钻井取心工具的选择及实时参数调整的重要性

王子臣（中油长城钻探工程技术研究院　辽宁　盘锦　124010）

钻井取心工具的选择及实时参数调整的重要性

王子臣（中油长城钻探工程技术研究院辽宁盘锦124010）

钻井取心是石油勘探过程中常见的获取目的地层资料的方法，针对目的油层胶结程度选取合适的取心工具和钻头类型。同时根据钻机的配置进行参数合理化调整，这就要对地层有丰富的判断经验，既能提高取心收获率，又能确保设备和施工安全。通常常用的取心钻头分为切削型，研磨型和复合型三种。松软地层适合切削型大齿钻头，硬地层适合研磨型钻头，裂缝性发育的地层适合复合型钻头。很多情况下，取心井眼和取心钻头尺寸很接近，井眼的不稳定性也会给取心工具入井带来麻烦。取心的目的层如果夹层过多，地层变化频繁，那么取心过程中的参数要不断的调整来应对地层的变化，才能成功的完成取心任务。参数包括钻压，转速，排量，这几个参数也是相互影响的，体现到机械钻速的快慢上。所以钻台上指重表和泵压表显示的数值是我们判断井底情况的依据。

取心参数；取心工具；取心机械钻速；转速；排量

1　取心工具的种类

根据取心的需要取心工具分为常规取心工具和特殊取心工具。具体根据井身结构取心工具又有不同的尺寸设计。常规的取心工具主要分为硬地层和软地层两种工具。特殊取心工具主要根据取心的需求分为密闭取心，保压密闭取心，定向取心，随钻取心等。不同的取心方式工具设计和原理也不相同，取心过程中的操作规范有很大区别，工具的选择和参数的使用要根据目的层特性和取心的要求而定。

2　不同的钻头类型在参数调整时对机械钻速的影响

如果钻头类型不匹配，机械钻速会相差甚远，而且还容易引发钻井事故，所以取心钻头的设计特点是根据不同的地层特点为依据的。

工具选择的合理性分析：

（1）胶结较差的地层选用松散保型取心工具，由于使用了PVC内衬管和全封岩心爪割心装置，有利于岩心获取和保护。

这种保型工具目前在苏丹六区使用较广，当地多为松散非胶结地层，常规取心筒丢心严重。这个全封岩心爪提高了岩心收获率，PVC衬管也起到了保护岩心的作用。便于实验室分析。

（2）在裂缝发育的破碎地层选用差动式篮式岩心爪取心工具。防止破碎地层掉落。

这类地层需要附加的篮式岩心爪才能解决起钻掉心的问题，由于岩心的破碎，起钻过程中随着工具的震动，岩心会逐渐掉落，导致取心失败，这个设计就是防止这种情况的发生。

（3）在中东和非洲部分地区的均质地层取心，由于地层变化不明显，胶结较好，适合使用长筒取心工具，节省时间成本。

工具的选择如果出现误差，可能直接导致取心失败，甚至发生井下事故，所以科学的分析地层特性选择合适的取心工具很重要。

3　参数调整对机械钻速的影响

取心的参数分为取心前，取心中和取心后三部分。取心之前对地层和井身结构的了解要透彻，制定合理的钻具组合，保证取心过程中的参数调整。例如在伊拉克格拉芙项目长筒取心施工中，第一口井开始取心进尺慢，分析井身结构和地层的特性及钻具组合，得出结论是钻铤配重小，井身轨迹成S型，加压时井身托压，造成钻压损失，实际有效钻压加不到取心钻头上，导致了岩心变细，进尺慢。所以取心之前的参数了解是很必要的：包括地层的特性，井身结构的数据，井斜，造斜点位置，裸眼段长度，起下钻遇阻的点，泥浆密度，粘度，含砂量等，起钻前钻头的纯钻进时间，机械钻速，钻具组合的配置。

取心过程中的参数调整基本包括：钻压，排量，转速，这三个方面都很重要又相互影响。取心过程中要根据地层变化实时调整，根据取心目的层的特性总结为以下几种情况：非胶结松软地层，胶结地层，砂泥岩互层，含巨砾油砂层，潜山顶部的破碎风化层，水化严重的页岩层。取心过程中经常碰到的这几种地层情况，取心的收获率的高低取决于“地层的情况，工具的状态，人对取心参数的调整”。这里面人为可随机调控的就只有参数，不同的地层对参数的调整策略也不相同。一般的易碎和非胶结地层参数调整原则是“小排量，低转速，大钻压”。但是具体数值要根据实际情况调整，因为受制于地层和工具的设计，排量一般在8～24l/s区间调整，转速40～65RPM，钻压在不违背取心操作规程的条件下在2～8t之间调整。三个参数也相互影响，所以他们之间有一个优化值，要根据工程师的现场经验来调控。硬地层和胶结好的地层通常采取的原则是“大排量，高转速，大钻压”，具体调整也要根据实际情况和取心钻头型号而定，比如PDC钻头转速可以适当提高，钻压不宜太大。但是表镶钻头主要靠研磨作用，转速适中，钻压可以加大。在实际取心过程中，这三个参数还要考虑井身结构和钻具组合的方式及钻机设备的配置情况，由于频繁的调整参数需要自动化程序较高的设备，老式钻机是不现实的。

4　结语

钻井取心是获取地下资料最直接有效的方式，取心的成功与否在于工具和钻头的选择及参数的合理制定和实时调整，如有误差直接导致取心失败还可能造成井下事故，带来经济损失。所以经验丰富的取心人员的个人判断和设备的有效结合是关键所在。

王子臣（1979-），男，吉林九台人，高中级工程师，2003年毕业于东北石油大学石油工程专业，获工学学士学位；现在长城钻探公司工程技术研究院取心所，从钻井取心研究与推广工作。