密閉取芯技術(shù)在油田鉆井中的應(yīng)用

魏忠利

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院巖心資料室，黑龍江 大慶 163712）

0 前言

密閉取芯技術(shù)的應(yīng)用有助于對(duì)水淹油層的驅(qū)油效率、油層油水飽和度進(jìn)行更為精確的分析。利用密閉取芯技術(shù)將能夠獲得更為真實(shí)、準(zhǔn)確的巖層巖芯樣本。將密閉取芯技術(shù)應(yīng)用于油田油井開(kāi)采有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。該文將以某實(shí)際工程為例就密閉取芯技術(shù)在油井開(kāi)采中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

1 密閉取芯技術(shù)在某油井中的應(yīng)用

1.1 某油井結(jié)構(gòu)及密閉取芯方案及取芯中所存在的要求

某油井所進(jìn)行的密閉取芯作業(yè)，按照設(shè)計(jì)要求全井取芯段為沙三段，巖芯直徑為φ100 mm，取芯全長(zhǎng)達(dá)到了75 m，雨季油砂段能夠達(dá)到約60 m， 密閉取芯作業(yè)將按照定深取芯的原則進(jìn)行施工作業(yè)。在密閉取芯過(guò)程中將采用定向施工后密閉取芯施工方案，油井井身軌跡難以控制，為避免油井東側(cè)的斷層對(duì)密閉取芯造成影響，應(yīng)控制井身軌跡，避免井身東移，將井身在其他3個(gè)方向的軌跡擺動(dòng)位移控制在10 m范圍內(nèi)。在取芯中巖芯樣本直徑為100 mm，為避免巖芯樣本受到污染應(yīng)當(dāng)積極做好巖芯樣本的密閉防護(hù)，避免其受到鉆井液或是泥漿的污染。在使用密閉取芯技術(shù)進(jìn)行采樣后要求密閉率達(dá)到90 %以上，取芯收獲率要達(dá)到97 %以上。在密閉取芯過(guò)程中存在著以下的困難：1）地層因素的影響。油田下的地層中油砂巖性、油砂成柱性等的因素都會(huì)直接或是間接地影響著密閉取芯的收獲率。此外，如果地層中油砂的含水率過(guò)高、油砂層較為疏松將影響密閉取芯設(shè)備的密閉效果。2）油井井底壓差因素的影響。密閉取芯技術(shù)應(yīng)用中鉆井液的摻雜混入多是由壓差過(guò)大導(dǎo)致的，在密閉取芯過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡量控制鉆井液的密度，降低密閉取芯工具內(nèi)外的壓差，提高密閉取芯的密閉效果。3）密閉取芯工具等因素的影響。科學(xué)合理的密閉取芯工具對(duì)于密閉取芯過(guò)程中的密閉效果有著直接的影響。4）密閉液的影響。密閉液是一種覆蓋在巖芯樣本表面的密閉物質(zhì)，密閉液能夠在壓差的作用下充填在巖芯表面的空隙中，避免巖芯樣本受到破壞或是污染。由于密閉液密度要低于鉆井液或是泥漿的密度，致使密閉取芯作業(yè)中容易產(chǎn)生鉆井液與密閉液之間的置換，從而影響密閉取芯的效果。

1.2 密閉液的特點(diǎn)與作用機(jī)理

密閉取芯作業(yè)中，巖芯上頂密閉活塞擠壓密閉筒內(nèi)的密閉液，使得密閉液在擠壓力的作用下從巖芯與密閉筒之間的縫隙持續(xù)滲出，滲出的同時(shí)包覆在巖芯樣本表面，借助于密閉液高黏度和高黏附力的特性，將使得密閉液在巖芯表層形成一層液膜，從而有效地隔絕巖芯與外界影響因素之間的聯(lián)系。

2 密閉取芯工具與密閉取芯工藝

2.1 密閉取芯工具

密閉取芯作業(yè)將使用Rmb-8100工具，密閉取芯工具全長(zhǎng)9.8 m，取芯鉆頭直徑0.1 m，能夠在軟地層與中軟地層中完成8 m長(zhǎng)度巖芯的捕獲。

2.2 密閉取芯工藝流程

在密閉取芯作業(yè)開(kāi)始時(shí)，首先將密閉液充滿在密閉筒內(nèi)，密閉內(nèi)筒下端由銷(xiāo)釘固定密閉內(nèi)筒的活塞，上端采用浮動(dòng)活塞密封從而使得密閉內(nèi)筒形成了一個(gè)密封的腔體。密閉取芯作業(yè)中，在內(nèi)外鉆壓的作用下用于固定密封活塞的銷(xiāo)釘將會(huì)被剪斷，從而打開(kāi)密閉內(nèi)筒。取芯鉆頭持續(xù)鉆進(jìn)并接觸井底迫使密封活塞進(jìn)入密閉內(nèi)筒中，在巖芯持續(xù)進(jìn)入的過(guò)程中密閉內(nèi)筒中的密閉液將會(huì)持續(xù)滲出并在井底形成保護(hù)層，隨著巖芯的持續(xù)進(jìn)入將推動(dòng)活塞不斷上行，密閉液持續(xù)滲出并包覆在巖芯表面形成液體保護(hù)膜，油井中的鉆井液通過(guò)鉆頭水眼和外泄水槽進(jìn)行抽取、循環(huán)避免鉆井液與泥漿沖擊密閉液所形成的保護(hù)層，避免密閉取芯過(guò)程中巖芯樣本受到污染。

