路 峰

（勝利石油管理局黃河鉆井總公司，山東東營 257064）

連續(xù)密閉取心技術(shù)在牛頁1井的應用

路 峰

（勝利石油管理局黃河鉆井總公司，山東東營 257064）

要求牛頁1井進行長段連續(xù)密閉取心，取心井段為沙三下至沙四下，取心進尺225 m，取心難度較大。通過優(yōu)選密閉取心工具、取心鉆頭，篩選取心密閉液，優(yōu)化鉆井參數(shù)，取得了收獲率90.46%的應用效果。連續(xù)密閉取心技術(shù)在牛頁1井的成功應用，對于準確了解牛莊—六戶洼陷牛頁1井區(qū)沙三下、沙三下3小層—沙四上純上亞段泥頁巖儲集性能及含油情況起到了重要作用，為同類型油層連續(xù)密閉取心提供了借鑒，為下一步非常規(guī)井的部署奠定了基礎。

密閉取心；牛頁1井；取心工具

牛頁1井位于濟陽坳陷東營凹陷牛莊—六戶洼陷帶西北部牛頁1砂體較高部位，該洼陷既有豐富的油氣源，又發(fā)育有多套儲層。為了解牛莊—六戶洼陷較深部位沙三下、沙四上純上亞段泥頁巖及沙四段砂巖儲層儲集性能及含油氣情況。設計取心層位為沙三下—純上亞段、純下亞段—沙四下，該取心段主要是以灰褐色油泥巖、油頁巖與深灰色泥巖互層，夾薄層灰色粉砂巖及灰質(zhì)砂巖為主。通過資料調(diào)研、密閉取心工具對比、牛頁1井現(xiàn)狀分析，選擇適用于中硬地層的YM-8115型取心工具和PMC037、PSC136、TMC616取心鉆頭，采用油基密閉液，同時優(yōu)選鉆井參數(shù)，使該次密閉取心取得了良好的應用效果。該項技術(shù)在牛頁1井的成功應用，為落實含油氣情況，獲取油層物性參數(shù)提供了準確的數(shù)據(jù)。

1 取心設計

牛頁1井是一口位于廣饒縣西范鄉(xiāng)大武村東北距離約200 m的預探井，設計井深3 710 m。設計取心井段1為沙三下—純上亞段3 295～3 500 m，取心進尺205 m，取心目的是了解牛莊—六戶洼陷牛頁1井區(qū)沙三下3小層—沙四上純上亞段泥頁巖儲集性能及含油氣情況，取心原則為定層位取心、連續(xù)密閉取心、巖心冷凍保型。設計取心井段2為純下亞段—沙四下3 500 m～井底，取心進尺20 m，取心目的是落實含油氣情況，獲取油層物性參數(shù)，取心原則為氣測見油氣顯示異?；蜾浘娪桶呒耙陨虾图墑e的巖屑取心。根據(jù)地層巖性描述，判斷該段地層為中硬地層。

2 密閉取心工具

2.1 取心工具

根據(jù)牛頁1井的地層特點，主力油層為沙三、沙四段，取心井段為3 295～3 500 m，該地層巖性以灰質(zhì)泥巖、砂巖、頁巖為主，因此選取適用于中硬地層的YM-8115型取心工具。為確保取心收獲率和密閉率，現(xiàn)場準備了多套取心工具，配備了足夠數(shù)量的取心配件來滿足取心的需要。

2.1.1 工具結(jié)構(gòu) YM-8115型取心工具由取心鉆頭、密封活塞、浮動活塞和巖心筒組合等4部分組成（如圖1）。采用雙筒單動結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外筒可相對運動。金剛石密閉取心鉆頭采用鉆井液只通過鉆頭水眼和外泄水槽循環(huán)清洗冷卻外唇面的型式，杜絕了巖心受到鉆井液的直接沖蝕［1］。

圖1 YM-8115型取心工具

2.1.2 工作原理 YM-8115型工具通過下部鉆頭密封活塞和上部浮動活塞來對工具進行密封。浮動活塞通過上下活動使密閉區(qū)內(nèi)外的壓力保持平衡來確保工具的密封性。鉆頭密封活塞處的銷釘在取心開始前被剪斷，活塞進入內(nèi)巖心筒內(nèi)，并被巖心推動沿內(nèi)筒上移，密閉液通過巖心與內(nèi)筒的環(huán)形間隙不斷向下等體積排出，連續(xù)不斷地均勻涂抹在巖心柱表面上，形成保護膜，從而確保巖心不被鉆井液污染。

