密闭取心技术应用研究

■郑健男

（大庆地质录井一公司资料采集第一大队黑龙江大庆163000）

密闭取心技术应用研究

■郑健男

（大庆地质录井一公司资料采集第一大队黑龙江大庆163000）

密闭取心技术能够取得不受钻井液污染的岩心，获得较准确的油水饱和度等一系列的地质资料，在油气开发、储量评估中起着重要的作用。但是目前，国内还没有进行水平井连续密闭取心的先例，也未见其它有关水平井密闭取心技术的相关报道。因此，设计出适合大庆水平井特点的水平井密闭取心工具和密闭液，形成一套可行的工艺技术措施，都具有重要的理论价值和实际意义，本文对密闭取心技术的相关应用进行研究分析，旨在为大庆油田开发提供更加充实的，准确的地质资料。

水平井密闭取心岩心油气密闭液钻井

到目前为止，岩心还是认识地层和油气田最直观、最真实的依据，这些资料会加深对地层油气的存在、数量及分布的了解，有助于制定科学合理的开发方案，以获得最大的经济效益。随着水平井的大面积开发，与水平井钻井完井技术相配套的水平井取心具有不可替代的作用，密闭取心能够在岩心形成过程中用密闭液把岩心保护起来,避免岩心受钻井液滤液浸泡和污染,能够为计算油气藏储量、制定合理的开发方案提供依据。

1 密闭取心技术的相关论述

钻井密闭取心技术是油气田勘探中取得地层剖面原始标本的重要方式，该技术能够通过专用取心工具实现密闭、低污染、保形取心等多种勘探要求。另外，深井密闭取心技术还能够在油田开发过程中检查油田注水开发效果，帮助油田企业了解控制油水动态，实现油田的安全开采。密闭取心技术能够取出不受钻井液滤液影响岩心，为油气田勘探、开采控制等提供准确的勘探报告，实现精准、安全的油气勘探与开采。

2 密闭取心技术的应用

2.1 密闭取心技术所用设备的构成

YM-8115型取心工具由取心钻头、密封活塞、浮动活塞和岩心筒组合等4部分组成（如图1）。采用双筒单动结构，内、外筒可相对运动。金刚石密闭取心钻头采用钻井液只通过钻头水眼和外泄水槽循环清洗冷却外唇面的型式，杜绝了岩心受到钻井液的直接冲蚀。YM-8115型工具通过下部钻头密封活塞和上部浮动活塞来对工具进行密封。浮动活塞通过上下活动使密闭区内外的压力保持平衡来确保工具的密封性。钻头密封活塞处的销钉在取心开始前被剪断，活塞进入内岩心筒内，并被岩心推动沿内筒上移，密闭液通过岩心与内筒的环形间隙不断向下等体积排出，连续不断地均匀涂抹在岩心柱表面上，形成保护膜，从而确保岩心不被钻井液污染。

2.2 工艺流程

（1）下井前工作准备。1)下井前按要求进行各总成的组装并进行调试，达到下井要求；2)在下入取心筒之前，用常规钻具带两只螺扶进行通井作业，并在造斜段进行短起，以保证取心工具顺利下到井底。（2）下钻准备工具运输到井场后，吊上钻台，卸下外筒护丝，上钻头，液钳紧扣，工具坐井口，打安全卡瓦，灌密闭液，然后用工装使内外筒锁死，上丝堵。（3）下钻。①下钻要求操作平稳，禁止猛刹猛顿；②工具在下钻遇阻时禁止中途划眼或循环钻井液。遇阻不超30kN。下钻至井底1m左右，大排量循环，冲洗井底。工具可以缓慢下放，尽可能靠近井底，稍起钻压就上提；③剪销钻具缓慢下放接触井底，逐渐加压，大约200kN，会有剪销显示，若显示不明显，可适当加大压力，确保销钉剪断。（4）取心钻进。①钻进初期应注意树心，轻压5～10kN钻进一段，再逐渐加压20～30kN正常钻进。钻进时应注意观察泵压变化、转盘负荷及岩屑返出情况，以便及时采取措施；②送钻均匀、平稳、防止间断送钻、油砂层要跟上钻压，保持钻速，钻进中禁止上提钻具，不得溜钻和顿钻；③割心前1m增加10～20kN钻压，增加岩心直径，有利于割心操作。钻进完后，应恢复悬重，使割心部位磨细有利割心。（5）割心。钻进结束后先停转盘，然后停泵，缓慢上提钻具，密切注意指重表灵敏针变化，指重表针逐渐上升，然后回摆表明岩心割断。（6）起钻。起钻要平稳，严禁猛提、猛刹、猛顿，液钳卸扣。（7）出心。工具到达井口后，钻头松扣，工具甩下钻台，平放于坡道上，卸下丝堵和钻头，出心。然后检查工具，内筒的旋转性，密封圈损坏及时更换，然后组装，再次下井取心。（8）注意事项：①井底有落物不准下井；②工具下钻遇阻，指重表下降30kN应起钻检查钻具，钻进中严禁上提钻具；③工具在下钻遇阻时不可长时间中途划眼或循环钻井液。

