密闭取心工艺在孤东油田的应用

摘 要：孤东7-29-检254井是孤东采油厂部署在孤东油田7区的一口密闭取心检查井。该区块取心层位地层疏松，油层孔隙度高且水洗严重，给取心作业带来很大困难。取心过程中采用选择适合的取心工具和取心钻头、合理选择施工参数、优化割心位置等措施，于馆陶组取心8筒，取心进尺51.70m，岩心长度51.70m，岩心收获率100%，密闭率97%。为孤东油田制定下一步的开发方案提供了完整的地质资料，为该油田将来进行密闭取心提供了宝贵的经验。

关键词：孤东油田；密闭取心；取心工具；取心钻头；岩心收获率

引言

孤东油田为河流相沉积的大型整装油田，经过了近30年的开发，主力油层普遍进入高含水阶段，目前综合含水率高达97.5%[1]。为了进一步认识二元驱前后剩余油分布规律及剩余油饱和度的变化，研究储层参数的变化特征，定量分析油水动态及剩余油分布情况，2013年孤东采油厂针对孤东7区馆陶组主力油层进行了孤东7-29-检254井密闭取心，取得了较好的效果。

该井于馆陶组1240.80-1343.70m井段分四段取心8筒，取心进尺51.70m，岩心长度51.70m，岩心收获率100%，密闭率100%。为孤东油田制定下一步的开发方案提供了完整的地质资料。

1 密闭取心的准备

1.1 工具准备

1.1.1 工具选择

根据孤东油田取心层位埋藏浅，地层压实差，岩心松软的实际情况，选用适用于松软地层取心的Rmb-8100型保形密闭取心工具进行密闭取心，其结构如图1所示。

1上接头 2悬挂总成 3密闭丝堵 4衬筒 5内筒 6 外筒

7密封活塞 8取心钻头9岩心爪

图1 Rmb-8100取心工具结构图

1.1.2 工具原理

Rmb-8100型取心工具通过下部钻头密封活塞和上部密封丝堵来对工具内筒进行密封，达到密闭取心的目的。当下钻到底准备取心时，通过施加钻压剪断钻头密封活塞处的销钉，活塞进入内岩心筒内，并被随岩心推动沿内筒上行，同时密闭液通过岩心与内筒的环形间隙不断向下做等体积排出，连续不断地、均匀地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]。

1.1.3 工具特点

（1）Rmb-8100型取心工具主体结构采用双筒双动无悬挂轴承结构，能实现保形与密闭的双重功能，取心钻头内腔与工具内筒压套密闭为静密封，有效地避免了钻井液对岩心的直接污染，保证了密闭件的安全有效[3]；（2）铝合金材质的保形衬筒具有耐磨损、低磨阻、抗高温、易切割等特点；（3）工具衬筒内加入具有相当粘度、流动性好、附着力强并具有一定耐温能力的密闭液，对所取岩心的污染小；（4）采用隐蔽式岩心爪，割心采用机械加压方式，可靠性高。

1.2 地质相关准备

取心前与孤东采油厂地质所人员结合，与临井该层位电测曲线进行比对，卡准取心层位，并对地层进行准确预报，根据实际地层情况预测取心进尺和割心位置，避免在油层中部割心，尽量做到岩心的“穿鞋戴帽”并确保取心收获率。

1.3 工程相关准备

井身质量符合设计要求。取心前进行短程起下钻，确保井眼畅通无阻，井底无落物。钻井液性能符合设计要求，密度控制在衡钻井所要求的范围内。为保证密闭率，严格控制API失水量不大于3ml。与采油厂协调在取心前三天，周围300m以内的注水井停止注水，直到取心结束为止。

2 取心施工技术措施优化

2.1 取心工具组装与检查

工具出厂前内、外岩心筒通过探伤检查合格。衬筒内壁光滑，无明显裂纹、伤痕。钻头出刃均匀完好，内腔密封面光滑完整，钻头水眼畅通，螺纹完好。现场检查岩心爪无变形，放入钻头内腔试转灵活。确保所有密封圈完好无损，装配时涂满脂。加压接头滑套活动灵活，有效滑距200mm，加压中心杆使用加粗型中心杆，现场检查中心杆无变形。工具组装好后的轴向间隙10-20mm。

2.2 钻具组合及起下钻要求

2.2.1 取心钻具组合

由于本次取心在Ф215.9mm井眼进行，因此选用Ф178mm取心筒配合Ф215mm取心钻头，在取心工具加压接头上部连接9根Ф178mm钻铤以保证取心工具工作稳定。

