旋转井壁取心工具及其在渤海油田勘探中的应用

中海油服技术中心机电研究所研发的新型旋转井壁取心工具在渤海油田探井作业的成功应用已使此项技术逐步转化为常规勘探技术。文章阐述了该取心工具的技术特点、井下工作参教及其相对火药壁心和钻井取心的优势,总结了其适应的井况及地层条件,同时结合应用实例说明旋转壁心在复杂岩性识别、储层评价、储层含油气性分析等方面所发挥的作用。以岩心试验数据为基准,旋转壁心与岩心的试验数据误差量极小,说明旋转壁心在一定条件下能够代替常规钻井取心。     

钻井取心技术现状及进展

随着油气勘探开发向更深更复杂储层推进,取心作业面临着获取高质量、大尺寸、多数量岩心的挑战,常规取心工具越来越难以满足需求。目前人们注意较多的钻井取心技术主要是随钻取心、井壁取心和海绵衬管取心等,不同技术各具优势和缺陷。详细介绍了国内常规取心、随钻取心、保压取心、井壁取心的技术现状和国外近几年在钻井取心技术方面取得的主要进展;结合相应的技术指标和应用效果,对国内外总体发展情况进行了概括;针对我国取心技术现状,国内在取心装置的研发过程中应重点关注硬件材料选择、装置密封方式、温度和压力传感器的承受度及岩心分析需求等方面,着力开发高端工具,掌控核心技术,以更好地促进和推动我国钻井取心技术发展。     

气体钻井取心技术研究及进展

针对气体钻井取心存在岩心收获率低、钻头进尺低和岩心质量差的技术难题,通过对取心工具及取心钻头结构、钻头切削齿选择和气体钻井取心工艺等方面的研究与试验,成功研制出适合气体钻井的取心工具及配套气体取心工艺技术,并经龙岗163及普光107-1H两井的应用,取得了单筒进尺7．82m,平均岩心收获率95．46％的高指标。现场试验结果表明气体钻井取心新技术在岩心质量、收获率及单筒进尺指标上均能满足钻井工程和地质分析的需要,填补了这一技术领域的空白。     

欠平衡钻井取心技术在四川的应用

欠平衡钻井取心技术是在欠平衡钻井条件下的一种特殊取心技术,通过该技术可以提高在欠平衡钻井条件下的岩心收获率和单筒进尺,有利于获得真实的地质资料。欠平衡取心工具组装方式与常规取心工具组装方式不一样。常规取心一般在正眼内组装工具,调节间隙。而欠平衡取心是在场地上先调节好间隙,组装好取心工具,带上外筒护丝,平稳吊上钻台后,在小鼠洞内组装取心钻头和上紧外筒螺纹。在取心工具上部连接上钻具止回阀,然后把取心工具下入井,当取心钻头快要接触到全封时,卸掉井内压力,迅速打开全封,放入取心工具,接入钻具下钻。文章重点阐述了欠平衡取心工具结构原理、取心工艺特点以及在四川地区的应用。     

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。     

渤海油田旋转井壁取心质效提升技术

壁心对储层评价至关重要。渤海油田中生界、古生界及太古界地层,一般使用旋转井壁取心进行作业。在实际的旋转井壁取心作业过程中,因地层的岩性、均质性、抗压强度等不同,导致旋转取心的收获率及作业效率呈现出较大的差异。同一井眼内存在沉积岩、变质岩和火成岩的条件下,传统的按照壁心设计点的顺序逐一取心的方式往往收获率低下且极易“堵心”。通过对岩石岩性、抗压强度和均质性的评估,选取合适的旋转取心仪器,制定合理的取心作业方案,提高旋转井壁取心的收获率和作业效率,对后期的旋转井壁取心作业具有重要的指导和借鉴意义。     

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。     

渤海油田古潜山破碎性地层钻井取心技术

本文针对渤海油田蓬莱区块古生界潜山破碎性地层特点,改进了取心钻头和取心工具,优化了钻井取心技术参数,在取心收获率方面提升效果显著,为勘探开发提供了可靠的岩心资料。     

模块式大直径岩心旋转井壁取心仪在渤海油田的应用

大直径旋转壁心相较小直径壁心体积更大，更有利于对地层的岩电参数及地质特点进行真实的评价，因此受到各油田青睐。模块式大直径岩心旋转井壁取心仪（MRCT）是中海油服新推出的电驱型大直径旋转井壁取心设备，技术先进，创新点多。仪器的模块化结构设计、隔片放置、岩心长度测量、钻头钻速控制等方面均有技术创新和突破。MRCT在渤海油田经过现场作业取得了良好的效果，从声波140 us/ft的软地层到声波50 us/ft的硬地层均能取到岩心，满足了渤海油田对大直径壁心的需求，提高了取心的收获率。但是电驱型大直径旋转井壁取心仪在作业中也暴露出了一些缺点，需要在后续研发中进行改进。     

川7-5型(不投球)取心工具

川7-5型(不投球)取心工具用于φ190mm～φ244mm井眼。该工具创新设计了新型悬挂体组合件、自动卸压机构和大螺距高强度螺纹,成功解决了使用带内防喷工具钻具组合条件下取心时无法投球的技术难题,增强了取心工具井下工作的可靠性和安全性。采用该取心工具在海外土库曼阿姆河右岸区块和国内川渝地区多口高压高含硫井及欠平衡钻井应用,获得平均岩心收获率95%以上、最高单筒进尺27m的成绩。现场应用表明,该型工具抗拉、抗扭强度大幅提高,使用寿命延长,不仅可替代现有的其他取心工具在常规井取心作业,还适用于欠平衡钻井取心,以及"三高"和复杂井取心作业,具有较好的推广应用前景。     

