復雜破碎地層雙筒連續取心技術及應用

侯績斌

（中海油服鉆井事業部，河北 燕郊 065201）

0 引言

在地質情況復雜井段的鉆井取心通常采取單筒取心，而雙筒連續取心技術適用于井眼狀況比較良好的井段[1]。M油田F區塊某井要求連續取心309 m，該區塊鹽下Asmari 及 Mishrif 儲層屬于鹽下裂縫性灰巖油藏，巖性、非均質性較強，地層可鉆性差；井壁不穩定，易掉塊卡鉆；裂縫性灰巖井段的漏失壓力低，易漏失。已鉆井Ф209.55 mm井段曾經多次發生井漏及卡鉆等復雜情況。綜合考慮井下情況和經濟效益，對比選用單趟鉆雙筒連續取心技術，制定針對性技術措施，本井最終成功連續取心十九次，總進尺309 m，巖心總長307.47 m，平均收獲率99.50%。

1 取心作業難點

（1）該井位于扎格羅斯褶皺帶上，受構造應力影響較大，地質狀況復雜；Asmari 及 Mishrif 油藏儲層巖性、非均質性較強，地層裂縫發育，易造成堵心磨心；儲層段巖性破碎、巖心成柱性差，易造成堵心、磨心，影響取心收獲率。

（2）井壁極不穩定，裸眼段長，作業期間井壁掉塊一直存在，易發生卡鉆復雜情況。該區塊正常鉆進期間，頻繁發生井壁掉塊卡鉆復雜情況，多口井發生鉆進期間接立柱前倒劃眼卡鉆事故，處理周期較長；其中一口井采用單趟鉆三筒取心，取心結束割心時發生卡鉆，處理較為困難。

（3）該區塊井段壓力窗口較窄，鉆進期間多次發生井漏復雜情況，處理井漏耗費大量時間和材料，影響取心工作的正常進行。

（4）該井要求深部地層連續取心309 m，取心層位埋藏深，位于3 000 m以下，地層可鉆性差，取心機械鉆速低。

（5）下部地層巖性為灰巖和白云巖，根據已鉆井經驗，灰巖取心收獲率均較低，基本在50%左右，石油行業標準要求不低于70%，收獲率難達到要求；采用單趟鉆單筒取心，收獲率可以提高，起下鉆占了大部分時間，時效低；采用單趟鉆三筒取心，取心筒扶正器多，易發生卡鉆，同時收獲率無法保證。

因此，鑒于以上技術難點，本井通過對該區塊地層結構特點及已鉆井情況的分析，采用符合實際情況的單趟鉆雙筒連續取心技術，并配以優化的取心技術措施完成了該井的取心作業。

2 取心技術措施

2.1 取心工具選擇

選用高強度上提自鎖式取心工具保形取心，內筒采用高強度鋁合金內筒（如圖1所示）。

圖1 高強度保形取心工具完整圖

2.1.1 工具特點

（1）高強度取心工具是石油天然氣鉆井作業中應用最廣泛的一種鉆井取心技術，適用于各類中軟至極硬地層、破碎地層及高溫高壓力體系的地層的鉆井取心作業。

（2）采用高強度厚壁無縫鋼管作外筒，強度高、剛性好，有利于提高巖心收獲率、單筒進尺和延長取心鉆頭使用壽命。

2.1.2 取心工具主要技術參數

（1）鉆頭Ф208 mm（外徑），Ф101 mm（內徑）；

（2）外巖心筒Ф172 mm（外徑），Ф136 mm（內徑）；

（3）內巖心筒Ф127 mm（外徑），Ф108 mm（內徑）；

（4）外巖心筒扶正器Ф206 mm；

（5）巖心爪Ф101 mm（內徑）；

（6）內外巖心筒組的軸向間隙為8～13 mm；

2.2 取心鉆頭選擇

根據伊拉克M油田Ф209.55 mm井段取心層位白云巖可鉆性差、破碎帶灰巖易掉塊等特點，為防止在起下鉆及取心過程中由于井壁的灰巖掉塊脫落而卡鉆，采用主切削齒為13 mmPDC片、具有倒劃眼功能的PDC取心鉆頭（如圖2所示）。

圖2 PDC取心鉆頭

2.3 取心鉆具組合

取心鉆具組合遵循既保證下部鉆具組合能夠提供足夠鉆壓，取心筒不彎曲，同時又不會因為鉆具剛性太強導致井下復雜情況。因此扶正器的加放極為關鍵，既要保證工具的穩定性，又要考慮扶正器的加放引起井下復雜情況的概率。本井上部井段3 000 m左右采用正常加扶正器，下部井段4 000 m左右考慮不使用扶正器。

