煤层气绳索取心技术研究与应用

由于煤层具有特殊的物理,力学性质,而煤层气井对取煤心采样又有特殊要求,用现有常规石油钻井取心工具和工艺无法满足煤层气井的取煤心作业,为解决破坏煤层和粉煤取心收获率低,煤心质量差和取心成本高的技术难题,根据煤层气井取心特点和煤层特性,研制出了适合于常规钻井的SQM－1型绳索取煤心工具,经现场12口井179筒次的应用,煤心收获率和提心出筒时间满足了煤层气吉取煤心采样要求,文中介绍这种新型取心工具的结构特点,原理,相关工艺技术及现场应用情况。     

煤层气取心初步探讨

煤层与一般油气层相比，埋藏浅、微孔隙和裂缝发育，煤层的机械强度和孔隙度低，易坍塌、易污染。煤气井取心不仅要确保取心收获率，而且也要求确保煤层气含量的准确测定，无论是取心工具上，还是取心工艺角度都与常规取心作业不同；结合贵州六盘水两煤层气井的常规取心作业，通过对现场工具的探索、工艺的研究以及取心钻头方面的运用，初步探讨了煤层取心地质的复杂性，提出了煤层气井取心作业的特殊工艺技术措施。     

提高煤心收获率的研究与应用

三江-穆棱河地区煤层气资源丰富,主要分布在鸡西、勃利、双鸭山、鹤岗等盆地,取心是煤层气开发评价不可缺少的一项重要工程环节。煤心收获率的高低直接影响煤层结构、煤层含气量数据的确定,影响钻井质量和煤炭资源、煤层气开发的评价。取心工具、取心规程、取心钻进方法、取心操作技巧以及煤层本身的地质特性等诸多因素都将影响着煤心收获率的高低。在对黑龙江鹤岗和鸡西地区的煤层取心钻探资料调研基础上,通过优化改进取心钻具结构,合理调控钻进参数,科学组织管理等措施,经现场多口井的应用,块煤煤心收获率提高到92%以上,粉煤煤心收获率提高到83%以上,成效显著,对煤层气开发评价具有重要意义。     

绳索取心技术在煤层气DP1井的应用

煤层气井煤层段采用绳索取心技术,具有不用起下钻而由钻杆内捞取岩心的技术优势,但常规绳索取心工具存在取心收获率低的问题。对绳索取心工具的钻头和岩心爪进行改进,将钻头改为梭形,顶部改为非连续环,齿间开水槽,将八刀翼4复合片改为六刀翼6复合片结构,增强攻击性,同时去除内圆水眼,减少对岩心的冲蚀;将岩心爪改为卡箍式和篮爪式二合一结构,提高了岩心爪的通用性。配合钻井参数的优化,使在煤层气井DP1井取心施工中收获率提高到75.68%,为准确获取煤层顶底板情况及煤层含气的各项参数起到重要作用。     

常规取心工具在焉耆盆地煤层取心的成功应用

煤层颗粒疏松、岩心成柱性差,给取心工作带来了极大困难。用常规取心工具在煤层取心,收获率一直难以得到保证,因此,发展了一些特殊钻井取心技术,但特殊钻井取心工具、工艺都比较复杂,且成本高。2002年8月,河南油田钻井公司使用改进的常规钻井取心工具,通过优化现场施工措施,在新疆焉耆盆地宝浪油田宝北构造B1313井煤层成功地进行了取心,取心收获率达99.66％,为常规取心工具在疏松和破碎地层取心提供了一条新的途径。     

常规取心工具在焉耆盆地煤层取心的成功应用

煤层颗粒疏松、岩心成柱性差，给取心工作带来了极大困难。用常规取心工具在煤层取心，收获率一直难以得到保证，因此，发展了一些特殊钻井取心技术，但特殊钻井取心工具、工艺都比较复杂，且成本高。2002年8月，河南油田钻井公司使用改进的常规钻井取心工具，通过优化现场施工措施，在新疆焉耆盆地宝浪油田宝北构造B1313井煤层成功地进行了取心，取心收获率达99．66％，为常规取心工具在疏松和破碎地层取心提供了一条新的途径。     

煤成气井取心技术实践及认识

煤成气井取心要求高收获率、尽可能短的提钻时间和出筒与装罐时间。根据煤成气井取心特点，选择绳索取心工具作为煤成气井取心工具并推荐了取心技术参数。山西、陕西、甘肃、河北等地８口煤成气井煤层取心实践证明，本文提供的技术方法可行。     

