渤海蓬莱区块松散破碎地层取心实践与认识

摘要： 对渤海蓬莱区块取心难点进行了分析：明下段、馆陶组地层岩性疏松，潜山风化壳地层破碎，软硬交错频繁，这是取心收获率低的主要原因。针对取心难点，对取心工具进行了改进，并优化了疏松地层取心工艺技术措施，最终获得了满意的取心效果。

Abstract： In this article， the existent coring problems of Penglai Block in Bohai Sea are summarized. The results show that the Minghuazhen and Guantao Formation are loosen and unsolidation， the burial hill formation has the characteristics of low cement strength and fracture and the loose sand formation and clay formation exchange frequently and exist the inhomogeneous in rock hardness. So it is difficult to recover cores from this block. In view of the difficulties in coring operation， the coring tool including the drilling techniques， optimized， and the coring job was successfully finished.

关键词： 渤海；取心；松散破碎；实践与认识

Key words： Bohai Sea；coring；unconsolidated and fracture strata；practice and knowledge

中图分类号：F416.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）06-0304-02

0 引言

蓬莱某油田是渤海近年来发现的规模最大的油田，其构造位于渤海东部海域庙西北凸起上，构造主体整体埋深较浅，构造区内次生断层发育，平均水深约25m[1]。蓬莱区块的评价成功将带动渤海东部海域勘探开发的新局面，并为渤海地区的稳产上产做出重要贡献。在蓬莱区块发现过程中，钻井取心功不可没。为了解新近系储层的变化规律，探索潜山储层的非均质性及高点含油气性，落实蓬莱区块含油构造储量规模，从2009年到2012年，中海油天津分公司分别部署钻探了PL2、PL4、PL5、PL6、PL8井，取心层位主要集中在明下段、馆陶组和潜山风化壳地层。地层岩性疏松，软硬交错，成柱性很差，风化壳地层松散破碎，给取心工作带来了很大难度。五口井总取心进尺59.31m，总心长33.95m，收获率仅为57.24%，造成很多重要地层资料缺失，给储层评价带来了很大难度。针对以上地层特点，通过自主创新，研制出适合本区块取心特点的新型取心工具，并完善取心工艺，在新近完成的PL11和PL13取心服务中，收获率达到了94.59%，取得了非常理想的效果。

1 取心难点分析

蓬莱区块取心地层集中在明下段、馆陶组和潜山风化壳地层。明下段、馆陶组岩性疏松，岩心对排量异常敏感，潜山花岗岩风化壳松散、破碎且软硬交错，这些给取心作业带来很大难度[2]。具体表现在以下几个方面。

1.1 取心钻遇明下段、馆陶组地层岩性疏松，成柱性很差且地层软硬夹层较多，如图1所示。岩石本身的抗压强度低，形成的岩心承载能力弱，因而在形成一段岩心后，先形成的岩心重量压在了后形成的岩心上，当超过后形成岩心的承受能力时，后形成岩心就会坍塌、变散，不能继续进入岩心内筒，造成“堵心”，这种情况在软硬地层交界面表现的尤为明显；疏松且软硬夹层给取心排量确定带来很大难度，排量大容易冲蚀岩心，排量小会导致泥包钻头，造成堵心；

1.2 在潜山风化壳取心时，由于风化程度不同，岩心松散破碎，间隔致密坚硬夹层，成柱性很差，这给取心工具选择带来很大难度。如果从割心后不丢心角度考虑选择软系列工具，无法在较硬地层割心，而且与之配合的PSC143b-8100取心钻头打不动花岗岩，浪费钻井时效；若选择硬系列工具，在破碎层位割心会导致丢心，且由于岩心破碎原因，这种丢心不具打捞可行性，导致丢失地层资料；

1.3 井下情况判断困难。蓬莱区块含油层段地层软的疏松，硬的破碎且软硬互层频繁，在岩性变化交界面堵心极易发生，何时发生堵心、多少进尺后发生堵心无法预知，且堵心后基本判断不出来，堵心与否与排量和转速无太大关系，取心难度极大；

1.4 取心参数确定困难。明下段、馆陶组岩性疏松，为保证收获率应尽可能小排量，以防冲蚀岩心，但取心井段大都位于12-1/4"井眼中，大环空小排量直接结果就是岩屑无法返出，取心一定进尺后极易发生堵心，如果堵心发生在疏松地层段，磨心速度也很快，堵心表征不明显，会导致地层资料的丢失，进尺越多丢失的越多。

