普光氣田空氣鉆井取芯技術應用

于高雷 張成敏 王昆 滕東奇 于濤

摘要：空氣鉆井取芯技術在普光氣田屬于探索，之前沒有應用和嘗試過。為了解上部陸相地層含氣儲量情況，探明陸相地層淺層氣的開發價值,采用了空氣鉆井取芯技術并取得了較好的效果。保證了氣體鉆井方式的延續，避免了鉆井液對巖芯污染，對分析地層巖性、計算儲量等提供了最有價值的資料。

關鍵詞：普光氣田；陸相地層；機械鉆速；空氣鉆；取芯；收獲率；

中圖分類號：TE242文獻標識碼：A文章編號：1674-3520（2014）-06-00304-02一、空氣鉆取芯背景

隨著空氣鉆技術在普光氣田的廣泛應用，大幅度提高了上部陸相地層機械鉆速，平均機械鉆速達到6.8m/h，是常規鉆井液鉆井的6-8倍，縮短了鉆井周期。

空氣鉆井取芯可以有效保護巖芯，避免鉆井液對巖心污染。P107-1H井空氣鉆取芯10筒次，進尺34.82米，芯長30.38米，收獲率87.25%；P3011-5井空氣鉆取芯7筒次，進尺62.5米，芯長49.59米，收獲率79.34%。P3011-5井的平均機械鉆速達到3.24m/h，而常規鉆井液取芯機械鉆速只有0.22m/h。

二、空氣鉆井取芯技術應用

空氣鉆井取芯是用空氣作為循環介質來冷卻鉆頭和攜帶巖屑，滿足鉆井取芯需要的一種取芯方法。

（一）空氣鉆取芯技術難點

空氣鉆井取芯相比較普通的取芯工藝，主要有以下難點:

1．由于缺少鉆井液的潤滑,懸掛軸承易失效。2．巖芯爪長期在干燥空氣、高溫下與堅硬的巖石接觸，易先期磨損，造成割芯困難并影響巖芯收獲率。3．空氣鉆井取芯的巖屑呈粉末狀，對割芯位置的巖性不易判斷。

（二）空氣鉆井取芯技術在P107-1H井的應用

空氣鉆取芯技術首先在P107-1H井Φ241.3mm井眼中試用,現場經驗少,鉆進參數和鉆頭選擇都是在應用中探索,故第一口井機械鉆速低,應用效果不佳。

1、鉆具組合及取芯參數：鉆具組合：Φ215.9mmPDC+川7-5取芯工具+Φ158mmDC*3根+Φ127mmHWDP*15根+127mmDP

鉆進參數：鉆壓20～30 KN，轉速35 rpm，排氣量100～120 m3/min，立壓1.9～2.1MPa。

取芯鉆頭入井前要保證井眼的暢通。鉆頭入井后，控制下鉆速度，下鉆至井底1m左右進行循環清潔井底。

2、取芯鉆頭的選擇和使用：當時可供選擇的鉆頭類型太少,根據以往鉆井液取芯的經驗,從廣漢、川克制造廠家選擇了幾種取芯鉆頭,機械鉆速較低,應用效果不理想。

普光107-1H的取芯效果不是很好，機械鉆速低，平均只有0.28m/h,除了可鉆性差外，主要原因是鉆頭選型不對，其破巖機理與井下巖性不符。

3、懸掛軸承的維護保養：本井使用的是普通取芯工具的懸掛軸承，在空氣鉆井取芯過程中懸掛軸承的工作環境是非常惡劣的。前兩筒起出后軸承腔內都是干燥的，且磨損嚴重，被迫每趟鉆換一次懸掛軸承。

（三）空氣鉆井取芯技術在P3011-5井的應用

在總結P107-1H井空氣鉆井取芯技術的同時，對P3011-5井的空氣鉆井取芯參數配合和鉆頭選型做了認真分析與確定。

1、取芯參數的調整：在對P107-1H井空氣鉆井取芯分析總結中察覺到空氣排量可能偏小了。當時只考慮到排氣

量大了會沖刷巖芯，而忽視了上部大井眼的清巖效果。同時，在鉆時慢的研磨性地層,還應適當增大鉆壓。

鉆具組合：Φ215.9mm（241.3mm）PDC+川7-5取芯工具+Φ158mmDC*3根+Φ127mmHWDP*15根+127mmDP

鉆進參數：鉆壓20～40KN，轉速35-40 rpm，排氣量120～140 m3/min，立壓2.1～2.4MPa。

在割芯位置的判斷方面,因巖屑呈粉末狀巖性不易識別,主要從鉆時變化分析,盡量選擇在鉆時較快的脆性地層。若發現鉆時突然變慢、堵芯等現象，立即割芯起鉆。

2、取芯鉆頭的選擇：針對P107-1H井空氣鉆井取芯過程中鉆頭選型問題，組織川石、迪普、川克等鉆頭制造廠家進行研討,分析了地層巖性,改進了齒形和分布,分別有川石和迪普兩家制造廠商研制適合地層巖性的空氣鉆井取芯鉆頭。

三、應用效果分析

空氣鉆井取芯技術首次在普光氣田使用，取芯收獲率分別達到79.34%和87.25，機械鉆速從第一口井的0.28m/h提高到第二口井的2.71m/h(詳見下表)。

P107-1井空氣取芯統計

P3011-5井空氣取芯統計

空氣鉆井取芯的應用，成功的解決了常規鉆井液取芯中遇到的井漏、收獲率低、機械鉆速低等難點，有效的提高了鉆井速度、縮短了鉆井周期；空氣鉆井取芯實施完后為下部陸相地層繼續使用空氣鉆井提供了有利條件，保證了氣體鉆井方式的延續；避免了鉆井液對巖芯污染，保持了地層巖性特點,對分析地層巖性、計算儲量等提供了最有價值的資料。

四、認識與建議

1．選擇適合地層巖性的取芯鉆頭是提高取芯機械鉆速的主要因素。

2．空氣鉆井取芯長期在干燥空氣、高溫下與堅硬的巖石接觸，工具易磨損，不宜采用長筒取芯。

3．選擇合理的取芯鉆進參數，尤其是排量的選擇既不能過大沖刷巖芯，又要滿足攜巖要求。

4．在空氣取芯過程中，鉆具的損壞頻率大于鉆井液鉆井。應堅持鉆鋌每趟鉆進行探傷，使用一級以上的鉆桿。

5．建議使用空氣冷卻密封潤滑懸掛軸承。