鉆井取心工具的選擇及實時參數調整的重要性

王子臣（中油長城鉆探工程技術研究院　遼寧　盤錦　124010）

鉆井取心工具的選擇及實時參數調整的重要性

王子臣（中油長城鉆探工程技術研究院遼寧盤錦124010）

鉆井取心是石油勘探過程中常見的獲取目的地層資料的方法，針對目的油層膠結程度選取合適的取心工具和鉆頭類型。同時根據鉆機的配置進行參數合理化調整，這就要對地層有豐富的判斷經驗，既能提高取心收獲率，又能確保設備和施工安全。通常常用的取心鉆頭分為切削型，研磨型和復合型三種。松軟地層適合切削型大齒鉆頭，硬地層適合研磨型鉆頭，裂縫性發育的地層適合復合型鉆頭。很多情況下，取心井眼和取心鉆頭尺寸很接近，井眼的不穩定性也會給取心工具入井帶來麻煩。取心的目的層如果夾層過多，地層變化頻繁，那么取心過程中的參數要不斷的調整來應對地層的變化，才能成功的完成取心任務。參數包括鉆壓，轉速，排量，這幾個參數也是相互影響的，體現到機械鉆速的快慢上。所以鉆臺上指重表和泵壓表顯示的數值是我們判斷井底情況的依據。

取心參數；取心工具；取心機械鉆速；轉速；排量

1　取心工具的種類

根據取心的需要取心工具分為常規取心工具和特殊取心工具。具體根據井身結構取心工具又有不同的尺寸設計。常規的取心工具主要分為硬地層和軟地層兩種工具。特殊取心工具主要根據取心的需求分為密閉取心，保壓密閉取心，定向取心，隨鉆取心等。不同的取心方式工具設計和原理也不相同，取心過程中的操作規范有很大區別，工具的選擇和參數的使用要根據目的層特性和取心的要求而定。

2　不同的鉆頭類型在參數調整時對機械鉆速的影響

如果鉆頭類型不匹配，機械鉆速會相差甚遠，而且還容易引發鉆井事故，所以取心鉆頭的設計特點是根據不同的地層特點為依據的。

工具選擇的合理性分析：

（1）膠結較差的地層選用松散保型取心工具，由于使用了PVC內襯管和全封巖心爪割心裝置，有利于巖心獲取和保護。

這種保型工具目前在蘇丹六區使用較廣，當地多為松散非膠結地層，常規取心筒丟心嚴重。這個全封巖心爪提高了巖心收獲率，PVC襯管也起到了保護巖心的作用。便于實驗室分析。

（2）在裂縫發育的破碎地層選用差動式籃式巖心爪取心工具。防止破碎地層掉落。

這類地層需要附加的籃式巖心爪才能解決起鉆掉心的問題，由于巖心的破碎，起鉆過程中隨著工具的震動，巖心會逐漸掉落，導致取心失敗，這個設計就是防止這種情況的發生。

（3）在中東和非洲部分地區的均質地層取心，由于地層變化不明顯，膠結較好，適合使用長筒取心工具，節省時間成本。

工具的選擇如果出現誤差，可能直接導致取心失敗，甚至發生井下事故，所以科學的分析地層特性選擇合適的取心工具很重要。

3　參數調整對機械鉆速的影響

取心的參數分為取心前，取心中和取心后三部分。取心之前對地層和井身結構的了解要透徹，制定合理的鉆具組合，保證取心過程中的參數調整。例如在伊拉克格拉芙項目長筒取心施工中，第一口井開始取心進尺慢，分析井身結構和地層的特性及鉆具組合，得出結論是鉆鋌配重小，井身軌跡成S型，加壓時井身托壓，造成鉆壓損失，實際有效鉆壓加不到取心鉆頭上，導致了巖心變細，進尺慢。所以取心之前的參數了解是很必要的：包括地層的特性，井身結構的數據，井斜，造斜點位置，裸眼段長度，起下鉆遇阻的點，泥漿密度，粘度，含砂量等，起鉆前鉆頭的純鉆進時間，機械鉆速，鉆具組合的配置。

取心過程中的參數調整基本包括：鉆壓，排量，轉速，這三個方面都很重要又相互影響。取心過程中要根據地層變化實時調整，根據取心目的層的特性總結為以下幾種情況：非膠結松軟地層，膠結地層，砂泥巖互層，含巨礫油砂層，潛山頂部的破碎風化層，水化嚴重的頁巖層。取心過程中經常碰到的這幾種地層情況，取心的收獲率的高低取決于“地層的情況，工具的狀態，人對取心參數的調整”。這里面人為可隨機調控的就只有參數，不同的地層對參數的調整策略也不相同。一般的易碎和非膠結地層參數調整原則是“小排量，低轉速，大鉆壓”。但是具體數值要根據實際情況調整，因為受制于地層和工具的設計，排量一般在8～24l/s區間調整，轉速40～65RPM，鉆壓在不違背取心操作規程的條件下在2～8t之間調整。三個參數也相互影響，所以他們之間有一個優化值，要根據工程師的現場經驗來調控。硬地層和膠結好的地層通常采取的原則是“大排量，高轉速，大鉆壓”，具體調整也要根據實際情況和取心鉆頭型號而定，比如PDC鉆頭轉速可以適當提高，鉆壓不宜太大。但是表鑲鉆頭主要靠研磨作用，轉速適中，鉆壓可以加大。在實際取心過程中，這三個參數還要考慮井身結構和鉆具組合的方式及鉆機設備的配置情況，由于頻繁的調整參數需要自動化程序較高的設備，老式鉆機是不現實的。

4　結語

鉆井取心是獲取地下資料最直接有效的方式，取心的成功與否在于工具和鉆頭的選擇及參數的合理制定和實時調整，如有誤差直接導致取心失敗還可能造成井下事故，帶來經濟損失。所以經驗豐富的取心人員的個人判斷和設備的有效結合是關鍵所在。

王子臣（1979-），男，吉林九臺人，高中級工程師，2003年畢業于東北石油大學石油工程專業，獲工學學士學位；現在長城鉆探公司工程技術研究院取心所，從鉆井取心研究與推廣工作。