復(fù)雜破碎地層雙筒連續(xù)取心技術(shù)及應(yīng)用

侯績(jī)斌

（中海油服鉆井事業(yè)部，河北 燕郊 065201）

0 引言

在地質(zhì)情況復(fù)雜井段的鉆井取心通常采取單筒取心，而雙筒連續(xù)取心技術(shù)適用于井眼狀況比較良好的井段[1]。M油田F區(qū)塊某井要求連續(xù)取心309 m，該區(qū)塊鹽下Asmari 及 Mishrif 儲(chǔ)層屬于鹽下裂縫性灰?guī)r油藏，巖性、非均質(zhì)性較強(qiáng)，地層可鉆性差；井壁不穩(wěn)定，易掉塊卡鉆；裂縫性灰?guī)r井段的漏失壓力低，易漏失。已鉆井Ф209.55 mm井段曾經(jīng)多次發(fā)生井漏及卡鉆等復(fù)雜情況。綜合考慮井下情況和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)比選用單趟鉆雙筒連續(xù)取心技術(shù)，制定針對(duì)性技術(shù)措施，本井最終成功連續(xù)取心十九次，總進(jìn)尺309 m，巖心總長(zhǎng)307.47 m，平均收獲率99.50%。

1 取心作業(yè)難點(diǎn)

（1）該井位于扎格羅斯褶皺帶上，受構(gòu)造應(yīng)力影響較大，地質(zhì)狀況復(fù)雜；Asmari 及 Mishrif 油藏儲(chǔ)層巖性、非均質(zhì)性較強(qiáng)，地層裂縫發(fā)育，易造成堵心磨心；儲(chǔ)層段巖性破碎、巖心成柱性差，易造成堵心、磨心，影響取心收獲率。

（2）井壁極不穩(wěn)定，裸眼段長(zhǎng)，作業(yè)期間井壁掉塊一直存在，易發(fā)生卡鉆復(fù)雜情況。該區(qū)塊正常鉆進(jìn)期間，頻繁發(fā)生井壁掉塊卡鉆復(fù)雜情況，多口井發(fā)生鉆進(jìn)期間接立柱前倒劃眼卡鉆事故，處理周期較長(zhǎng)；其中一口井采用單趟鉆三筒取心，取心結(jié)束割心時(shí)發(fā)生卡鉆，處理較為困難。

（3）該區(qū)塊井段壓力窗口較窄，鉆進(jìn)期間多次發(fā)生井漏復(fù)雜情況，處理井漏耗費(fèi)大量時(shí)間和材料，影響取心工作的正常進(jìn)行。

（4）該井要求深部地層連續(xù)取心309 m，取心層位埋藏深，位于3 000 m以下，地層可鉆性差，取心機(jī)械鉆速低。

（5）下部地層巖性為灰?guī)r和白云巖，根據(jù)已鉆井經(jīng)驗(yàn)，灰?guī)r取心收獲率均較低，基本在50%左右，石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求不低于70%，收獲率難達(dá)到要求；采用單趟鉆單筒取心，收獲率可以提高，起下鉆占了大部分時(shí)間，時(shí)效低；采用單趟鉆三筒取心，取心筒扶正器多，易發(fā)生卡鉆，同時(shí)收獲率無(wú)法保證。

因此，鑒于以上技術(shù)難點(diǎn)，本井通過(guò)對(duì)該區(qū)塊地層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及已鉆井情況的分析，采用符合實(shí)際情況的單趟鉆雙筒連續(xù)取心技術(shù)，并配以優(yōu)化的取心技術(shù)措施完成了該井的取心作業(yè)。

2 取心技術(shù)措施

2.1 取心工具選擇

選用高強(qiáng)度上提自鎖式取心工具保形取心，內(nèi)筒采用高強(qiáng)度鋁合金內(nèi)筒（如圖1所示）。

圖1 高強(qiáng)度保形取心工具完整圖

2.1.1 工具特點(diǎn)

