鉆井取心工具的選擇及實時參數(shù)調(diào)整的重要性

王子臣（中油長城鉆探工程技術(shù)研究院　遼寧　盤錦　124010）

鉆井取心工具的選擇及實時參數(shù)調(diào)整的重要性

王子臣（中油長城鉆探工程技術(shù)研究院遼寧盤錦124010）

鉆井取心是石油勘探過程中常見的獲取目的地層資料的方法，針對目的油層膠結(jié)程度選取合適的取心工具和鉆頭類型。同時根據(jù)鉆機的配置進行參數(shù)合理化調(diào)整，這就要對地層有豐富的判斷經(jīng)驗，既能提高取心收獲率，又能確保設(shè)備和施工安全。通常常用的取心鉆頭分為切削型，研磨型和復合型三種。松軟地層適合切削型大齒鉆頭，硬地層適合研磨型鉆頭，裂縫性發(fā)育的地層適合復合型鉆頭。很多情況下，取心井眼和取心鉆頭尺寸很接近，井眼的不穩(wěn)定性也會給取心工具入井帶來麻煩。取心的目的層如果夾層過多，地層變化頻繁，那么取心過程中的參數(shù)要不斷的調(diào)整來應(yīng)對地層的變化，才能成功的完成取心任務(wù)。參數(shù)包括鉆壓，轉(zhuǎn)速，排量，這幾個參數(shù)也是相互影響的，體現(xiàn)到機械鉆速的快慢上。所以鉆臺上指重表和泵壓表顯示的數(shù)值是我們判斷井底情況的依據(jù)。

取心參數(shù)；取心工具；取心機械鉆速；轉(zhuǎn)速；排量

1　取心工具的種類

根據(jù)取心的需要取心工具分為常規(guī)取心工具和特殊取心工具。具體根據(jù)井身結(jié)構(gòu)取心工具又有不同的尺寸設(shè)計。常規(guī)的取心工具主要分為硬地層和軟地層兩種工具。特殊取心工具主要根據(jù)取心的需求分為密閉取心，保壓密閉取心，定向取心，隨鉆取心等。不同的取心方式工具設(shè)計和原理也不相同，取心過程中的操作規(guī)范有很大區(qū)別，工具的選擇和參數(shù)的使用要根據(jù)目的層特性和取心的要求而定。

2　不同的鉆頭類型在參數(shù)調(diào)整時對機械鉆速的影響

如果鉆頭類型不匹配，機械鉆速會相差甚遠，而且還容易引發(fā)鉆井事故，所以取心鉆頭的設(shè)計特點是根據(jù)不同的地層特點為依據(jù)的。

工具選擇的合理性分析：

（1）膠結(jié)較差的地層選用松散保型取心工具，由于使用了PVC內(nèi)襯管和全封巖心爪割心裝置，有利于巖心獲取和保護。

這種保型工具目前在蘇丹六區(qū)使用較廣，當?shù)囟酁樗缮⒎悄z結(jié)地層，常規(guī)取心筒丟心嚴重。這個全封巖心爪提高了巖心收獲率，PVC襯管也起到了保護巖心的作用。便于實驗室分析。

（2）在裂縫發(fā)育的破碎地層選用差動式籃式巖心爪取心工具。防止破碎地層掉落。

這類地層需要附加的籃式巖心爪才能解決起鉆掉心的問題，由于巖心的破碎，起鉆過程中隨著工具的震動，巖心會逐漸掉落，導致取心失敗，這個設(shè)計就是防止這種情況的發(fā)生。

（3）在中東和非洲部分地區(qū)的均質(zhì)地層取心，由于地層變化不明顯，膠結(jié)較好，適合使用長筒取心工具，節(jié)省時間成本。

工具的選擇如果出現(xiàn)誤差，可能直接導致取心失敗，甚至發(fā)生井下事故，所以科學的分析地層特性選擇合適的取心工具很重要。

3　參數(shù)調(diào)整對機械鉆速的影響

取心的參數(shù)分為取心前，取心中和取心后三部分。取心之前對地層和井身結(jié)構(gòu)的了解要透徹，制定合理的鉆具組合，保證取心過程中的參數(shù)調(diào)整。例如在伊拉克格拉芙項目長筒取心施工中，第一口井開始取心進尺慢，分析井身結(jié)構(gòu)和地層的特性及鉆具組合，得出結(jié)論是鉆鋌配重小，井身軌跡成S型，加壓時井身托壓，造成鉆壓損失，實際有效鉆壓加不到取心鉆頭上，導致了巖心變細，進尺慢。所以取心之前的參數(shù)了解是很必要的：包括地層的特性，井身結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，井斜，造斜點位置，裸眼段長度，起下鉆遇阻的點，泥漿密度，粘度，含砂量等，起鉆前鉆頭的純鉆進時間，機械鉆速，鉆具組合的配置。

取心過程中的參數(shù)調(diào)整基本包括：鉆壓，排量，轉(zhuǎn)速，這三個方面都很重要又相互影響。取心過程中要根據(jù)地層變化實時調(diào)整，根據(jù)取心目的層的特性總結(jié)為以下幾種情況：非膠結(jié)松軟地層，膠結(jié)地層，砂泥巖互層，含巨礫油砂層，潛山頂部的破碎風化層，水化嚴重的頁巖層。取心過程中經(jīng)常碰到的這幾種地層情況，取心的收獲率的高低取決于“地層的情況，工具的狀態(tài)，人對取心參數(shù)的調(diào)整”。這里面人為可隨機調(diào)控的就只有參數(shù)，不同的地層對參數(shù)的調(diào)整策略也不相同。一般的易碎和非膠結(jié)地層參數(shù)調(diào)整原則是“小排量，低轉(zhuǎn)速，大鉆壓”。但是具體數(shù)值要根據(jù)實際情況調(diào)整，因為受制于地層和工具的設(shè)計，排量一般在8～24l/s區(qū)間調(diào)整，轉(zhuǎn)速40～65RPM，鉆壓在不違背取心操作規(guī)程的條件下在2～8t之間調(diào)整。三個參數(shù)也相互影響，所以他們之間有一個優(yōu)化值，要根據(jù)工程師的現(xiàn)場經(jīng)驗來調(diào)控。硬地層和膠結(jié)好的地層通常采取的原則是“大排量，高轉(zhuǎn)速，大鉆壓”，具體調(diào)整也要根據(jù)實際情況和取心鉆頭型號而定，比如PDC鉆頭轉(zhuǎn)速可以適當提高，鉆壓不宜太大。但是表鑲鉆頭主要靠研磨作用，轉(zhuǎn)速適中，鉆壓可以加大。在實際取心過程中，這三個參數(shù)還要考慮井身結(jié)構(gòu)和鉆具組合的方式及鉆機設(shè)備的配置情況，由于頻繁的調(diào)整參數(shù)需要自動化程序較高的設(shè)備，老式鉆機是不現(xiàn)實的。

4　結(jié)語

鉆井取心是獲取地下資料最直接有效的方式，取心的成功與否在于工具和鉆頭的選擇及參數(shù)的合理制定和實時調(diào)整，如有誤差直接導致取心失敗還可能造成井下事故，帶來經(jīng)濟損失。所以經(jīng)驗豐富的取心人員的個人判斷和設(shè)備的有效結(jié)合是關(guān)鍵所在。

王子臣（1979-），男，吉林九臺人，高中級工程師，2003年畢業(yè)于東北石油大學石油工程專業(yè)，獲工學學士學位；現(xiàn)在長城鉆探公司工程技術(shù)研究院取心所，從鉆井取心研究與推廣工作。