3 取心难点分析及措施

3.1 销钉提前剪断问题

因为该取心工具采用的是双稳定器扶正外筒设计，取心筒钢性较大，在下钻过程中，会出现遇阻情况，密封活塞销钉也容易在遇阻段和井眼造斜段提前剪断，造成取心筒内密闭液流出，影响岩心密闭率。

措施：根据现场情况，每隔一定长度通一次井，保证井眼畅通，通井时也可下入LWD仪器进行井斜测量，根据结果确定钻具组合。另外取心下钻时，应控制下钻速度，避免因压力激动发生销钉提前剪断情况。

3.2 取心前密封活塞销钉剪断困难问题

取心前需要停泵，下压钻具，剪断密封活塞销钉。因工具处于水平状态，井底沉砂多、井壁摩阻或钻具托压等原因，销钉剪不断。

措施：保证井眼清洁，无沉砂，可以旋转几次，变换方位，没显示可多剪几次，注意判断，做到正确操作。

3.3 井眼轨迹控制问题

主要表现为：钻头扭矩由水力提供、并由定子传递到钻具上，螺杆钻具结构和弯曲刚度也不同于钻铤，取心筒重量随岩心长度发生变化，底部钻具受力复杂，钻具的造斜能力存在不确定性，在保证取心的同时调整井眼轨迹，有一定难度。

措施：设计出稳斜、降斜、增斜三种取心钻具组合的有效性有待现场试验的验证，其造斜规律也需不断地总结和摸索，通过定期使用LWD仪器随钻监测，根据测斜情况及时更换钻具组合调整井眼轨迹，以达到连续取心同时调整井眼轨迹的目的。

3.4 密闭液与钻井液置换问题

油基钻井液密度1.22g/cm3,油基密闭液密度0.95～1.03g/cm3，密闭液密度小于钻井液密度，再加上取心工具处于水平状态，在钻头接触井底剪销后，钻井液会侵入内筒与密闭液置换形成分层，地层压力和内筒内部压力作用的结果使密闭液与钻井液发生置换，导致密闭液部分流失，影响岩心密闭率。

措施：研制合成基密闭液，要求具有较高的粘度和切力，能够现场调节密度，既能达到保护岩心的效果，又能适当提高其密度及粘度，达到与钻井液密度平衡，避免发生密闭液置换问题。

4 结语

综上所述，本文结合大庆水平井的特点，分别从取心工具、井眼轨迹控制、岩心保护等几方面进行系统分析，为取心工具、取心钻头、密闭液设计及轨迹控制、取心工艺研究奠定基础，以推动大庆油田采油工作的有序开展。

[1]蒲尚树,张浩,佟宝全,王玉龙,刘怀锦,张兴全.排2检1井密闭冷冻保形取心技术应用[J].钻采工艺,2015,05:9-11+6.

[2]王莘楠.北三西密集取心井区单砂体精细解剖及剩余油研究 [D].东北石油大学, 2013.

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-6-472-1