（1）高強(qiáng)度取心工具是石油天然氣鉆井作業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種鉆井取心技術(shù)，適用于各類(lèi)中軟至極硬地層、破碎地層及高溫高壓力體系的地層的鉆井取心作業(yè)。

（2）采用高強(qiáng)度厚壁無(wú)縫鋼管作外筒，強(qiáng)度高、剛性好，有利于提高巖心收獲率、單筒進(jìn)尺和延長(zhǎng)取心鉆頭使用壽命。

2.1.2 取心工具主要技術(shù)參數(shù)

（1）鉆頭Ф208 mm（外徑），Ф101 mm（內(nèi)徑）；

（2）外巖心筒Ф172 mm（外徑），Ф136 mm（內(nèi)徑）；

（3）內(nèi)巖心筒Ф127 mm（外徑），Ф108 mm（內(nèi)徑）；

（4）外巖心筒扶正器Ф206 mm；

（5）巖心爪Ф101 mm（內(nèi)徑）；

（6）內(nèi)外巖心筒組的軸向間隙為8～13 mm；

2.2 取心鉆頭選擇

根據(jù)伊拉克M油田Ф209.55 mm井段取心層位白云巖可鉆性差、破碎帶灰?guī)r易掉塊等特點(diǎn)，為防止在起下鉆及取心過(guò)程中由于井壁的灰?guī)r掉塊脫落而卡鉆，采用主切削齒為13 mmPDC片、具有倒劃眼功能的PDC取心鉆頭（如圖2所示）。

圖2 PDC取心鉆頭

2.3 取心鉆具組合

取心鉆具組合遵循既保證下部鉆具組合能夠提供足夠鉆壓，取心筒不彎曲，同時(shí)又不會(huì)因?yàn)殂@具剛性太強(qiáng)導(dǎo)致井下復(fù)雜情況。因此扶正器的加放極為關(guān)鍵，既要保證工具的穩(wěn)定性，又要考慮扶正器的加放引起井下復(fù)雜情況的概率。本井上部井段3 000 m左右采用正常加扶正器，下部井段4 000 m左右考慮不使用扶正器。

2.4 取心方式

第一趟取心采用單筒取心，在確定地層的基本特征后，如巖心成柱性好，膠結(jié)性佳，則采取單趟鉆雙筒連續(xù)取心方式。根據(jù)井況最終采取連續(xù)取心三趟進(jìn)行一次擴(kuò)眼作業(yè)。

2.5 取心鉆井液

由于取心作業(yè)，排量較小，因此，需增強(qiáng)攜巖性來(lái)提高井眼清潔能力。同時(shí)提高封堵性能，在防漏情況下，緩慢提高鉆井液比重保證井壁穩(wěn)定。本井采用具有強(qiáng)封堵性及強(qiáng)抑制性的儲(chǔ)層鉆開(kāi)液，作業(yè)期間維持鉆井液性能穩(wěn)定。

鉆井液性能：密度1.30 g/cm3、粘度60 s、屈服值11 Pa、API失水2.4 mL、含砂量0.1%、固相含量6%。

2.6 取心前井眼準(zhǔn)備

取心作業(yè)前一趟起鉆前，調(diào)整好泥漿性能并進(jìn)行充分循環(huán)清除井底沉砂，確保井眼清潔。對(duì)于阻卡井段，進(jìn)行短起下鉆，必要時(shí)進(jìn)行通井，確保井眼暢通。

2.7 取心程序

工具檢查準(zhǔn)備——井口工具組裝——井口檢查——下鉆——循環(huán)(清潔井底)——樹(shù)心鉆進(jìn)——取心鉆進(jìn)——割心——起鉆——出心——檢查組裝下一趟工具，期間巖心丈量分析。