2.2 密閉液

取心井密閉液均采用油基密閉液。該油基密閉液為黃棕色固相均勻黏稠液體，無毒，性能穩(wěn)定。常溫黏度大于 85 Pa·s，密度為0.90～1.25 g/cm3；具有良好的懸浮性、流動性、附著性、抗溫性，并含有不同粒度惰性固相用以堵塞巖心表面孔隙，其成分不影響巖心密閉率的測定［2］。

3 現(xiàn)場應用

3.1 取心前準備

密閉取心作業(yè)前要做好充分的井眼準備，主要包含地質(zhì)和工程兩方面內(nèi)容。其中，地質(zhì)方面要求對地層進行準確預告，在正式取心前要進行電測對比，卡準取心層位，以便準確預告取心進尺和割心位置，避免在油層中部割心，確保取心收獲。

井眼曲率要滿足取心要求，牛頁1井為直井，最大井斜2.13 °，井眼曲率滿足設計要求。為保證取心，取心作業(yè)前進行通井作業(yè)，保證井眼暢通且井底無落物，鉆井液性能良好，密度1.4～1.65 g/cm3，黏度65～90 s，API失水不大于4 mL，含砂不大于0.3%。

為保證取心作業(yè)，每次取心作業(yè)前都要仔細檢查取心工具的組裝，以確保取心收獲率和密閉率。鉆頭出刃均勻完好，水眼暢通且偏向井壁，避免射流直接沖刷巖心根部，活塞能順利通過鉆頭內(nèi)孔；內(nèi)外筒經(jīng)探傷檢查，無裂紋、彎曲、咬扁，內(nèi)筒要清潔，所有絲扣完好無損；密封圈完好無損，“Y”型圈無翻折現(xiàn)象；工具組裝好以后，縮徑套與鉆頭定位臺肩的軸筒間隙必須達到8～10 mm。

3.2 取心鉆具組合與鉆進參數(shù)

3.2.1 鉆具組合 牛頁1井為直井，取心鉆進時，易發(fā)生蹩跳鉆現(xiàn)象，易造成磨心，為保證取心作業(yè)正常進行，需加足夠數(shù)量的鉆鋌以確保取心筒的穩(wěn)定性。

牛頁1井采用的鉆具組合是：?215 mm取心鉆頭+取心筒+?178 mm鉆鋌×3+?159 mm鉆鋌×6+?127 mm加重鉆桿×15+?127 mm鉆桿。

3.2.2 取心鉆進參數(shù)選擇 根據(jù)牛頁1井地層特點，地層為中硬地層。故鉆壓選擇：砂巖70 kN ，泥巖90 kN；樹心鉆壓15～35 kN。鉆進0.2 m后加至正常鉆壓。為使巖心成形好，鉆頭工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速不宜過高；為防止鉆井液沖蝕巖心，在滿足攜砂的情況下，盡量選用小排量。

3.3 鉆進取心及割心出心

3.3.1 割心 確保取心收獲率的關(guān)鍵是割心層位的選擇，應選擇在巖性均質(zhì)的泥巖井段進行割心。在該段割心便于拔心，又有利于保護本筒含油巖心免遭鉆井液污染和保證下筒巖心頂部不會遭鉆井液長期浸泡。割心操作要點：最后0.1～0.2 m將鉆壓提至100 kN，形成較粗巖心，剎死剎把，用原鉆壓磨心5～10 min，停泵，緩慢上提鉆具，指針突然擺回，懸重恢復，表示巖心被拔斷。否則要重復以上割心操作，但也可以根據(jù)實際情況不磨心直接割心。

3.3.2 巖心出筒 巖心出筒時間不超過1 h，要保證巖心的成形率，下雨時巖心出筒必須采取保護措施，嚴禁雨、水、泥等污染巖心，保證巖心正常出筒，確保密閉率。巖心出筒后不能接觸油水，防止污染，要及時丈量、排序編號，切勿顛倒。

3.4 應用效果及改進措施

3.4.1 應用效果 通過采取以上各項技術(shù)措施以及選擇合理的鉆井參數(shù)，成功實施了牛頁1井的密閉取心，共累計取心30筒，取心進尺205 m，取出巖心長185.45 m，收獲率90.46 %。同時，在密閉取心過程中，不斷分析影響收獲率和密閉率的因素，總結(jié)施工經(jīng)驗，針對不利因素采取改進及防范措施，確保了該井較高取心收獲率。

3.4.2 取心工藝改進措施

（1）保持內(nèi)筒內(nèi)部壓力與井筒間壓力的平衡 ，確保下鉆時內(nèi)筒內(nèi)密閉液不被污染、提鉆時不因內(nèi)筒內(nèi)巖心間的氣體壓力無處釋放而頂?shù)魩r心。