2.3 密閉取芯作業(yè)過(guò)程中各工序要求

2.3.1 密閉取芯作業(yè)工具準(zhǔn)備

在密閉取芯作業(yè)前首先需要對(duì)各作業(yè)設(shè)備進(jìn)行前期準(zhǔn)備，準(zhǔn)備包括動(dòng)力鉆具、鉆頭、缸套、活塞、取芯內(nèi)筒、鋁合金襯筒和密閉液等的工具，并做好輔助工具諸如巖芯爪、密閉活塞等的準(zhǔn)備。所準(zhǔn)備的巖芯爪應(yīng)當(dāng)具備良好的外形，能夠在鉆頭內(nèi)腔靈活動(dòng)作。做好密閉取芯設(shè)備的密閉檢查。對(duì)于鉆具的懸掛總成積極做好檢查，保證其連接的可靠性。安裝后的密封放氣絲堵應(yīng)具有良好的連接穩(wěn)固性，尤其是在密閉取芯作業(yè)時(shí)放氣孔打開(kāi)后放氣絲堵與連接螺紋之間仍具有至少為0.2 mm的連接螺紋，確保其連接的穩(wěn)固。定位接頭需要與銷(xiāo)套進(jìn)行良好的配合，安裝后的接頭應(yīng)固定牢靠并將定位接頭與懸掛銷(xiāo)釘之間的配合間隙控制在0.5 mm以內(nèi)。

2.3.2 密閉取芯作業(yè)前的井眼準(zhǔn)備

為確保密閉取芯作業(yè)的順利進(jìn)行，在施工前需要對(duì)井眼進(jìn)行測(cè)試，確保密閉取芯井眼下鉆順暢，清理油井井底沉沙、雜物等。為減小井下壓差，需要在密閉取芯作業(yè)過(guò)程中關(guān)閉井眼周邊注水井，并控制好鉆井液和泥漿的濃度。

2.3.3 鉆具與下鉆

密閉取芯作業(yè)所使用的鉆具將采用組合鉆具，采用鉆頭、取芯筒、加壓接頭與鉆鋌的組合形式進(jìn)行鉆取芯作業(yè)。下鉆作業(yè)中，使用鉆機(jī)大鉤進(jìn)行平穩(wěn)提吊，上緊外筒所有的連接螺紋，打好安全卡瓦后坐入鉆井井口。緩緩灌入密閉液確保密閉液完全充滿密閉內(nèi)筒，灌滿后等待5 min，直至密閉內(nèi)筒中不再有氣泡冒出為止，而后上緊放氣絲堵。使用工具上緊螺紋，密閉內(nèi)筒的緊扣螺絲上緊后應(yīng)能夠達(dá)到15000±5000 N/m。上緊螺扣后緩緩放下鉆具，待到鉆具距離井底至少還有8 m以上的距離時(shí)，緩慢開(kāi)泵，使用循環(huán)泵循環(huán)井底鉆井液完成井底的清洗。做好相關(guān)準(zhǔn)備后進(jìn)行密閉取芯工作，接單根、量方入，確保所取巖芯長(zhǎng)達(dá)7 m以上，在達(dá)到取芯排量后，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具使鉆頭接近井底0.5 m～1.0 m后重新對(duì)鉆壓進(jìn)行校準(zhǔn)，待到鉆具停止運(yùn)轉(zhuǎn)后將鉆具鉆頭運(yùn)行到底井底并加鉆壓用以切斷固定銷(xiāo)，而后上提鉆具并調(diào)整鉆壓使其能夠滿足鉆具鉆進(jìn)所需要的鉆壓。進(jìn)行密閉取芯時(shí)，如地層較為松軟則需要加大鉆壓，一般情況下先將鉆壓調(diào)整到20 kN～30 kN，待到鉆具鉆進(jìn)一段距離后再緩慢調(diào)整鉆壓至正常鉆壓。在密閉取芯時(shí)，需要合理的選擇密閉取芯作業(yè)的割芯層位，盡量實(shí)現(xiàn)“穿鞋戴帽”。

3 結(jié)語(yǔ)

油田開(kāi)采具有一套復(fù)雜而嚴(yán)密的體系，而開(kāi)采方案的制定離不開(kāi)詳細(xì)的地質(zhì)數(shù)據(jù)勘測(cè)，密閉取芯作業(yè)在油田鉆井中有著廣闊的應(yīng)用前景，通過(guò)對(duì)密閉取芯作業(yè)所獲取的巖芯樣本進(jìn)行分析，以此來(lái)獲取油井井下巖層中油砂含有率、含水率的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，以備為后期油井的開(kāi)采通過(guò)翔實(shí)的數(shù)據(jù)支持。該文在分析密閉取芯應(yīng)用特性的基礎(chǔ)上對(duì)密閉取芯技術(shù)在油田鉆井中的應(yīng)用及密閉取芯作業(yè)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析。