如何提高鉆井密閉取芯質(zhì)量

金滿庫，馬曉雁

1.中國石油大港油田分公司第二采油廠（河北黃驊061103）2.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院（天津300280）

如何提高鉆井密閉取芯質(zhì)量

金滿庫1，馬曉雁2

1.中國石油大港油田分公司第二采油廠（河北黃驊061103）2.中國石油大港油田分公司采油工藝研究院（天津300280）

鉆井密閉取芯的關(guān)鍵在于如何保障取芯的密閉率和收獲率。從取芯的工具選擇、操作的過程以及密閉性能的提高和地層層位的確定等方面入手，闡述了如何提高鉆井密閉取芯質(zhì)量。指出，鉆井密閉取芯的質(zhì)和量主要取決于取芯過程中各相關(guān)單位的協(xié)作配合，以建井安全優(yōu)質(zhì)為基礎(chǔ)，通過合理選用取芯工具、卡準(zhǔn)層位、合理取芯操作、在技術(shù)和管理上保障鉆井密閉取芯的收獲率和密閉率。

密閉取芯；收獲率；密閉率；油田開發(fā)

油田勘探開發(fā)需要準(zhǔn)確獲得油層原始含油飽和度和地層孔隙度等地質(zhì)資料，以制定合理的方案。對(duì)于注水開發(fā)的老油田，需要檢查注水效果，定量分析油層油水動(dòng)態(tài)、水淹油層情況及水驅(qū)油效果，制定出有效的挖潛增效增產(chǎn)措施，完善開發(fā)方案[1]。這些都需要以巖性分析資料為依據(jù)。

密閉取芯是指在水基鉆井液中取得的巖芯基本不受鉆井液污染[2]，能真實(shí)再現(xiàn)地層原始地質(zhì)孔隙度、含油飽和度及含水率等資料。它是通過專用密閉取芯工具和密閉液的共同作用來實(shí)現(xiàn)的一種特殊鉆井取芯工藝。

1 取芯工具的選擇

取芯開始前，在井口將取芯工具內(nèi)筒里注滿密閉液，內(nèi)筒下端由銷釘固定密封活塞，上端由浮動(dòng)活塞密封，形成密封腔。取芯鉆進(jìn)時(shí)，由于鉆壓的作用，銷釘被剪斷，密封活塞上行，內(nèi)筒密封被打開之后，取芯鉆頭接觸井底，并迫使密封活塞完全進(jìn)入內(nèi)筒[3]。此時(shí)內(nèi)筒里的密閉液開始被擠出，在井底形成保護(hù)區(qū)。鉆進(jìn)過程中，巖芯不斷形成和增長，推著活塞不斷上行。由于內(nèi)筒上端是密封的，故筒內(nèi)密閉液只能被進(jìn)入內(nèi)筒巖芯所擠壓，且只能從內(nèi)筒環(huán)空間隙等體積向外排出，排出的密閉液立即涂抹在巖芯柱表面形成保護(hù)膜。同時(shí)在井底巖芯柱周圍形成保護(hù)區(qū)，鉆井液只通過鉆頭水眼和外泄水槽循環(huán)，再攜帶巖屑和清洗冷卻外唇面，使受保護(hù)巖芯免遭鉆井液污染的目的得以實(shí)現(xiàn)。取芯的工具大多按巖心爪的類型或密閉方法來分類,結(jié)構(gòu)如圖1所示。芯筒的長度從3~10 m不等，類型眾多。選取取芯工具主要要根據(jù)地層的膠結(jié)壓實(shí)程度來決定巖心爪的類型，目前多用的有自鎖式巖心爪、收縮式巖心爪等，利用可靠性高的巖心爪，可以有效的提高巖心的收獲率。建議在地面裝配工具前調(diào)試模擬巖心爪的抓取過程，越是松散地層對(duì)巖心爪的要求就越高。

圖1 取芯工具示意圖

2 密閉效果的提升

密閉取芯如果達(dá)不到密閉的要求，那就沒有意義。密閉的關(guān)鍵在于取芯工具密閉性能和密閉液的性能，取芯操作也很關(guān)鍵。

密閉率的檢測原理是通過在鉆井液中添加可在地面檢測到的示蹤劑來確定。常用稀釋的酚酞加入鉆井液，如果從收獲巖心的巖屑溶液滴入堿性溶液，反應(yīng)呈現(xiàn)紫紅色則說明巖心受泥漿污染，密閉性能差。

密閉率通常需要在所取的巖芯上進(jìn)行多點(diǎn)取樣測試，只要樣品反應(yīng)顯紅色該樣品密閉率即為0，最后取總樣品數(shù)量的合格數(shù)百分比得到該段巖芯的密閉率。

取芯工具的密閉關(guān)鍵在于鉆頭處的密閉膠圈，這也是泥漿唯一能進(jìn)入芯筒的通道。密封圈的尺寸和正確安裝很重要，當(dāng)巖心從鉆頭進(jìn)入充滿密閉液的芯筒時(shí)，密閉圈會(huì)緊抱巖心柱，擦除巖心外壁泥漿，最大程度的保持巖心的原始狀態(tài)。所以如果鉆頭處的密封機(jī)構(gòu)失靈，泥漿就會(huì)隨巖心進(jìn)入芯筒，泥漿長時(shí)間接觸巖心，密閉率就不能保證。

密閉液目前多采用高黏原油或蓖麻油[4]，要求黏度大，拔絲長。密閉液理論上不能侵入巖心，在冷凍狀態(tài)下密閉液和巖心能輕松分離。如果密閉液性能達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，就會(huì)對(duì)取芯造成二次污染，所取巖心物性資料也會(huì)失真。