煤层气井取煤心技术探讨

由于煤层具有特殊的物理、力学性质,以及煤层气井对煤心采样的特殊要求,致使常规石油钻井取心工具和工艺无法适应煤层气井的取煤心作业,取心收获率只有30%左右。为了解决常规取心工具取煤心困难、煤心质量差、收获率低的问题,引进了绳索式取心工具,经煤层气试验井的现场实践,出心速度快(15~20min)、收获率高(80%以上),基本满足了煤层气井取煤心要求。     

保形可视取心工艺技术在哈萨克斯坦的探索

保形可视取心工艺技术是四川石油管理局地质研究院和钻采工艺技术研究院共同研发,该技术主要针对裂缝性地层地质取心,是目前国内唯一对裂缝性破碎地层进行行之有效的取心作业的工艺技术。结合该工艺技术在哈萨克斯坦肯基亚克油田7001井的应用状况,对该工艺技术现场实际应用进行了探讨,针对现场应用情况,作者提出了对该型工具及工艺技术的改进意见,使该工艺技术更为完善,同时也可为同行共鉴。     

定向井取心工具的研制及现场应用

定向井 (或斜井 )取心时取心工具随着井眼的轨迹而倾斜 ,其内岩心筒因受重力作用而下垂 ,与外岩心筒内壁相接触 ,外筒带动岩心内筒一起旋转。为避免出现这一问题 ,研制了D— 810 0型定向井取心工具。工具的外筒采用上下稳定器 ,可保证井眼轨迹稳定 ;内筒采用上下两点扶正 ,可避免内筒跟随外筒旋转 ,并能扶正岩心内筒 ,同时又能保证钻井液顺利通过。该工具在 10多口井上应用 ,取心进尺 2 78 94m ,取心长 2 63 85m ,平均岩心收获率为 94 6% ,可满足地质勘探需要。     

SLYb—8100型取心工具的研制与现场试验

在充分吸收现有取心工具技术特点及国内外同类产品优点的基础上 ,胜利油田钻井工艺研究院研制出SLYb— 810 0型取心工具。该型工具通过设置耐磨、耐温MC尼龙复合材料衬管 ,有效地降低了岩心进筒阻力 ,防止了岩心的堵塞、阻卡 ,提高了取心质量。使用该型取心工具先后完成 9口井的取心作业 ,累计取心进尺 312 72m ,心长 30 2 6 4m ,平均岩心收获率96 8% ,平均单筒进尺 7 4 3m。SLYb— 810 0型取心工具的研制成功是对国产取心工具的进一步完善 ,有效地解决了我国海洋油田中硬地层 ,特别是砾石层、破碎层的取心难题     

保温保压保形取心工具优化设计及应用

在精细评价非常规油气的赋存特点及制定高效合理的开发方案时,需要计算接近原始地层的含气量、孔隙度和渗透率等基础数据,为此,开发了保温保压保形取心技术。该技术优化了大通径球阀结构,使其取心直径和密封能力同步得到了提升,且球阀整体结构更加稳定;优化形成了气液补偿总成系统,可消除氮气补偿总成释放的氮气对岩心含气量测定的影响;优选的二氧化硅气凝胶保温材料与常规真空保温内筒相比,在保温性能、工艺加工及后期维护方面更具有优势。保压保温保形取心工具可在煤层气井和页岩气井的水平段进行保压取心作业,取心收获率均超过95%,地面保压率均达到85%以上。现场应用结果表明,该型取心工具现场施工工艺完善,保压、保气效果良好,可为深层非常规油气勘探开发提供技术支撑。     

HH-2钻进式井壁取心器的研制

HH-2钻进式井壁取心器是在垂直井壁方向上获取岩芯的机电一体化设备，对全面了解岩心在地下的状态并进行油井开发起到了至关重要的作用。文章介绍了该仪器在三维空间确定岩心位置的基本原理，阐述了该仪器的主要技术指标。地面控制系统采用80C552单片机，使控制功能加强，元器件减少，电路可靠性大大提高。该仪器不仅完成数据采集、控制及计算等，还可将计算结果(方位和倾角)以模拟量的方式输出。通过现场应用表明，收到了良好地应用效果。     

提高深井取心效率技术研究

针对大庆油田深井钻井取心效率低的问题,设计了井下动力钻具取心工具、高效研磨取心钻头。动力钻具取心工具增加了液力投球机构、堵心报警及内筒保护机构、双岩心爪割心机构,解决了传统取心工艺钻速慢、收获率低的问题,并有效规避了堵心事故和撸心的现象。高效研磨取心钻头提高了火成岩地层取心机械钻速,同时也提高了钻头的井下使用寿命。现场试验证明,动力钻具取心工具和高效研磨取心钻头应用效果良好,性能突出,切实提高了深井取心效率。     

GQX121型小井眼取心工具研制

:随着油气钻井往超深井小井眼方向发展,取心目的层的工况也变得愈趋复杂,常规取心工具无法满足复杂地层条件下的深井取心要求。以现有常规121型取心工具为基础,研制出具有高强度的GQX121型小井眼取心工具。介绍了该工具的结构和工作原理。通过数值模拟分析,校核外筒强度,进行心轴流场特性分析,校核连接螺纹强度。现场应用表明,筒体强度符合规范要求。心轴的分流孔设计为斜孔,使得钻井液在流经分流孔过程中的流速能够平稳过度,避免对流道造成冲蚀。与现有常规取心工具的连接螺纹相比,GQX121型小井眼取心工具的特殊锥螺纹具有更高的强度。     

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。