渤海旅大区块疏松砂砾岩取心实践

摘 要：渤海旅大区块稠油油藏，主要产层为明化镇组和馆陶组，岩性为大套砂岩、含砾砂岩夹泥岩，其中砂岩疏松不成形，砾石直径较大，取心难度大。重点分析了疏松砂砾岩取心难点以及取心收获率低的原因。通过优选取心工具及取心钻头，优化取心工艺，总结出松散砂砾岩地层取心技术方案。在LD5-2N-2井进行现场应用，取心进尺204.00m，心长166.60m，平均收获率达到81.7%，提高了同类地层取心收获率，具有推广应用前景。

关键词：疏松；砂砾岩；砾石层；取心

引言

旅大5-2N构造位于渤海辽东湾海域，处于辽西凹陷南洼东陡坡带上。天津分公司在旅大5-2N构造高部位钻探了LD5-2N-1井，钻遇油层107.3m，其中明化镇组和馆陶组测井解释油层合计92.8m。为了求取新近系稠油的产能和升级储量级别，在旅大5-2N构造中部钻探一口评价井，即LD5-2N-2井。

1 疏松砂砾岩取心难点

（1）旅大区块储层埋藏浅，井深在800-1000m之间，地层压实差，地层岩性疏松，胶结性差，岩心不成柱。取心进尺达到一定程度后，后续岩心不足以克服上部岩心重力，从而进筒困难甚至不进筒；（2）地层软硬夹层多，钻时、扭矩变化大且非常频繁，很难准确判断井下情况；（3）河流相沉积，砂砾岩地层砾石直径大、不均质，极易造成堵心，影响取心收获率；砾石之间充填疏松砂岩及泥岩，取心作业时在砾石影响下不易进筒，即使进筒也会随着取心作业进行中，砾石的不断转动而脱离出内筒；（4）大段砾石层对钻具带来极大伤害，同时极易造成井下复杂情况，给取心带来极大困难。砾石层对取心钻头破坏性极大，在砾石层段，砾石与疏松砂岩之间胶结较差甚至不胶结，取心钻头对岩心实际不是切削，而是直接套挤，钻头的破坏主要是砾石对钻头切削齿及本体的冲击破坏。

2 疏松砂砾岩取心技术方案

2.1 取心工具及钻头优选

取心工具采用适合松软地层的Rb-8100型取心工具，其主要特点如下。采用球悬挂技术，工具可靠性高；内筒加装低摩阻铝合金衬筒，降低岩心进筒阻力，增加取心进尺，保证取心收获率；机械加压式割心方式，可重复操作，安全可靠；隐蔽式岩心爪，保证进筒岩心不掉不落；同时岩心爪还配备有全封闭式岩心爪及双结构岩心爪，可供不同情况下选择应用。

根据地层特点，选择低冲蚀PSC143b-8100取心钻头，保证取心机械钻速的同时最大限度減少钻井液对岩心的冲蚀，达到提高取心收获率的目的。

2.2 取心措施优化

2.2.1 取心钻具组合

取心钻具组合的选择遵循既保证下部钻具能够提供取心所需钻压，又不会因刚性太强而造成起下钻困难的原则。对于Rb-8100取心工具，根据割心的需要，钻具要配够一定的割心悬重，确保割心所需钻压。根据本井井深结构及工具特点，确定取心钻具组合为： 8-15/32"CORE-BIT+8-1/4"STB+7"取心筒+8-1/4"STB+定位接头+加压接头+X/O+12"STB+8"DC×6+8"（F/J+JAR）+X/O+5"HWDP×14。

本井取心段为12-1/4"井眼，因此在钻具组合上选择了欠尺寸扶正器，保证下钻顺畅的同时保持工具在井内居中，增加工具稳定性。

2.2.2 取心参数优化

取心钻压控制在3-5t，保证跟压及时，防止放空，取心排量控制在300-500L/min，尽量降低钻井液对松散岩心的冲蚀；转速控制在30-40rpm，砾石层可在此基础上适当降低转速。钻进过程中加强参数监控，密闭注意各参数变化情况，尤其是扭矩变化情况，对出现的问题及时分析判断，异常情况果断割心。

2.2.3 细节管理

取心作业是一项系统工程，每个作业细节都会对最后取心结果产生影响。对取心的各个环节认真分析准备，同时加强各个部门之间的协调沟通，保证在现有条件下最大限度提高取心收获率及岩心质量。

3 现场应用

3.1 应用效果

通过取心工具、取心钻头优选，取心措施优化，本井在明化镇、馆陶组井段882.00-1086.00m连续取心204m，岩心长166.60m，平均收获率81.7%，与同类地层相比收获率有大幅提高，取心效果良好，得到甲方充分肯定，为同类地层取心提供较强参考。取心数据表见表1。

表1 取心效果对比分析表

从表1可以看出，Rb-8100取心工具较其它类型取心工具同类地层取心收获率提高71.6%，与LSΦ241.3mm工具相比，收获率也有1.6%幅度的提高，说明Rb-8100取心工具适用于松散砂砾岩地层，同时对Rb-8100取心工具在松散砂砾岩地层改进指明了方向。

3.2 存在问题及对策

（1）取心收获率偏低，平均收获率81.67%。尤其砾石层段，收获率为61.93%。为了提高取心收获率，现场优选取心参数，取心钻压控制在3-5t，取心排量300-500L/min，转速15-30rpm，对取心工具细致检查，控制取心进尺，加强参数监测，尤其是扭矩的变化，及时判断，及时决策。同时积极从细节考虑，调整内外筒间隙，改用全封闭岩心爪，并根据实际效果及时调整。准备大直径取心筒备用，对付大段砾石层。（2）钻头损耗严重，砾石的存在，使得钻头切削齿崩损严重。本井共计使用PDC取心钻头17只，其中14只崩损、磨损严重，基本报废。在后续取心作业中，根据地层含砾石情况，合理选择新钻头及旧钻头，做到在保证井下安全及取心机械钻速的情况下，节省取心钻头用量。（3）取心时效差，单筒取心进尺低。本井取心204.00m，取心78筒，单筒取心进尺2.62m，历时31天。砾石的存在以及砂岩疏松胶结差，导致取心收获率较低，只能控制取心进尺来提高收获率，另一方面砾石层中取心进尺太多，会导致起钻困难，为了井下安全，在砾石层段应控制取心进尺，在实际操作中，密切关注取心参数变化，正常情况下尽量多打进尺。

4 结束语

（1）Rb-8100取心工具基本能够满足松散砂砾岩取心要求，工具可靠性高，使用可靠；（2）与其它工具相比，同类地层取心收获率有明显提高，可以作为该类地层取心工具首选，对于砾石层可以对取心工具继续改进，通过增加岩心直径来提高取心收获率；（3）砾石的多寡与直径大小、岩心成柱性是影响取心收获率的主要因素。（4）在砾石层地层取心，钻头切削地层时，受力极不均匀，取心工具抖动憋跳严重，在持续交变应力下易疲劳破坏，应及时更换。

参考文献

[1]杨立文，廖润康，孙文涛. LSΦ241. 3mm松散地层取心工具的研制与应用[J].石油钻采工艺，2000（3），17-19

[2]许俊良，薄万顺，蒋庆祥. 球悬挂取心技术[J].石油钻采工艺，2005，27（4），85-86

[3]杨鹏，王智峰，王敏生. CB-A29大斜度井取心实践与认识[J]. 西部探矿工程，2005，12（6）：80-81.

作者简介：赵宗锋（1981-），硕士，工程师。2007年毕业于中国石油大学（北京）油气井工程专业，现从事取心工具的研发与现场技术服务。