勝利松軟地層取心工具及技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用

寧仁磊

摘要：松軟砂泥巖地層在我國海上及陸地東部油田分布較廣，油層埋藏淺、孔隙度大、地層膠結(jié)性差，幾乎不膠結(jié)。由于地層極疏松，取心難度較大，用常規(guī)取心工具及工藝技術(shù)往往取心收獲率低，并且?guī)r心在出筒時因受擠壓而變形，出筒后即成為散砂，得不到整體成形的巖心，因而也就無法得到準(zhǔn)確的油層特性參數(shù)資料。本文根據(jù)松軟地層的地質(zhì)特點(diǎn)，分析和研究影響松軟地層取心收獲率的各個因素，并結(jié)合勝利石油工程公司鉆井工藝研究院多年的技術(shù)研究和開發(fā)，以及現(xiàn)場取心技術(shù)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，介紹勝利松軟地層取心工具及技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：松軟地層；取心工具；收獲率；現(xiàn)場應(yīng)用

松軟地層取心，是一項(xiàng)世界性的難題，由于該地層膠結(jié)性差，巖心不呈柱，在取心過程中巖心進(jìn)筒困難，易堵心，鉆井液對巖心沖蝕大，部分巖心呈流砂或顆粒狀態(tài)，導(dǎo)致卡心不實(shí)，在起鉆過程中巖心易從內(nèi)筒里掉出來，無法滿足松軟地層取心的需要。為此，鉆井院專門研制開發(fā)了一種適應(yīng)松軟地層且能保持巖心原始形狀的新型取心工具，即Rb-8100型保形取心工具。

一、取心工具介紹

1.1結(jié)構(gòu)組成

工具結(jié)構(gòu)主要由伸縮六方桿、加壓球座、加壓鋼球、加壓中心桿、定位接頭、懸掛銷釘、懸掛軸承、分水接頭、內(nèi)巖心筒、外巖心筒、巖心抓、取心接頭等組成。

1.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1）工具采用具有伸縮功能的加壓割心機(jī)構(gòu)，特別適用松軟地層的割心操作，能保證巖心收獲率。

2）內(nèi)筒采用銷釘懸掛方式，割心采用機(jī)械加壓，安全可靠，且地面能觀察到割心顯示。

3）采用耐磨、低阻、抗高溫、易切割的鋁合金作襯筒，既有利于巖心順利入筒，又能保護(hù)巖心的原始形狀。

4）屏蔽式取心鉆頭具有側(cè)向水眼，能夠避免鉆井液對巖心的沖蝕，有利于保護(hù)巖心，提高收獲率。

1.3工作原理

本工具由取心鉆頭、巖心筒組合、加壓接頭三大部分組成，取心鉆頭連接在外巖心筒之下，巖心筒組合又有內(nèi)外之分，外筒組合包括外筒、外筒大小頭和定位接頭；內(nèi)筒組合包括巖心爪、巖心爪短節(jié)、內(nèi)筒及懸掛總成。內(nèi)筒組合通過銷釘、銷套固定在定位接頭的銷孔處。加壓接頭連接在定位接頭之上，它是由能相對滑動的外六方桿和內(nèi)六方以及加壓中心桿組成。

取心鉆進(jìn)時，加壓接頭六方桿合攏，并傳遞鉆壓和扭矩。鉆進(jìn)結(jié)束，加壓六方桿被拉開，使加壓鋼球到位。然后，滑放鉆具，加壓，鉆具重量通過鋼球傳給加壓中心桿，并直達(dá)內(nèi)筒懸掛銷釘，進(jìn)而剪斷銷釘，內(nèi)筒下砸，迫使巖心爪沿鉆頭內(nèi)腔錐面收縮，并割斷、包住巖心，達(dá)到松軟地層取心的目的。

二、松軟地層取心技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例

2.1基本數(shù)據(jù)

BZ1-5-2井設(shè)計(jì)井深1455.00m，取心計(jì)劃：本井設(shè)計(jì)在館陶組上段主要目的層段見良好油氣顯示取心1筒，進(jìn)尺9m。鑒于取心井段埋藏淺、地層疏松、本井采取鋁合金內(nèi)筒，整米切割方式進(jìn)行，并進(jìn)行冷凍保存。

