密閉取心技術在南海東部油田的首次應用

鄧文楊 王宏伍 汪佳暉

（中海油能源發展股份有限公司工程技術深圳分公司，廣東深圳 518067）

密閉取心技術在南海東部油田的首次應用

鄧文楊 王宏伍 汪佳暉

（中海油能源發展股份有限公司工程技術深圳分公司，廣東深圳 518067）

南海東部西江油田自1993年投產以來，已經進入特高含水期，為了研究油田的油層水驅效率和水淹規律，進行了密閉取心作業。取心層位具有巖性疏松、滲透率好、含水率大等特點，取心難度大，研究利用選擇合理的取心工具、鉆頭，優選鉆井液體系及性能、井身結構和取心參數，完成了密閉取心作業，為西江油田調整方案的制定提供了有利的第一手資料，為以后南海東部油田進行密閉取心作業提供了借鑒經驗。

南海東部油田 密閉取心 收獲率 密閉率

南海東部海相砂巖油田大多進入特高含水期，急需要開展殘余油研究、水驅效率及極限采收率研究，從而為油田后期調整方案提供可靠的依據。西江油田作為已經開采20年的老油田，選擇其作為研究對象，相當具有代表性，因此在西江24-3-A井儲層段進行了密閉取心作業。

1 XJ24-3-A井概況

1.1 井身結構

Φ609.6mm×205m（錘入）+Φ444.5mm×620m+Φ311.1mm ×2568m。

1.2 套管程序

Φ609.6mm隔水導管×205m+Φ339.7mm表層套管×615m+ Φ244.5mm技術套管×2560.3m。

1.3 井眼軌跡數據

XJ24-3-A（側鉆井）井為三維軌跡定向井，完鉆井深2568m。造斜點210m，最大井斜37.21°（630m），后降斜至零度，在直井段進行密閉取心作業。

2 主要技術難點

XJ24-3油田分別在4口井進行過常規取心作業，最小收獲率為零，平均收獲率為75%，通過查閱歷史資料，該油田取心作業存在的主要技術難點有：

（1）西江油田地層巖性為砂、泥巖互層，主要砂巖地層膠結物強度低，巖心不易成形，難以進入取心筒；地層滲透率好，鉆井液容易失水侵入，造成巖心易受鉆井液的污染，直接導致巖心密閉率低；

（2）巖心丟失問題：割心時，底部若為疏松砂巖，地層應力釋放，巖心易坍塌破碎而漏失；底部若為泥巖，巖心爪若沒有抱緊巖心而造成巖心丟失；

（3）堵心、磨心問題：由于砂巖比較松軟，易破碎，而與之相交接下部層位為硬質泥巖，鉆時突然從快變慢，泥巖進入取心內筒的速度過慢，造成砂巖和泥巖的交界面斷裂，出現砂巖破碎，堵死泥巖進入取心內筒的通道，從而導致了堵心、磨心的發生；

（4）之前未進行過密閉取心作業，一般而言，對于疏松砂巖，由于其滲透性較強，孔隙發育良好，泥漿極易侵入巖心，造成密閉率不高；另外，密閉率檢測是在切割巖心的端面處進行取樣檢測，端面處由于切割以及人為搬運等原因，容易污染端面，造成密閉率較低。

表1 A井密閉取心數據統計

3 作業措施

3.1 鉆井液體系

結合西江油田的地層特性及前期作業經驗，對高滲透、疏松砂巖地層，為最大限度提高巖心收獲率與密閉率，采用PDF-PLUS/ KCL鉆井液體系，應用大分子聚合物的包被能力、KCL抑制泥、頁巖的水化膨脹與水化分散。控制密度不高于1.13S.G.，API失水量在3mL以下。

3.2 鉆具組合

Φ215 mm取心鉆頭+Φ194mm取心筒+浮閥接頭+Φ304. 8mm扶正器+Φ165mm鉆鋌9根+隨鉆震擊器+Φ139.7mm加重鉆桿14根。

3.3 取心參數

取心參數是影響巖心收獲率和密閉率的重要因素，樹心、鉆進參數要根據地層巖性特點合理制定；一般而言，適當提高機械鉆速，縮短巖心在巖心筒內的裸露時間對保證巖心密閉率十分有利。

（1）取心前處理：下鉆到井底后，開泵沖洗井底沉砂，后停泵，下壓鉆具6-8T，剪斷密封活塞銷釘，隨后緩慢上提鉆具，使鉆頭剛好接觸井底，然后開泵和轉動鉆具，開始樹心鉆進；

（2）樹心鉆進：樹心是取心順利與否的關鍵。一般用輕壓（1～2T）慢轉（30-50r/min）低排量（400～600L/min）的方法。使巖心頂部形成易進入“和尚頭”形狀，利于引導巖心進筒。一般樹心進尺為0.3-0.5m。密閉取心特別要注意巖心接觸下活塞開始進入內筒那個轉折點時的參數變化；

