鉆井取心工藝中探心的研究與應用

孔志剛 張鑫

摘 要：鉆井取心工藝是獲取地層巖心最直接，也是唯一途徑。巖心收獲率是評價取心質量的重要指標，如何提高巖心收獲率是每一位取心技術人員畢生研究的課題，但因地層的多樣化和工具的不同，為研究帶來了許多挑戰。本文研究的探心是鉆進結束并割心后采取的一種補救措施，可以有效的提高巖心收獲率，并通過實際應用確認了該操作的可行性。

關鍵詞：鉆井取心工藝;探心;巖心收獲率

巖心作為一個地層最直接、最準確的第一手地質研究資料，是了解地層巖性和儲層特性最可靠的手段。因此，巖心對初期勘探地層及后期油氣田開采有著極其重要的影響，而鉆井取心工藝則是獲取巖心的最直接手段，也是唯一途徑。在鉆井取心施工中，如何保證巖心質量、提高巖心收獲率，是每一個鉆井取心技術人員探討和研究的永恒話題。探心作為鉆井取心鉆進結束后、起鉆前的一種補救措施，經常被鉆井取心技術人員提及并應用，特別是在鉆進過程中和割心時有異常情況時，探心則可以有效的防止巖心丟失和避免空筒（巖心收獲率為0）的出現。

1 探心理論探討

探心顧明思議就是在取心鉆進結束、割心完畢后，通過上提和下放鉆具來確認井底是否有巖心，從而判斷巖心是否丟失的一種補救措施。取心工具按照割心方式可分為自鎖式和加壓式兩種，因工具結構的不同，割心后進行探心的操作也是有明顯區別的。

1.1 自鎖式取心工具

自鎖式取心工具主要適用于成柱性好、巖性中硬到堅硬的地層，割心原理是當取心鉆進結束后，通過巖心與自鎖式巖心爪之間的摩擦拉力，帶動巖心爪下行并鎖死巖心，當巖心爪隨鉆具繼續上行時，巖心受到持續向上的拉力，當拉力達到巖心的拉伸破壞極限時，巖心就會因拉伸破壞而斷裂，達到割心的目的。

自鎖式巖心爪割心后，巖心爪在卡箍座處鎖死巖心，取心筒內的巖心無法從巖心爪處掉出，但在割心后如果想繼續鉆進取心，巖心可以在外力的作用下從外部通過巖心爪進入取心筒，自鎖式巖心爪是可以重復使用的，自鎖式取心工具的割心原理是探心及采取補救措施提供了必備條件。

1.2 加壓式取心工具

加壓式取心工具主要適用于巖性較松軟、成柱性差的地層，割心原理是在取心結束后再循環管線中投入50mm的鋼球，利用鉆井液將鋼球帶入井底取心工具上部的球座。鋼球落座后，鋼球會封堵取心工具的所有循環通道，隨著鉆井液的持續進入，球座處的泵壓持續上升，當泵壓達到一定值時，取心工具上部的懸掛銷釘就會被剪短，取心內筒下行，靠著鉆井液瞬間的水擊沖擊力和下部鉆頭的傾斜倒角，使得下部的一把抓式巖心爪收縮而切斷巖心，并將巖心封死在取心內筒中。

加壓式取心工具的巖心爪為一次性使用，加壓割心后進行探心操作只能確認丟失巖心數量，為下一步施工做準備。

2 探心的實際應用

2.1 在騰xx井自鎖式取心工具中的應用

騰xx井屬于二連盆地白音昆地凹陷東部陡坡帶，取心目的為了解該地層巖性及含油氣性質，該井取心總進尺24.77米，共取心7筒次，取心鉆遇地層主要巖性為灰色泥巖、灰色砂礫巖、深灰色熒光砂礫巖、灰色凝灰巖，所取地層難度較大，再者因鉆井設備的限制，對取心作業是一個不小的挑戰。

第1筒、第3筒、第5筒、第6筒取心作業中，取心鉆進鉆時小，平均僅為5min/m，鉆進過程中鉆時均勻，鉆進平穩，無蹩跳，泵壓上下變化小，割心時上提拉力增加5-10t左右巖心斷裂。割心后探心，井底無丟心，起鉆出心，巖心收獲率均在98%以上。

第2筒取心作業中，取心鉆進鉆時大，平均鉆時達90min/m，蹩跳現象嚴重，泵壓變化大，取心進尺4m時割心起鉆，割心時上提拉力無明顯反應。割心后上提到開始取心井段下放遇阻，阻力達到5t左右突然下降，說明巖心全部掉落，隨即開轉盤緩慢下放引心，轉盤轉速20rpm，引進0.5m左右停轉盤下放，下放阻力小，到底開轉盤大鉆壓鉆進1.0m，割心起鉆，割心時拉力為6t，再次下放無遇阻，說明巖心已全部進筒。出心時發現，上部巖心斷裂面較多，而且都有不同程度的磨圓，說明第一次割心巖心全部掉落，探心之后進行補救，將巖心再次全部撈出，充分說明了探心的可行性和可靠性。

2.2 在孔10xx-xx井加壓式取心工具中的應用

孔10xx-xx井屬于孔店油田孔一斷塊，取心目的是為了完善孔一斷塊注采井網。該井取心設計65米，實際共取心15筒次，取心71.51米，心長66.72米，平均巖心收獲率為93.3%。

該井在前11筒次的取心過程中，總體鉆時較快，但是因夾層較多，鉆時也是忽快忽慢，在投球割心時也較順利，泵壓上升在5-8Mpa，然后上提鉆具鉆壓恢復正常，說明割心時懸掛銷釘剪短，一把抓巖心爪收縮，割心之后將鉆具提出取心新井眼然后下放，正常下放到底，無遇阻現象。說明無巖心掉落，起鉆對巖心丈量，收獲率均為100%。

但在第12筒取心時，鉆進先快后慢，有疑似堵心的現象，由于巖心偏軟要克服密閉液的重量進入內筒較為困難，造成輕微堵心，泵壓上漲1Mpa后回落，巖心逐漸進入筒內后恢復正常。鉆進完畢投球割心時，泵壓增加11Mpa，造成憋泵，檢修泵之后再次割心，泵壓增加達到9Mpa時突然下降，說明懸掛銷釘剪短，巖心爪收縮，割心完畢。然后上提之后再下放探心，發現下放不到1米后遇阻，然后再也無法繼續下放，說明巖心大部分丟失。本次取心純鉆時為225分鐘，進尺為4.8米，心長為0.96米，收獲率20%，巖性為砂巖。取心結果與探心結果一致，說明探心能準確的確定巖心的丟失情況，但加壓式取心工具卻無法進行補救，只能做到心中有數，和自鎖式取心工具有明顯的差異。

3 結論

（1）在自鎖式取心工具取心中，探心不僅能有效地確定巖心是否掉落，同時還可以通過引心將丟掉巖心重新引進取心筒，并利用大鉆壓鉆進及割心進行補救，從而將丟失巖心取出，因此探心是完全可行的。

（2）在加壓式取心工具取心中，因一把抓巖心爪為一次性使用的，探心只能確認巖心掉落的數量，但卻無法進行補救。

（3）探心在取心過程中不僅是可行的，而且可以有效的確認巖心掉落的數量，從而做到心中有數。

參考文獻：

[1]孔志剛，于希.遼河油田古潛山儲層鉆井取心技術[J].石油鉆探技術，2014，42（03）：50-54.