操作的過程中，應(yīng)盡量按照取芯操作規(guī)程去平穩(wěn)操作，經(jīng)驗(yàn)主義或不規(guī)范的操作會(huì)導(dǎo)致密封機(jī)構(gòu)的損毀、巖心襯管內(nèi)憋壓、鉆井復(fù)雜的發(fā)生，不利于取芯質(zhì)量的保證。

出芯后應(yīng)盡快整理巖心，快速冷凍或存儲(chǔ)，長時(shí)間暴露在空氣中，就會(huì)失去密閉的意義。

3 地層位置的確定

取芯的目的層一般是含油水氣的層段，講究“穿鞋戴帽”，即某段地層的上覆蓋層泥巖和下部泥巖都應(yīng)取到，并且泥巖段要盡量少取，才能取到大段的砂巖以供研究。目的取芯段的確定通常采用地震資料解釋法、鄰井資料對(duì)比法，電測法和錄井法。

地震資料解釋的精度目前還不是太高，往往能看出巖性大致趨勢，但誤差較大。鄰井資料對(duì)比法具有可參照性，但往往鄰井到目的井之間會(huì)有一段距離，所以遇到地層變化也往往會(huì)出現(xiàn)卡層偏差大的情況；電測由于測井工具的限制，往往不能測到井底，盲區(qū)多在10 m以上，所以也具有局限性。錄井是實(shí)時(shí)的鉆進(jìn)參數(shù)確定手段，是最直接的反應(yīng)井底情況的方法，所以錄井在卡層的過程中有著不可替代的作用。

在鉆進(jìn)過程中，要根據(jù)地震資料和鄰井資料預(yù)判目的層的位置，必要井段利用電測去對(duì)比驗(yàn)證，錄井過程中，要慢鉆。加密巖屑的撈取和分析，必要時(shí)采用地質(zhì)循環(huán)，等待地層巖屑返出后再確定井底巖性。所以卡層要綜合手頭各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料，對(duì)比分析，提高預(yù)見性，來卡準(zhǔn)層位做到“戴帽”，而“穿鞋”可直接依照錄井的鉆時(shí)鉆壓數(shù)據(jù)來確定。

4 收獲率的保障

通過合理卡層，使用合理的取芯鉆具和巖心爪，保障密閉工作，提高收獲率，其中取芯過程（從取芯工具入井到出筒）中的操作和協(xié)作是非常關(guān)鍵的。需要在現(xiàn)場組織好各個(gè)部門間的協(xié)作，明確分工，做好銜接。

在取芯的關(guān)鍵步驟，如鉆具的丈量方入的確定，取芯鉆進(jìn)的手法，割芯的時(shí)機(jī)和方法都按照相關(guān)的規(guī)程去操作和落實(shí)，收獲率就會(huì)得到保障。

5 鉆井井控及鉆井質(zhì)量

取芯過程中頻繁的起下鉆和各種工具材料的入井，對(duì)鉆井的井眼質(zhì)量和井控工作都是一項(xiàng)不小的挑戰(zhàn)[5]。如果在取芯作業(yè)的過程中發(fā)生井下復(fù)雜和井控事故，那取芯就不能順利的進(jìn)行。所以取芯井是重點(diǎn)井，在泥漿性能、井眼軌跡、井控設(shè)備、鉆井操作等各項(xiàng)工序要優(yōu)化組合，首先保障建井質(zhì)量和井眼安全，再去探求取芯的質(zhì)量（圖2）。否則取芯就得不償失。

圖2 大港油田XX井密閉取芯巖芯剖面圖

6 結(jié)論

鉆井密閉取芯的質(zhì)和量主要取決于取芯過程中各相關(guān)單位的協(xié)作配合，以建井安全優(yōu)質(zhì)為基礎(chǔ)，通過合理選用取芯工具、卡準(zhǔn)層位、合理取芯操作、在技術(shù)和管理上保障鉆井密閉取芯的收獲率和密閉率，通過后期的研究，可以達(dá)到地質(zhì)研究的目的。

[1]董風(fēng)波,張祖松,董鳳揚(yáng),等.密閉取芯技術(shù)在白音查干查9-4井的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2006,32(3):146-149.

[2]羅富先.ZY—1型水基密閉液及其應(yīng)用[J].鉆井液與完井液,1994,11(5):58-59.

[3]馮耀忠.新型取芯鉆頭[J].石油機(jī)械,2001,29(7):11.

[4]錢明壯.密閉液的配制與使用[J].石油鉆采工藝,1982,4(3): 35-43.

[5]范文星.密閉取心井鉆井技術(shù)及其問題探討[J].石油天然氣學(xué)報(bào),2007,29(2):129-131.

The key of drilling coring is how to ensure the acquisition ratio and the sealing acquisition ratio of cores.It is expounded how to improve drilling coring quality from the selection of coring tools,the operation of coring process,the improvement of coring sealing and the determination of coring stratigraphic position.It is pointed out that the quality and quantity of drilling coring is mainly deter?mined by the cooperation of the relevant units in the coring process.Based on the safety and high quality of well construction,the acqui?sition ratio and the sealing acquisition ratio of cores are ensured by the reasonable selection of coring tools,the accurate determination of coring stratigraphic horizon,the reasonable coring operation,and so on.

sealed coring；acquisition ratio;sealing acquisition ratio;oilfield development

賈強(qiáng)

2017-04-07

金滿庫（1985-），男，工程師,現(xiàn)從事鉆井管理工作。