松散地层取心技术在小M2井煤层取心中的应用

松散地层取心技术是针对松散、胶结性差、易破碎、含砾石等地层取心的重要技术。文章介绍了小M2井取心地层地质特性、取心工具的结构特点、和松散地层取心技术在小M2井煤层取心中的应用情况。从小M2井取心来看,松散地层取心技术在小M2井煤层井中的岩心收获率比其他取心工具高32．66％。     

玻璃钢取心工具研制与应用

玻璃钢取心工具是专为提高辽河油田含砾石松散地层取心收获率和岩心完整性而研制的。简述了玻璃钢取心工具的研制、工具可靠性分析和现场试验情况。现场试验表明,该工具具有结构新颖、设计科学、使用可靠和取心收获率高的特点,与邻井相比,取心收获率提高了 2 2.5 1%。主要性能达到国内先进水平,具有较好的推广应用前景。     

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煤层气作为一种新兴的非常规天然气资源,正越来越受人们的重视。中国石油天然气集团公司也先后进行了１０多口井的尝试。但由于煤敢单井产量较低,工艺性试验投入大,勘探效益低。为降低煤层气钻井成本,借鉴了国内外常规油气井小井眼钻井技术的成功经验,结合煤层气的特点,研究了小井眼钻头、煤层保护、小井眼取煤心等工艺技术,评选了小井眼钻机,并在现场进行了１口煤层气小井眼钻井试验。通过与常规煤层气试验井对比,分析了煤     

川渝地区深层破碎地层取心工艺优化研究

川渝地区取心作业层位多,裂缝发育,地层破碎,渗透性强,堵心、卡心、阻卡复杂多,单次取心进尺少,起下钻次数多,取心作业效率低。文章开展了取心作业起钻原因、堵心卡心处理效果分析,并以取心工具、取心参数、工艺操作优化为核心,创新形成堵心及卡心复杂判断与快速处理、阻卡复杂预防与处理等特色取心工艺技术。研究结果表明：以钻压、泵压、扭矩、钻时等关键参数为核心,建立了堵心卡心复杂判断与初期处理方法,降低了起下钻次数;创新实施旋转割心工艺,解决了高渗透性井段阻卡复杂预防、割心困难问题; Ø215.9 mm及以上井眼选用川8-5 型取心工具,Ø149. 2 mm井眼选用川6-5型取心工具,有利于提高取心作业阻卡复杂处理能力。该工艺技术在蓬莱含气区、天府含气区等重点区域试验与应用5口井,累计完成取心进尺263. 10 m,取心收获率高达99. 08%,平均单次取心进尺由9. 42 m提高至13. 85 m,最高单次取心进尺27. 50 m,取心作业时间缩短32. 14 %。在其他区域类似地层推广应用深层破碎地层取心工艺,有利于缩短取心作业周期,降低钻井综合成本,加快了川渝地区新区域新层系勘探开发、产能建设步伐。     

页岩地层取心技术研究及现场应用

针对页岩地层取心钻进时存在的机械钻速慢,岩心易破碎,易堵心、卡心,取心收获率偏低,出心作业时岩心容易从层理处破裂而影响后期分析等问题,采用高强度低摩阻铝合金内筒代替钢制内筒,配套岩心吊装转移装置进行地面转移,研发了新型耐磨抗冲击取心钻头,建立了取心工具稳定性分析模型,根据理论计算结果优选了取心钻具组合和施工工艺参数,初步形成了页岩地层取心配套技术。该取心技术已现场应用12井次,机械钻速提高1倍以上,单筒进尺提高50%,出心时间缩短为20~30 min,典型区块的取心收获率达到95%以上。现场应用表明,该取心技术可以满足页岩地层取心要求,能显著提高取心效率及取心收获率。      

GWY194-70BB型保温保压取心工具的研制和应用

GW194-70BB型保温保压取心工具是为寻找和提升天然气水合物实物样品钻取率而研制的特殊取心工具。该工具通过内筒独立密封机构、复合真空隔热保温内筒、氮气压力补偿系统、电子多点随钻测量总成实现了岩心样品的温度保持、压力保持和海量的数据测量,解决了常规工具无法保持岩心压力和温度造成的天然气水合物实物挥发、测量数据不全等难题。在常规井实验中取得了保压成功率93%、保温率80%、温度变化率2~2.5℃/h的良好效果,现场试验表明,该工具在温度保持、压力保持方面可以完全满足天然气水合物样品的钻探与取样要求,对获取天然气水合物样品、提升天然气水合物勘探开发效果具有重要意义。     

