，進(jìn)而造成泵壓過(guò)低，對(duì)馬達(dá)和泵產(chǎn)生損壞。因此有效地降低和控制液壓油的污染，是保證液壓系統(tǒng)工作可靠性和液壓元件使用壽命的關(guān)鍵。

4.3 井況環(huán)境的影響

取芯器適用于井斜小于15°的井，對(duì)于井斜大于15°的井，取芯器容易粘貼井壁，推靠臂無(wú)法正常將取芯器平穩(wěn)地推靠在井壁上，取芯器位置容易發(fā)生變化而導(dǎo)致卡鉆。鉆井液性能良好有利于提高濾餅質(zhì)量，使井壁穩(wěn)定，井徑規(guī)則，從而確保取芯收獲率。

5 結(jié)束語(yǔ)

旋轉(zhuǎn)式井壁取芯器在地面上對(duì)在地面上對(duì)井場(chǎng)交流電要求很高，井場(chǎng)電源必須嚴(yán)格保證穩(wěn)定的50 Hz、380 V、接地良好、三相四線制的交流電；電機(jī)供電高達(dá)1 600 V左右，所以傳輸電纜必須是進(jìn)口電纜，否則電纜纜芯之間容易出現(xiàn)擊穿；在井下對(duì)井況的要求很高，目的層不能出現(xiàn)坍塌、縮徑、泥餅過(guò)厚、鉆井液中雜質(zhì)過(guò)多等。鑒于以上儀器的特殊原因，我們作業(yè)前，對(duì)井況和地質(zhì)參數(shù)應(yīng)進(jìn)行充分分析，確?，F(xiàn)場(chǎng)精細(xì)施工，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)取芯器的保養(yǎng)與維護(hù)。

[1] 吳少威.FCT-2型鉆進(jìn)式井壁取芯器在長(zhǎng)慶油田的應(yīng)用分析[J].石油儀器，2010，24(5)：31-33.

[2] 王愛新.鉆進(jìn)式井壁取芯器地層適應(yīng)性研究[J].石油儀器，2014，28(6):42-44.

[3] 北京捷威思特科技有限公司.鉆進(jìn)式井壁取芯器(Z).

[4] 史倬暉.旋轉(zhuǎn)式井壁取芯器的應(yīng)用[J].測(cè)井技術(shù)，1992，16(5):387-391.

[5] 譚偉雄.旋轉(zhuǎn)式井壁取芯器收獲率影響因素分析[J].錄井工程，2009，20(4):44-47.

Rotary Sidewall Coring Tool and Its Application in Inner Mongolia

FANG Li, HAO Hongbo, JI Yuhua, WU Limin, ZHOU Xiaoni, YANG Xiaohui

(ZhongyuanPetroleumExplorationBureauGeophysicalLoggingCompanyPuyang,Henan457001,China)

Rotary sidewall coring tool is a new instrument in recent years. It can be applied in whole well of different formation coring, and it is compatible with the advantages of the drilling coring and gunpowder explosion sidewall coring, and can make up for drilling leakage. This instrument is introduced with technical indicators and the typical problem during the field application in Inner Mongolia. The corresponding analysis and solutions to the problems are given combined with many years experience in operating practice. In addition, the factors that affect core recovery on the basis of practice are discussed.

rotary sidewall coring tool; diamond drill; core yield rate

方 麗，女，1978年生，高級(jí)工程師，2003年畢業(yè)于西安石油大學(xué)測(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè)，現(xiàn)主要從事測(cè)井儀器維修工作。E-mail:fangli8388@163.com

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2096-0077(2016)06-0093-02

2016-04-25 編輯：韓德林)