密閉取芯技術(shù)在油田鉆井中的應(yīng)用

魏忠利

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院巖心資料室，黑龍江 大慶 163712）

0 前言

密閉取芯技術(shù)的應(yīng)用有助于對水淹油層的驅(qū)油效率、油層油水飽和度進(jìn)行更為精確的分析。利用密閉取芯技術(shù)將能夠獲得更為真實(shí)、準(zhǔn)確的巖層巖芯樣本。將密閉取芯技術(shù)應(yīng)用于油田油井開采有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。該文將以某實(shí)際工程為例就密閉取芯技術(shù)在油井開采中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說明。

1 密閉取芯技術(shù)在某油井中的應(yīng)用

1.1 某油井結(jié)構(gòu)及密閉取芯方案及取芯中所存在的要求

某油井所進(jìn)行的密閉取芯作業(yè)，按照設(shè)計(jì)要求全井取芯段為沙三段，巖芯直徑為φ100 mm，取芯全長達(dá)到了75 m，雨季油砂段能夠達(dá)到約60 m， 密閉取芯作業(yè)將按照定深取芯的原則進(jìn)行施工作業(yè)。在密閉取芯過程中將采用定向施工后密閉取芯施工方案，油井井身軌跡難以控制，為避免油井東側(cè)的斷層對密閉取芯造成影響，應(yīng)控制井身軌跡，避免井身東移，將井身在其他3個(gè)方向的軌跡擺動(dòng)位移控制在10 m范圍內(nèi)。在取芯中巖芯樣本直徑為100 mm，為避免巖芯樣本受到污染應(yīng)當(dāng)積極做好巖芯樣本的密閉防護(hù)，避免其受到鉆井液或是泥漿的污染。在使用密閉取芯技術(shù)進(jìn)行采樣后要求密閉率達(dá)到90 %以上，取芯收獲率要達(dá)到97 %以上。在密閉取芯過程中存在著以下的困難：1）地層因素的影響。油田下的地層中油砂巖性、油砂成柱性等的因素都會(huì)直接或是間接地影響著密閉取芯的收獲率。此外，如果地層中油砂的含水率過高、油砂層較為疏松將影響密閉取芯設(shè)備的密閉效果。2）油井井底壓差因素的影響。密閉取芯技術(shù)應(yīng)用中鉆井液的摻雜混入多是由壓差過大導(dǎo)致的，在密閉取芯過程中應(yīng)當(dāng)盡量控制鉆井液的密度，降低密閉取芯工具內(nèi)外的壓差，提高密閉取芯的密閉效果。3）密閉取芯工具等因素的影響?？茖W(xué)合理的密閉取芯工具對于密閉取芯過程中的密閉效果有著直接的影響。4）密閉液的影響。密閉液是一種覆蓋在巖芯樣本表面的密閉物質(zhì)，密閉液能夠在壓差的作用下充填在巖芯表面的空隙中，避免巖芯樣本受到破壞或是污染。由于密閉液密度要低于鉆井液或是泥漿的密度，致使密閉取芯作業(yè)中容易產(chǎn)生鉆井液與密閉液之間的置換，從而影響密閉取芯的效果。

1.2 密閉液的特點(diǎn)與作用機(jī)理

密閉取芯作業(yè)中，巖芯上頂密閉活塞擠壓密閉筒內(nèi)的密閉液，使得密閉液在擠壓力的作用下從巖芯與密閉筒之間的縫隙持續(xù)滲出，滲出的同時(shí)包覆在巖芯樣本表面，借助于密閉液高黏度和高黏附力的特性，將使得密閉液在巖芯表層形成一層液膜，從而有效地隔絕巖芯與外界影響因素之間的聯(lián)系。

2 密閉取芯工具與密閉取芯工藝

2.1 密閉取芯工具

密閉取芯作業(yè)將使用Rmb-8100工具，密閉取芯工具全長9.8 m，取芯鉆頭直徑0.1 m，能夠在軟地層與中軟地層中完成8 m長度巖芯的捕獲。

2.2 密閉取芯工藝流程

在密閉取芯作業(yè)開始時(shí)，首先將密閉液充滿在密閉筒內(nèi)，密閉內(nèi)筒下端由銷釘固定密閉內(nèi)筒的活塞，上端采用浮動(dòng)活塞密封從而使得密閉內(nèi)筒形成了一個(gè)密封的腔體。密閉取芯作業(yè)中，在內(nèi)外鉆壓的作用下用于固定密封活塞的銷釘將會(huì)被剪斷，從而打開密閉內(nèi)筒。取芯鉆頭持續(xù)鉆進(jìn)并接觸井底迫使密封活塞進(jìn)入密閉內(nèi)筒中，在巖芯持續(xù)進(jìn)入的過程中密閉內(nèi)筒中的密閉液將會(huì)持續(xù)滲出并在井底形成保護(hù)層，隨著巖芯的持續(xù)進(jìn)入將推動(dòng)活塞不斷上行，密閉液持續(xù)滲出并包覆在巖芯表面形成液體保護(hù)膜，油井中的鉆井液通過鉆頭水眼和外泄水槽進(jìn)行抽取、循環(huán)避免鉆井液與泥漿沖擊密閉液所形成的保護(hù)層，避免密閉取芯過程中巖芯樣本受到污染。