科钻一井取心钻进技术研究

根据科学钻探对岩心的特殊要求，认为金刚石取心钻头是科学深钻取心钻进较理想的选择。推导了提钻取心和绳索取心两种钻进方法的时间和成本计算公式，进而建立了临界井深计算模型。以设计井深5000m的科钻一井为例，对提钻取心和绳索取心进行了技术经济分析，认为科钻一井的首选为绳索取心钻进方法，但如能将回次长度提高到9m左右，提钻取心钻进方法也不失为一种经济实用的选择。对科钻一井采用的井底马达驱动金刚石钻头冲击回转取心钻进方法的钻具组合、钻进参数和使用效果进行了详细介绍。     

LS?241.3mm松散地层取心工具的研制与应用

辽河油田沙一到馆陶含油砂层大多埋藏较浅,油层呈油砂状,有的还含有不等径砾石。常规取心工具取心时,因岩心极易冲蚀致使取心收获率大多在30%~50%之间。针对这一问题,对原有取心工具进行了认真分析,研制出新型松散地层取心工具,并在实践中获得成功,将同类地层的取心收获率提高到80%以上。对于提高辽河油田取心质量起到了重要作用。     

SRCT6701钻进式井壁取心器

为满足市场对井下岩石采样的大量需求,中国石油集团测井有限公司研发了具有自主知识产权的钻进式井壁取心器。这是一种由地面大功率变频驱动、井下高温液压传动、用带有空心钻头的液压马达进行岩心钻取的先进仪器,由控制面板、变频电源、伽马短节、电子线路短节和液压短节组成,施工简便、成本低、取心收获率高,所取岩心规则,可直观进行岩性、含油性观察,其性能可替代国外同类产品。钻进式井壁取心器目前已拓展到勘探、开发领域,现场应用效果显著。2012年至今,在华北油田和长庆油田取心收获率超过90%,成为中国石油数字岩心技术获取岩心的重要工具。     

GW-CP194-80A型保压取心工具的研制

保压取心技术可以使取出的岩心保持在原始地层压力状态下,能最大限度地减少岩心中油气等组分的损失,进而准确求取井底条件下储层流体饱和度等重要地层参数,是目前最先进且技术难度最高的钻井取心技术。但是,较之于国外同类产品,国内现有的保压取心工具在岩心直径和保压能力两项主要技术指标方面尚存在着明显的差距,尤其是在保压能力方面,难以满足深海钻探、陆上深井和水平井保压取心作业的需求,限制了该技术的应用范围和普及率。为此,基于已有的GWY194-70BB型保压取心工具,设计研发了GW-CP194-80A型起钻式保压取心工具(以下简称新工具)。现场应用效果表明:①通过采用可受控转动的大通径球阀密封装置和高强度保压内筒,新工具所取岩心直径由原来的70 mm提升到80 mm、额定保压能力由原来的20 MPa提升到60 MPa;②新工具的内提式差动总成和上下同步密封机构,有效地解决了大斜度井、水平井取心作业过程中球阀关闭、保压成功率低的难题;③新工具共应用于现场5口井27筒次,取心平均收获率为87.5%、保压成功率达92.6%。结论认为,新工具达到了岩心直径和保压能力的设计目标,满足了深海、深层、非常规油气藏保压取心作业的需求,可为常规及非常规油气藏的储层评价、增产改造等提供技术支撑。     

双岩心爪取心工具的研究与应用

复杂地层一般是指裂缝发育,软硬互层,胶结性、稳定性及强度较差的地层,在对该地层进行取心施工时,一直存在撸心、掉心、岩心收获率低等问题。依据复杂地层的特点,研制了双岩心爪取心工具,该工具结合了自锁式取心工具与加压式取心工具的优点,在软地层割心时,可以通过加压式岩心爪将岩心割断并封堵内筒,防止撸心、掉心;在硬地层割心时,启动自锁式岩心爪,楔入岩心,将岩心割断。现已在大庆地区进行了两口井的现场应用,应用表明,该工具有良好的地层适应性,工艺操作简单,成本低,能够有效提高复杂地层取心收获率指标,保证化验分析的准确度,为油田的高效开发提供可靠的地质依据。