因此本井采用的钻具组合为：

Ф215mm PSC143mb-8100取心钻头 + Ф178mm Rmb-8100取心筒 +Ф178mm加压接头 +Ф178mm钻铤9根 +Ф127mm钻杆

2.2.2 起下取心工具的技术要求

内筒螺纹用链钳紧扣，外筒螺纹用大钳紧扣，紧扣扭矩10000-12000Nm。在井口灌满密闭液后将取心钻头提离井口观察，密闭活塞处无密闭液渗漏以保证密闭良好。放入加压中心杆后连接加压接头。下放钻具要求匀速平稳以保证密闭活塞销钉不被提前剪断，下钻遇阻不超过30kN。取心钻头下至距井底8m左右，缓慢开泵，为防止工具悬挂销钉提前剪断，钻井泵启动泵压不得超过8MPa。充分循环钻井液并均匀地向钻井液中加入规定数量的示踪剂，加入后循环时间不少于一个循环周，使钻井液中示踪剂分散均匀且含量达到设计要求。

2.3 钻井取心、割心及出心的技术要求

2.3.1 钻井取心参数选择

根据孤东油田馆陶组上部地层的特点，取心井段地层岩性以中细砂岩为主，夹不等厚泥岩，地层属于松软地层。故钻压选择：泥岩60-80kN，一般砂岩40-60kN，疏松砂岩80-100kN；树心钻压20-30kN，钻进0.30m后加至正常钻压，若为连续松软砂岩取心，则一开始就将钻压加至正常钻进钻压值。为使岩心成形好，钻头工作平稳，转盘转速不宜过高；为防止钻井液冲蚀岩心，在满足携砂的情况下，尽量选用小排量，由于本次使用的机械泵无法无级调节排量，取心前将钻井泵更换为110mm缸套以获得更低的排量。

推荐的取心参数如表1所示：

2.3.2 密闭取心钻进过程中的技术要求

取心过程中要求送钻均匀，增压缓慢，严防溜钻。钻进中不停泵，不停转，遇蹩跳钻时及时判断井下情况，适当调整钻进参数。取心钻进全过程由专人进行刹把操作，取心工程师每0.5米记一次半米钻时并密切注意钻时变化。若发现钻时突然猛增，转盘负荷变轻，指重表指针只降不回升等现象可能是堵心的反映。若判断为堵心，为确保收获率应果断割心。

2.3.3 割心位置的确定

取心前根据临井资料分析砂泥岩层厚，位置，根据取心目的预先决定割心原则并初步设定割心位置。取心钻进过程中密切关注钻时变化，与地质人员预先设计的割心位置对比，有钻时变化的情况及时与地质人员沟通，合理确定割心位置，割心尽量选取在泥岩段割心，若泥岩段较长，则尽量选取在泥岩段底部割心，现场表现为钻时由慢刚刚变快时割心。

3 现场应用效果

为满足地质的要求，本井在馆陶组1240.80-1343.70m井段分四段取心8筒，取心进尺51.70m，岩心长度51.70m，岩心收获率100%，密闭率97%。为满足“穿鞋带帽”的地质要求，本次取心部分筒次判断为岩性变化时即及时割心，因此部分筒次单筒进尺较低，平均单筒进尺为6.46m。取心数据如表2所示。

由于PDC取心钻头在砂岩泥岩钻时区别较大，本井选用的PSC143mb-8100取心钻头在该区主要地层岩性粉砂岩、泥质粉砂岩及泥岩中取心时机械转速区别较明显，对实时鉴别地层提供了可靠的依据，因此可以更好的按照地质相关要求及时割心，做好“穿鞋带帽”。

4 结束语

每筒心取心作业开始前与地质所人员细致沟通，了解砂泥岩厚度、地层泥质含量等参数、细化每筒取心进尺与割心位置与割心原则，取心过程中尽量按照预订筒次和进尺逐步取心，以满足“穿鞋带帽”的要求。

孤东油田7区注水开发多年，岩心孔隙被水洗掏空现象严重，取出的岩心呈“面包状”，压缩性强，建议采用9-13L/s的排量，钻压4-6t，转盘转速50rpm的参数取心钻进，此参数在砂岩段可获得较好的机械钻速、较好的收获率及较好的密闭率。

由于较准确地判断了割心位置，尽量在岩性较硬的位置割心，这就允许下一筒取心前大排量清洗井底而不会冲散下部岩心。每次取心前循环时间约1小时，井筒的充分清洁保证了井底干净无泥饼和沉沙，避免了虚井底等情况的发生，对取心的成功起到了一定保障作用。

PSC143mb-8100取心钻头对该地区地层适应性较好，有利于现场工程师对所取岩性的判断，在具有较高的取心收获率的同时获得了较高的机械钻速。

参考文献

[1]李林祥.孤东油田小油砂体提高采收率技术[J].油气地质与采收率，2013，20（2）：67-70.

[2]范文星.密闭取心井钻井技术及其问题探讨[J].石油天然气学报，2007，29（2）：129-131.

[3]黄毓祥，杨建政，刘鹏飞.密闭取心及时在渤海油田的首次应用[J].海洋石油，2009，29（4）：104-106.

[4]李光胜，何雅丽，宋新峰，等.密闭取心技术在双河油田的应用[J].钻采工艺，2009，32（3）：106-108.

作者简介：庄伟（1982-），男，工程师，2008年于中国石油大学（华东）油气井工程专业硕士毕业，现就职于中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，主要从事钻井工具研发及推广工作。