2.3 密閉取芯作業(yè)過程中各工序要求

2.3.1 密閉取芯作業(yè)工具準(zhǔn)備

在密閉取芯作業(yè)前首先需要對各作業(yè)設(shè)備進(jìn)行前期準(zhǔn)備，準(zhǔn)備包括動(dòng)力鉆具、鉆頭、缸套、活塞、取芯內(nèi)筒、鋁合金襯筒和密閉液等的工具，并做好輔助工具諸如巖芯爪、密閉活塞等的準(zhǔn)備。所準(zhǔn)備的巖芯爪應(yīng)當(dāng)具備良好的外形，能夠在鉆頭內(nèi)腔靈活動(dòng)作。做好密閉取芯設(shè)備的密閉檢查。對于鉆具的懸掛總成積極做好檢查，保證其連接的可靠性。安裝后的密封放氣絲堵應(yīng)具有良好的連接穩(wěn)固性，尤其是在密閉取芯作業(yè)時(shí)放氣孔打開后放氣絲堵與連接螺紋之間仍具有至少為0.2 mm的連接螺紋，確保其連接的穩(wěn)固。定位接頭需要與銷套進(jìn)行良好的配合，安裝后的接頭應(yīng)固定牢靠并將定位接頭與懸掛銷釘之間的配合間隙控制在0.5 mm以內(nèi)。

2.3.2 密閉取芯作業(yè)前的井眼準(zhǔn)備

為確保密閉取芯作業(yè)的順利進(jìn)行，在施工前需要對井眼進(jìn)行測試，確保密閉取芯井眼下鉆順暢，清理油井井底沉沙、雜物等。為減小井下壓差，需要在密閉取芯作業(yè)過程中關(guān)閉井眼周邊注水井，并控制好鉆井液和泥漿的濃度。

2.3.3 鉆具與下鉆

密閉取芯作業(yè)所使用的鉆具將采用組合鉆具，采用鉆頭、取芯筒、加壓接頭與鉆鋌的組合形式進(jìn)行鉆取芯作業(yè)。下鉆作業(yè)中，使用鉆機(jī)大鉤進(jìn)行平穩(wěn)提吊，上緊外筒所有的連接螺紋，打好安全卡瓦后坐入鉆井井口。緩緩灌入密閉液確保密閉液完全充滿密閉內(nèi)筒，灌滿后等待5 min，直至密閉內(nèi)筒中不再有氣泡冒出為止，而后上緊放氣絲堵。使用工具上緊螺紋，密閉內(nèi)筒的緊扣螺絲上緊后應(yīng)能夠達(dá)到15000±5000 N/m。上緊螺扣后緩緩放下鉆具，待到鉆具距離井底至少還有8 m以上的距離時(shí)，緩慢開泵，使用循環(huán)泵循環(huán)井底鉆井液完成井底的清洗。做好相關(guān)準(zhǔn)備后進(jìn)行密閉取芯工作，接單根、量方入，確保所取巖芯長達(dá)7 m以上，在達(dá)到取芯排量后，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具使鉆頭接近井底0.5 m～1.0 m后重新對鉆壓進(jìn)行校準(zhǔn)，待到鉆具停止運(yùn)轉(zhuǎn)后將鉆具鉆頭運(yùn)行到底井底并加鉆壓用以切斷固定銷，而后上提鉆具并調(diào)整鉆壓使其能夠滿足鉆具鉆進(jìn)所需要的鉆壓。進(jìn)行密閉取芯時(shí)，如地層較為松軟則需要加大鉆壓，一般情況下先將鉆壓調(diào)整到20 kN～30 kN，待到鉆具鉆進(jìn)一段距離后再緩慢調(diào)整鉆壓至正常鉆壓。在密閉取芯時(shí)，需要合理的選擇密閉取芯作業(yè)的割芯層位，盡量實(shí)現(xiàn)“穿鞋戴帽”。

3 結(jié)語

油田開采具有一套復(fù)雜而嚴(yán)密的體系，而開采方案的制定離不開詳細(xì)的地質(zhì)數(shù)據(jù)勘測，密閉取芯作業(yè)在油田鉆井中有著廣闊的應(yīng)用前景，通過對密閉取芯作業(yè)所獲取的巖芯樣本進(jìn)行分析，以此來獲取油井井下巖層中油砂含有率、含水率的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，以備為后期油井的開采通過翔實(shí)的數(shù)據(jù)支持。該文在分析密閉取芯應(yīng)用特性的基礎(chǔ)上對密閉取芯技術(shù)在油田鉆井中的應(yīng)用及密閉取芯作業(yè)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析。