2.2取心工具及鉆頭的選擇

根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)，該井預(yù)計(jì)取心層位館陶組上段，上部為雜色泥巖與灰色細(xì)砂巖不等厚互層；下部為灰白色砂礫巖與夾雜色泥巖不等厚互層，埋藏淺，地層疏松，油砂巖呈柱性差，參照以往在該區(qū)塊取心情況，在工具選擇上準(zhǔn)備兩套Rb-8100型取心工具。

鉆頭選擇以適合地層結(jié)構(gòu)類型和有效獲取地質(zhì)資料為原則，以獲取最優(yōu)鉆速及效果為目的，原則上選用鉆速較快的PSC143b-8100型取心鉆頭，以滿足現(xiàn)場取心要求。同時，為減小巖心進(jìn)入襯筒的阻力，選用單根9.3m的鋁合金襯筒。

2.3取心情況介紹

由于該井12-1/4″井段地層埋藏淺、井眼尺寸較大，鉆具穩(wěn)定性差，為保證取心鉆進(jìn)過程中因井眼太大而造成工具失穩(wěn)影響巖心進(jìn)筒，在井下條件許可的前提下，鉆鋌上加一欠尺寸鉆鋌扶正器，取心工具頂、底兩端位置各加一只扶正器以提高工具在井底的工作穩(wěn)性。

鉆具組合為8-15/32"取心鉆頭+ 8-1/4"扶正器A +7"取心筒+ 8-1/4"扶正器B+定位接頭+ 7"加壓接頭+ X/O+ 8"DC*1+12-1/8″STB+ 8"DC*9+8″（F/J+ JAR）+X/O+ 5"HWDP*14+ 5"DP（由于割心時需加壓約20t，故要保證鉆具總重在30t之上）

取心鉆進(jìn)參數(shù)：砂巖段建議排量控制在300L/min，泥巖段控制在400L/min。為防止砂巖段堵心，鉆壓不易過大，但必須跟壓及時，防止放空。

正常取心鉆進(jìn)，開始鉆時、扭矩正常，平均鉆時在3m/h，扭矩在1500-3000lb.f，當(dāng)進(jìn)尺4.0m左右時，鉆時猛增，鉆時變至0.8m/h，扭矩也降至1000lb.f以下，與空轉(zhuǎn)時扭矩相差不大，結(jié)合地質(zhì)預(yù)測，判斷可能鉆到泥巖層，并有堵心跡象。在與地質(zhì)監(jiān)督溝通后認(rèn)為，已鉆至泥巖層，繼續(xù)取心的價值不大，決定割心起鉆。此時，進(jìn)尺4.44m，割心時，投球后下壓鉆具，銷釘剪斷顯示明顯，加壓正常。

出筒巖心呈柱性較好，巖性上部多為灰色細(xì)砂巖，含泥質(zhì)，下部為泥巖，與取心機(jī)械鉆速基本能夠?qū)φ铡?/p>

2015年06月27日本井在館陶組上段進(jìn)行取心一筒。取心井段：1235.00-1239.44m，進(jìn)尺：4.44m，心長4.40m，收獲率：99.09%。

三、認(rèn)識與結(jié)論

1）現(xiàn)場應(yīng)用證明，Rb-8100型取心工具適合松軟地層取心，能有效保護(hù)巖心，采用機(jī)械加壓割心方式，能保證松、軟、散地層的取心收獲率，操作簡便，安全可靠。

2）鉆井液對巖心的沖蝕作用對松軟地層取心收獲率有很大影響，屏蔽式取心鉆頭具有側(cè)向水眼，能夠避免鉆井液對巖心的沖蝕，保護(hù)巖心，提高收獲率。

3）在松軟地層取心時，各個參數(shù)要選擇好，泵排量要小，鉆壓適當(dāng)，頂驅(qū)或轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速適當(dāng)減小，減小鉆頭轉(zhuǎn)動對巖心進(jìn)筒的擾動，保證巖心進(jìn)入取心筒。

4）在軟硬交錯的地層取心，要掌握好進(jìn)尺以及割心位置，慢鉆時處及時割心。一經(jīng)判斷為堵心，應(yīng)立即割心起鉆。

參考文獻(xiàn)：

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[2]蔣慶祥.勝利保型取心技術(shù)在南海油田應(yīng)用[J].鉆采工藝，1999，22（6）：90-92.