D-8100型取心工具在AGUARICO 12D井的应用

王伟 李琪

(西安石油大学,陕西西安 710061)

D-8100型取心工具在AGUARICO 12D井的应用

王伟 李琪

(西安石油大学,陕西西安 710061)

本文介绍了D-8100型定向井取心工具的技术规格、结构原理及现场操作程序。并结合在厄瓜多尔SHUSHUFINDI区块一口定向井(AGUARICO 12D)的实际应用对该型号取心工具做了比较详细的阐述和分析,并有针对性的提出了有关认识。

钻井取心 取心工具 应用

1 D-8100 型定向井取心工具介绍

D-8100型定向井特殊取心工具主要由上接头、外岩心筒、卡套、悬挂装置、堵孔钢球及球座、内岩心筒、岩心抓割心机构、取心钻头等八大部分组成(见图1-1)。上接头包括摩擦环、上O型圈,下O型圈、安全公头等部分组成,卡套由卡套帽、卡套塞及垫片等部分组成,可以通过调节垫片来实现调节内筒上下位置从而确保与内筒底部相连的岩心抓割心机构下端面与钻头台阶面的间隙合适。悬挂装置由止推轴承、滚珠轴承、内筒塞、分流孔等部分组成,通过泥浆的润滑作用可以实现内筒与悬挂装置的相对自由旋转,在取心过程中外筒带动钻头钻取岩心,内筒保持不转收获岩心。堵孔钢球坐在球座上以前可以实现取芯内筒的大排量循环,有利于清洗井底及内筒内壁,便于岩心进入内筒防止卡心。内岩心筒由铝合金制成,强度大易切削,筒壁均匀光滑,既可以防止岩心在内筒中卡住,又可以在后期与岩心一起被切割保存,保护岩心不受损坏。岩心割抓心机构包括上鞋、下鞋和卡瓦式岩心爪,上鞋与取心内筒下端相连,下鞋为安装岩心爪的机构,内有斜坡和台阶面,岩心爪安装在下鞋内,在外力的作用下只能单向向下收缩,正常取心钻进时可以保证岩心顺利进入内筒,当上提钻具时可以实现收缩割心,割心后起钻能够承托割取的岩心柱,将其顺利带到地面钻头是由Christensen(美国克里斯坦森)公司生产的微切削型金刚石取心钻头,以切削、研磨同时作用方式破碎地层,适用于中硬、硬地层取心。钻头顶部的台阶面能够保证取芯内筒居中。

表1

图1-1 D-8100 型定向井取心工具结构示意图1-上接头;2-外岩心筒;3-卡套;4-悬挂装置;5-堵孔钢球;6-内岩心筒;7-岩心抓割心机构;8-取心钻头

2 AGUARICO 12D井的应用分析

2.1 Aguarico12D井简介

Aguarico12D井为川庆钻探厄瓜多尔分公司CCDC38钻井队承钻的SHUSHUFINDI区块内一口定向井,井深结构为20”×300ft,133/8”×5834ft,95/8”×8864ft,7”×10330ft,从300ft处开始造斜,2078ft到达最大井斜角32．02°开始稳斜,4245ft处开始降斜,到6380ft处井斜角0°。该井80m远处有1口采油井,井口压力为142 PSI,平均日产量为600桶。

2.2 D-8100型取心工具在AGUARICO 12D井的应用

(1)2010年11月8日20:00三开,11月9日19:30三开钻进至井深9620ft(进入ARENA U顶部地层13ft,见附表地层信息)。在井段9390-9510ft Caliza M1地层钻进时(参数为:钻压26klb、转速40r/min、排量500GPM、泵压2150psi、扭矩15－22klb·pie),在返出的灰岩岩屑表面有原油显示,并且在振动筛处检测到可燃气体,初步推测钻遇了裂缝发育发达的地层,因此出现了油气侵现象,为了进一步的评价油气藏,录井工程师立即向甲方PPR驻井监督建议在ARENA U地层顶部和底部各取一筒长为60ft的岩芯。甲方监督随即命令起钻。(见表1)