（3）取心鉆進：在不影響巖心收獲率的前提下，適量提高鉆壓、轉速。樹心進行完后，鉆壓由小慢慢增大至設計取心鉆壓，送鉆均勻，嚴防溜鉆，認真觀察鉆時、泵壓和扭矩、防止堵心、卡心和磨心，及時分析井下情況，有問題立即割心起鉆。取心過程中盡可能做到不停泵，不停轉速，不上提鉆具，以保證取心收獲率；

（4）割心方式：割心是取心成功的關鍵步驟。根據地質要求、井眼尺寸、地層埋深、地層膠結和巖石硬度等實際情況來選擇相應的割心方式。常規分為加壓式、自鎖式和砂卡式等，其中松散、松軟地層宜采用加壓式，中硬—硬地層宜采用自鎖式。

在取心過程中要密切注意取心參數的變化。①在取心鉆進過程中，如果機械鉆速下降或無進尺，可能有以下幾種情況：層位巖性變化、鉆頭損壞、堵心、卡心等。如果是層位巖心變化，可調整鉆井參數，繼續鉆進；否則應立即割心起鉆。②鉆進過程中鉆時成倍增加，頂驅負荷變輕，此為堵心征兆，應立即割心起鉆。③鉆時忽快忽慢，可能是鉆遇軟硬交錯地層，應及時調整鉆壓；鉆遇軟地層，鉆壓及時跟上；鉆遇硬地層，可適當增加鉆壓。最好能夠收集鄰井地質測井資料，針對地層制定個性化的取心參數，加強預見性，提高收獲率。

3.4 現場操作

（1）起下鉆操作要求平穩，不得猛頓、猛剎，不能長時間或長井段擴劃眼；在裸眼或井眼不規則處下鉆速度要嚴格控制， 遇阻不超過5T，防止提前剪斷銷釘致使密閉液外流；遇阻經上、下活動無效時，應循環泥漿，決不劃眼強下；

（2）下鉆至井底一個單根高度，緩慢開泵，開泵后距井底3～4m循環，大排量清洗井底再按要求校正排量等各參數；

（3）要求司鉆扶剎把，送鉆均勻，增壓及時，嚴禁溜鉆；

（4）確定割心位置后，待鉆壓回零，停泵、停轉，緩慢上提，割心；若巖心不斷，應停止上拔，采用開泵或快轉方式，對膠結較好的硬地層推薦高速旋轉磨心后再上提割心。

3.5 分析化驗

隨著時間的推移，侵入巖心外層的鉆井液會向巖心內部滲透，巖心出筒、分樣、示蹤劑含量的分析都要抓緊時間，在盡量短的時間內完成，防止因氣候原因而造成的巖心污染或者凍結，避免暴雨天氣出心。一般而言，巖心要求在2 小時之內完成出筒和取樣，且在出筒過程中，要采取防護措施，嚴格控制采樣質量，避免巖心受到鉆井液、水及其它外來因素的二次污染，保證巖心正常出筒并放入冰柜存放，確保密閉率。

3.6 作業概況

該井進行8回次鉆井取心作業（見表1），取心井段為2203.5-2507.9m，取心進尺64.90m，累計巖心長度53.29m，平均收獲率82.20%，較歷史平均升高7.2%。單筒最高進尺8.7m，巖心平均密閉率69.64%。

4 認識與結論

（1）南海東部油田首次進行密閉取心作業，取得較好的效果，說明密閉取心技術可以在南海東部油田得到更大推廣和廣泛應用。

（2）對疏松砂巖地層進行密閉取心，巖心收獲率與密閉率受地層、井況、取心參數、現場操作等諸多因素影響，需要正確分析密閉取心各環節中影響收獲率和密閉率的各種因素，并制定相應的技術對策以消除各種影響，從而提高巖心收獲率和密閉率。

（3）此次密閉取心作業密閉率沒有達到預期，從施工情況看，應注意密閉液的選型，推薦選擇粘稠度更高（如油基或者合成基）、適應范圍更加廣泛的耐高溫密閉液，使巖心的包裹效果更好，減少密閉液滲入巖心或流失。

［1］易貴華，易明，謝勇等.密閉取心技術.新疆石油天然氣.2008年12月第4卷第4期46-50頁.

［2］許俊良，宋維華，任紅.老油區疏松地層取心關鍵技術研究及現場應用.石油鉆探技術.2012年9月第40卷第5期27-28頁.

［3］黃毓祥，楊建政，劉鵬飛.密閉取心技術在渤海油田的首次應用.海洋石油，2009年12月第29卷第4期104-106頁.

［4］董星亮，曹式敬，唐海雄等.海洋鉆井手冊.石油工業出版社，2011. 2.646-657頁.