（2）在確保內(nèi)外筒間密封不使密閉液在鉆進時被污染的同時，保證內(nèi)筒無周向運動 ，提高取心收獲率和巖心成形率。

（3）在丟心和堵心問題上，通過改變技術(shù)參數(shù)，確保了巖心收獲率。割心則采取最后0.1～0.2 min增加10～20 kN的鉆壓，停止送鉆磨心待懸重恢復再進行拔心，并且拔心要緩慢上提鉆柱，不要急于上拔太大鉆壓，未拔斷巖心則要重復拔心操作。

3.4.3 取心工具改進措施 根據(jù)密閉取心工具的特點，針對取心過程中發(fā)現(xiàn)的問題，對YM-8155取心工具進行了改進，完善和提高了密閉取心巖心收獲率和密閉率。

（1）改善工具的密閉性能，取心工具是否密封直接影響著巖心密閉率的高低。以前的密閉取心工具在螺紋連接處由于密封不好，使鉆井液滲入浸泡巖心而影響密閉率。針對這一問題，在現(xiàn)場推廣應用中先后采用密封膠帶和鉆桿螺紋膜，對取心內(nèi)筒螺紋進行了強制密封。

（2）下活塞焊刮泥板。由于受鉆井液排量和割心以后不能長時間循環(huán)的影響，造成井底沉砂和濾餅增多，在樹心時井底沉砂和濾餅進入內(nèi)筒造成堵心和磨心，嚴重影響巖心收獲率和密閉率。經(jīng)研究分析，決定在取心工具下活塞底部焊上刮泥板，在樹心前對井底沉砂和濾餅反復刮洗，保證井底干凈后再開始樹心，從而杜絕了因濾餅和沉砂進入內(nèi)筒堵心的現(xiàn)象，提高了巖心收獲率。

4 結(jié)論

（1）密閉取心工具在牛頁1井的成功應用，成功還原了取心地層，獲取了詳盡的油層物性參數(shù)。

（2）優(yōu)選了與密閉取心工具相適應的PMC037、PSC136、TMC616取心鉆頭，在不同巖性、不同地層情況下獲得了較快的鉆時，為同類型非常規(guī)大段取心提供了成功的經(jīng)驗。

（3）密閉取心在取心過程中易出現(xiàn)堵心和掉心情況，建議從取心工具的設計上進行優(yōu)化改進。

［1］張洪君，劉春來，王曉舟，等.深層保壓密閉取心技術(shù)在徐深 12 井的應用［J］.石油鉆采工藝，2007，29（4）：110-111,114．

［2］馬上剛.玉門油田青西地區(qū)深井取心技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2008，30（1）：35-37．

［3］李讓，肖國益，夏彬，等.深井密閉取心技術(shù)在普光8井的應用［J］.石油鉆采工藝，2008，30（1）：38-42．

［4］易貴華，易明，謝勇，等.密閉取心技術(shù)［J］.新疆石油天然氣，2008，4（4）：47-50．

［5］李光勝，何雅麗，宋新峰，等.密閉取心技術(shù)在雙河油田的應用［J］.鉆采工藝，2009，32（3）：106-108．

［6］劉春來，楊永祥，常珍，等.提高深井取心效率技術(shù)研究［J］.石油鉆采工藝，2012，34（2）：52-54．

［7］石崇東，高龍，寧金生，等.鎮(zhèn)鉀1井長井段連續(xù)取心鉆井工藝［J］.石油鉆采工藝，2012，34（5）：111-114．

［8］孫少亮，尹家峰. JH-1井取心實踐與認識［J］.石油鉆采工藝，2012，34（5）：115-117．

（修改稿收到日期 2013-04-08）

Application of continuous sealing core drilling technique on Well Niuye 1

LU Feng
（Yellow River Drilling Company,Shengli Petroleum Administration Bureau,Dongying257064,China）

In the development design for Well Niuye 1, it is required to conduct long-section continuous sealing core drilling. The coring formations are lower Sha-3 and lower Sha-4, and the coring footage is 225 m, so the coring diff i culty is great. Through selecting sealing coring tool, coring bit, screening proper coring fl uid, and optimizing drilling parameters, the yield of 90.46% is obtained. The success application of continuous sealing core drilling technique on Well Niuye 1 plays an important role in getting aware of the reservoir characteristics and oil saturation of Niuye 1 Zone in Niuzhuang-Liuhu Depression. It supplies reference for conducting continuous sealing core drilling in the same kind of formation.

sealing core drilling; Well Niuye 1; coring tool

路峰.連續(xù)密閉取心技術(shù)在牛頁1井的應用 ［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（3）：108-110.

TE244

B

1000 – 7393（ 2013 ） 03 – 0108 – 03

路峰，1982年生。2006年畢業(yè)于中國石油大學石油工程專業(yè)，主要從事鉆井工程及井控管理工作。電話：0546-8626821。E-mail：lufeng4587@163.com。

〔編輯

景 暖〕