2.4 取心方式

第一趟取心采用單筒取心，在確定地層的基本特征后，如巖心成柱性好，膠結性佳，則采取單趟鉆雙筒連續取心方式。根據井況最終采取連續取心三趟進行一次擴眼作業。

2.5 取心鉆井液

由于取心作業，排量較小，因此，需增強攜巖性來提高井眼清潔能力。同時提高封堵性能，在防漏情況下，緩慢提高鉆井液比重保證井壁穩定。本井采用具有強封堵性及強抑制性的儲層鉆開液，作業期間維持鉆井液性能穩定。

鉆井液性能：密度1.30 g/cm3、粘度60 s、屈服值11 Pa、API失水2.4 mL、含砂量0.1%、固相含量6%。

2.6 取心前井眼準備

取心作業前一趟起鉆前，調整好泥漿性能并進行充分循環清除井底沉砂，確保井眼清潔。對于阻卡井段，進行短起下鉆，必要時進行通井，確保井眼暢通。

2.7 取心程序

工具檢查準備——井口工具組裝——井口檢查——下鉆——循環(清潔井底)——樹心鉆進——取心鉆進——割心——起鉆——出心——檢查組裝下一趟工具，期間巖心丈量分析。

2.7.1 樹心

開泵轉動鉆具情況下，校對指重表，緩慢下放鉆具到井底試轉，輕壓慢轉后，樹心參數：鉆壓1～2 t，轉速40 r/min，排量800 L/min。樹心是取心順利與否的關鍵，要求送鉆均勻，鉆進0.3～0.5 m，讓頂部巖心形成“和尚頭”，方可正常加壓鉆進。

2.7.2 取心鉆進參數

（1）根據巖石的硬度與可鉆性、鉆頭類型和鉆具結構、強度來選擇合適鉆壓。本井鉆壓控制在4～6 t，ROP較為理想。鉆進時平穩加鉆壓，特別是遇到疏松地層時，防止堵心。

（2）使用低轉速，保護巖心，減少巖心筒的離心力，轉速推薦為40～60 r/min。

（3）鉆井液排量不易高，防止沖散巖心以致堵心。排量的大小以能夠滿足清潔井底和冷卻鉆頭為前提，本井取心排量范圍800～1 000 L/min[2]。

2.7.3 割心

（1）進尺滿足要求準備割心時，剎住剎把恢復一下鉆壓，待扭矩泵壓平穩后，提高排量沖洗井底，停頂驅，不停泵，緩慢上提鉆具，注意觀察指重表顯示，一般懸重增加5 t左右又立即消除，證明巖心割斷，下放至原懸重，開頂驅，倒劃出新井眼；

（2）若增加懸重5 t 穩住不降，停止上提鉆具則將鉆具放回原懸重，繼續上提并增加上提噸位，仍穩住不降，保持巖心受拉狀態，開頂驅，轉速60 r/min，磨巖心3～5 min，停頂驅后緩慢上提鉆具割斷巖心。

2.7.4 起鉆和出心

（1）割心后，倒劃眼上提至老井眼； （2）起鉆操作要平穩，不猛剎、猛頓，用液壓大鉗卸扣，防止甩掉巖心；（4）蓋好井口，防止井下落物；（5）出完心，檢查、保養取心筒、軸承及巖心爪等易損件。

3 應用效果

本井在Asmari 層連續取心175.4 m，在Mishrif層連續取心133.6 m。取心總進:309 m，芯長307.47 m，收獲率99.50%，平均機械鉆速1.45 m/hr。

4 結語

（1）單趟鉆雙筒連續取心在伊拉克M油田的成功應用，為該區塊及后續類似灰巖地層取心積累了寶貴經驗。（2）單趟鉆雙筒連續取心的成功實施，與單趟鉆單筒取心相比節約起下鉆時間，提高時效，同時避免單趟鉆三筒連續取心作業易發生卡鉆的風險。（3）上部3 000 m左右井段取心可用常規組合（取心筒上加扶正器），下部4 000 m左右井段取心可考慮不加扶正器，以降低卡鉆風險。（4）下部4 000 m左右井段取心作業割心時，采取提高排量沖洗井底，停頂驅不停泵，割心結束后，開頂驅，倒劃出新井眼的方式降低卡鉆的風險。（5）在井筒狀況允許情況下，可考慮單趟鉆三筒連續取心以提高作業時效，節約成本[3]。