2 取心工具优选与改进

在常规取心工具的基础上，通过自主创新，研制出适应该区块地层特点的特殊取心工具，并完善取心工艺，提高了该区块的取心收获率[3]。

2.1 带光滑导向套的全封闭式岩心爪的研制 在蓬莱区块软地层前期取心中常采用普通结构岩心爪，如图2所示。这种岩心爪完全收缩后间隙过大且中间留？I30mm的孔，不能完全封闭，造成进筒的松散岩心在起钻过程中因泥浆浸泡而散落。另外取心钻进过程中松散岩心易被泥浆冲走，无法进筒。因而现有的岩心爪已不适合目前松软地层取心的需要。

针对以上问题，设计了全封闭岩心爪。所谓全封闭岩心爪就是岩心爪收缩后各爪紧靠在一起，中间没留有圆孔和各爪之间没有间隙，使岩心爪达到完全封闭，避免进筒岩心发生掉落。另外通过在岩心爪内加一光滑的导向套，一方面减小了岩心通过岩心爪的阻力，另一方面避免了钻进过程中泥浆对岩心爪内的岩心进行冲蚀，见图3所示。

2.2 双岩心爪结构的研制 蓬莱区块地层软硬交错频繁，由于割心层位的不可预见性，这给取心工具选择带来了很大困难。使用硬保形系列工具如果在松软地层割心，卡箍式岩心爪无法抓牢岩心，起钻过程中，随着泥浆浸泡，岩心非常容易脱落，造成地层资料的永久性缺失；使用软保形系列工具如果在坚硬地层割心，岩心爪很难收缩完全，丢心现象普遍。为解决这一问题，专门研制了双结构岩心爪，见图4。

双结构岩心爪将软硬岩心爪组合到了一块，专门用于割心层位不确定条件下的钻井取心。割心时采用先下压软割心后上提硬割心方式进行，对地层软硬均有良好的适应性，有效避免了割心失败及起钻丢心现象的发生，现场使用图片见图5。

3 取心工艺技术措施改进

取心钻进只是对井底岩石进行环状破碎，因而比起相同井径的全面钻进来说，其钻压、转速、排量都较小。总的要求是通过对钻进参数的合理配合取得较高的机械钻速。具体说来，在取得较高机械钻速的前提下，选取尽可能小的钻压值，以能保持钻头、钻具的平稳工作状态为原则选择转速；以能满足钻头的冷却和井底的清洁为原则来选择排量。而不恰当的钻进参数将影响机械钻速提高，从而将会严重影响到岩心收获率的提高。具体到蓬莱区块地层特点，采用以下工艺技术措施：①潜山风化壳取心增加取心筒扶正器，提高取心稳定性；②疏松段钻时快井段取心，要及时调整排量，300-400L/M，防止冲蚀岩心；③顶驱转速40-50r/m，减小井底钻头的扰动对疏松岩心进筒的影响；④第一筒心控制进尺，一般

4 取心效果

两种新型的岩心爪研制成功后在渤海蓬莱区块进行了推广使用，从根本上解决了松散岩心进筒后因钻井液浸泡而散落的问题及在多夹层，软硬差异大的地层单一岩心爪无法正常割心的问题，配合上优选改进的取心工艺技术措施，在PL11和PL13井取心施工中取得了理想效果，取心结果对比见表1示。

5 几点认识

①渤海蓬莱区块明下段馆陶组地层疏松，潜山风化壳松散破碎，软硬互层频繁，这些是造成取心收获率不高的主要因素；②松软地层段割心使用带有导向套全封岩心爪，保证岩心进筒容易，抓心牢固；双结构岩心爪对割心软硬不确定层位有很好适应性，结构上的改进促进了取心收获率的提高；③针对本区块古生界潜山风化程度差异大的地层或类似地层取心，取心进尺尽量少（推荐进尺？燮3m），并且要掌握好进尺以及割心位置，最好在慢钻时处割心。

参考文献：

[1]张功成.渤海海域构造格局与富生烃凹陷分布[J].中国海上油气（地质），2000，14（2）：93-98.

[2]王智锋，李作会，王敏生.渤海埕北油田大斜度井取心实践与认识[J].海洋石油，2006，26（1）：92-95.

[3]许俊良.疏松及破碎地层取心新技术[J].钻采工艺，2009，32（1）：22-23，26.