密閉取芯技術在油田鉆井中的應用

魏忠利

（大慶油田有限責任公司勘探開發研究院巖心資料室，黑龍江 大慶 163712）

0 前言

密閉取芯技術的應用有助于對水淹油層的驅油效率、油層油水飽和度進行更為精確的分析。利用密閉取芯技術將能夠獲得更為真實、準確的巖層巖芯樣本。將密閉取芯技術應用于油田油井開采有著極為重要的現實意義。該文將以某實際工程為例就密閉取芯技術在油井開采中的實際應用進行詳細說明。

1 密閉取芯技術在某油井中的應用

1.1 某油井結構及密閉取芯方案及取芯中所存在的要求

某油井所進行的密閉取芯作業，按照設計要求全井取芯段為沙三段，巖芯直徑為φ100 mm，取芯全長達到了75 m，雨季油砂段能夠達到約60 m， 密閉取芯作業將按照定深取芯的原則進行施工作業。在密閉取芯過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，為避免油井東側的斷層對密閉取芯造成影響，應控制井身軌跡，避免井身東移，將井身在其他3個方向的軌跡擺動位移控制在10 m范圍內。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當積極做好巖芯樣本的密閉防護，避免其受到鉆井液或是泥漿的污染。在使用密閉取芯技術進行采樣后要求密閉率達到90 %以上，取芯收獲率要達到97 %以上。在密閉取芯過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高、油砂層較為疏松將影響密閉取芯設備的密閉效果。2）油井井底壓差因素的影響。密閉取芯技術應用中鉆井液的摻雜混入多是由壓差過大導致的，在密閉取芯過程中應當盡量控制鉆井液的密度，降低密閉取芯工具內外的壓差，提高密閉取芯的密閉效果。3）密閉取芯工具等因素的影響?？茖W合理的密閉取芯工具對于密閉取芯過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，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，致使密閉取芯作業中容易產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 密閉液的特點與作用機理

密閉取芯作業中，巖芯上頂密閉活塞擠壓密閉筒內的密閉液，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滲出，滲出的同時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

密閉取芯作業將使用Rmb-8100工具，密閉取芯工具全長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長度巖芯的捕獲。

2.2 密閉取芯工藝流程

在密閉取芯作業開始時，首先將密閉液充滿在密閉筒內，密閉內筒下端由銷釘固定密閉內筒的活塞，上端采用浮動活塞密封從而使得密閉內筒形成了一個密封的腔體。密閉取芯作業中，在內外鉆壓的作用下用于固定密封活塞的銷釘將會被剪斷，從而打開密閉內筒。取芯鉆頭持續鉆進并接觸井底迫使密封活塞進入密閉內筒中，在巖芯持續進入的過程中密閉內筒中的密閉液將會持續滲出并在井底形成保護層，隨著巖芯的持續進入將推動活塞不斷上行，密閉液持續滲出并包覆在巖芯表面形成液體保護膜，油井中的鉆井液通過鉆頭水眼和外泄水槽進行抽取、循環避免鉆井液與泥漿沖擊密閉液所形成的保護層，避免密閉取芯過程中巖芯樣本受到污染。

2.3 密閉取芯作業過程中各工序要求

2.3.1 密閉取芯作業工具準備

在密閉取芯作業前首先需要對各作業設備進行前期準備，準備包括動力鉆具、鉆頭、缸套、活塞、取芯內筒、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、密閉活塞等的準備。所準備的巖芯爪應當具備良好的外形，能夠在鉆頭內腔靈活動作。做好密閉取芯設備的密閉檢查。對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具有良好的連接穩固性，尤其是在密閉取芯作業時放氣孔打開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，確保其連接的穩固。定位接頭需要與銷套進行良好的配合，安裝后的接頭應固定牢靠并將定位接頭與懸掛銷釘之間的配合間隙控制在0.5 mm以內。

2.3.2 密閉取芯作業前的井眼準備

為確保密閉取芯作業的順利進行，在施工前需要對井眼進行測試，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過程中關閉井眼周邊注水井，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行鉆取芯作業。下鉆作業中，使用鉆機大鉤進行平穩提吊，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筒，灌滿后等待5 min，直至密閉內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，密閉內筒的緊扣螺絲上緊后應能夠達到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，緩慢開泵，使用循環泵循環井底鉆井液完成井底的清洗。做好相關準備后進行密閉取芯工作，接單根、量方入，確保所取巖芯長達7 m以上，在達到取芯排量后，轉動鉆具使鉆頭接近井底0.5 m～1.0 m后重新對鉆壓進行校準，待到鉆具停止運轉后將鉆具鉆頭運行到底井底并加鉆壓用以切斷固定銷，而后上提鉆具并調整鉆壓使其能夠滿足鉆具鉆進所需要的鉆壓。進行密閉取芯時，如地層較為松軟則需要加大鉆壓，一般情況下先將鉆壓調整到20 kN～30 kN，待到鉆具鉆進一段距離后再緩慢調整鉆壓至正常鉆壓。在密閉取芯時，需要合理的選擇密閉取芯作業的割芯層位，盡量實現“穿鞋戴帽”。

3 結語

油田開采具有一套復雜而嚴密的體系，而開采方案的制定離不開詳細的地質數據勘測，密閉取芯作業在油田鉆井中有著廣闊的應用前景，通過對密閉取芯作業所獲取的巖芯樣本進行分析，以此來獲取油井井下巖層中油砂含有率、含水率的準確數據，以備為后期油井的開采通過翔實的數據支持。該文在分析密閉取芯應用特性的基礎上對密閉取芯技術在油田鉆井中的應用及密閉取芯作業技術要點進行了分析。