2.7.1 樹(shù)心

開(kāi)泵轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具情況下，校對(duì)指重表，緩慢下放鉆具到井底試轉(zhuǎn)，輕壓慢轉(zhuǎn)后，樹(shù)心參數(shù)：鉆壓1～2 t，轉(zhuǎn)速40 r/min，排量800 L/min。樹(shù)心是取心順利與否的關(guān)鍵，要求送鉆均勻，鉆進(jìn)0.3～0.5 m，讓頂部巖心形成“和尚頭”，方可正常加壓鉆進(jìn)。

2.7.2 取心鉆進(jìn)參數(shù)

（1）根據(jù)巖石的硬度與可鉆性、鉆頭類(lèi)型和鉆具結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度來(lái)選擇合適鉆壓。本井鉆壓控制在4～6 t，ROP較為理想。鉆進(jìn)時(shí)平穩(wěn)加鉆壓，特別是遇到疏松地層時(shí)，防止堵心。

（2）使用低轉(zhuǎn)速，保護(hù)巖心，減少巖心筒的離心力，轉(zhuǎn)速推薦為40～60 r/min。

（3）鉆井液排量不易高，防止沖散巖心以致堵心。排量的大小以能夠滿足清潔井底和冷卻鉆頭為前提，本井取心排量范圍800～1 000 L/min[2]。

2.7.3 割心

（1）進(jìn)尺滿足要求準(zhǔn)備割心時(shí)，剎住剎把恢復(fù)一下鉆壓，待扭矩泵壓平穩(wěn)后，提高排量沖洗井底，停頂驅(qū)，不停泵，緩慢上提鉆具，注意觀察指重表顯示，一般懸重增加5 t左右又立即消除，證明巖心割斷，下放至原懸重，開(kāi)頂驅(qū)，倒劃出新井眼；

（2）若增加懸重5 t 穩(wěn)住不降，停止上提鉆具則將鉆具放回原懸重，繼續(xù)上提并增加上提噸位，仍穩(wěn)住不降，保持巖心受拉狀態(tài)，開(kāi)頂驅(qū)，轉(zhuǎn)速60 r/min，磨巖心3～5 min，停頂驅(qū)后緩慢上提鉆具割斷巖心。

2.7.4 起鉆和出心

（1）割心后，倒劃眼上提至老井眼； （2）起鉆操作要平穩(wěn)，不猛剎、猛頓，用液壓大鉗卸扣，防止甩掉巖心；（4）蓋好井口，防止井下落物；（5）出完心，檢查、保養(yǎng)取心筒、軸承及巖心爪等易損件。

3 應(yīng)用效果

本井在Asmari 層連續(xù)取心175.4 m，在Mishrif層連續(xù)取心133.6 m。取心總進(jìn):309 m，芯長(zhǎng)307.47 m，收獲率99.50%，平均機(jī)械鉆速1.45 m/hr。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）單趟鉆雙筒連續(xù)取心在伊拉克M油田的成功應(yīng)用，為該區(qū)塊及后續(xù)類(lèi)似灰?guī)r地層取心積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。（2）單趟鉆雙筒連續(xù)取心的成功實(shí)施，與單趟鉆單筒取心相比節(jié)約起下鉆時(shí)間，提高時(shí)效，同時(shí)避免單趟鉆三筒連續(xù)取心作業(yè)易發(fā)生卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)。（3）上部3 000 m左右井段取心可用常規(guī)組合（取心筒上加扶正器），下部4 000 m左右井段取心可考慮不加扶正器，以降低卡鉆風(fēng)險(xiǎn)。（4）下部4 000 m左右井段取心作業(yè)割心時(shí)，采取提高排量沖洗井底，停頂驅(qū)不停泵，割心結(jié)束后，開(kāi)頂驅(qū)，倒劃出新井眼的方式降低卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)。（5）在井筒狀況允許情況下，可考慮單趟鉆三筒連續(xù)取心以提高作業(yè)時(shí)效，節(jié)約成本[3]。