(2)11月10日06:00取心公司人员到位;06:30－08:00测量取心工具及接取心钻具组合;8 1/2quot;DBS取心钻头+8 3/8quot;扶正器+63/

(3)11月11日13:30取心钻进至9680ft,停止加钻压送钻,顶驱旋转20分钟后,钻压由20klb下降至12klb,停泵停顶驱。连续下压钻具三次最大增加钻压至22klb,连续七次上提钻具拔心,每次增加悬重,检查上提拉力,悬重由250klb增加至375klb后不再增加,上提7ft后悬重有少许下降,下放至井底无阻卡,割心成功。13:30-22:00循环30min后起钻,严格控制起钻速度,防止卡钻事故。22:00-00:00绷岩心筒进行地面割心和地面出心。地面割心:起出岩心筒,卡好安全卡瓦,松开内外筒连接丝扣起出内筒,上好岩心卡,用割心刀将2根长约为9m内筒切成两段后带好护丝,分别将内筒绷至大门坡道下离地面0．5m左右的钻具支架上。

地面出心:用链钳卸开岩心爪总成,用人力和借助割管器开始出心,将岩心切成1m长的岩样,并按地质师的指示进行包装和存放。井场地质工程师监督岩心的标识和取样。随后,检查取心钻头,重复使用取心外筒,下两根新的取心内筒重复以上作业进行本井的第二次取心,至此,本次定向井第一次取心作业圆满结束。第一次取心率为90%,第二次为95%。

3 D-8100型取心工具在AGUARICO 12D井的应用总结

(1)PETROCORING公司使用的此取心工具设计精巧、操作简单,通常适用于中硬地层的定向井取心。配合金刚石取心钻头使用时,尽可能确保井眼清洗干净。使用足够的钻铤、加重钻杆和取心筒稳定器,能有效的保护取心钻头、提高岩心收获率和控制井眼轨迹。

(2)一般地为了避免在进入地层时发生卡钻,必须在取心开始前隔开页岩或灰岩层。因此在本口井中进入混砂岩13英尺后开始取心,避免了岩性改变可能导致的卡钻事故。如果取心人员怀疑发生了卡心,建议立即起钻,最大程度保证取心收获率、保持岩心整体性,并减小取心筒被损坏的可能性。

(3)经验表明小钻压有利于岩心进入取心筒。本口井树心时只加了6klb(27KN)的钻压,随后逐渐增加到了最大取心钻压20klb(90KN),已经达到了硬地层取心的最大推荐钻压值。

(4)起出取心筒后,立即盖上井口,禁止在井口从取心筒出心。本工具使用的铝合金取心内筒既有较高的强度有利于容纳和保护岩心,又易于被切割与岩心一起被保存。内筒起出后崩到场地上进行出心,不但提高了出心的安全性,而且利于保护岩心在运输、保存过程中不被损坏。

(5)本型号取心工具所使用的高强度合金钢外筒,强度大,能承受较大的扭矩、钻压和转速(最大扭矩22klb·pie,最大钻压20klb,最大转速为90r/min),已经达到该地层常规钻进时的钻压和扭矩,顶驱转速高于带井下螺杆时顶驱转速80r/min。较高的参数有利于提高取心效率(取心平均钻时为6ft/h,该井段井下螺杆带PDC钻头的平均钻时为33ft/h)。

(6)定向井取心工具在注重专业化的同时,工具与工具间的组合使用也是其发展的一个重要方向,这将有助于取心效率,最终达到较好的评价油气藏的目的。

[1]李诚铭.《新编石油钻井工程实用技术手册》.2006.08.

[2]陈树杰,赵薇,刘依强,等.国外连续油管技术最新进展[J].国外油田工程,2010,11,44-50.

[3]SPE 46013 Electric Coiled-Tubing Drilling: The First steps Toward a Smart CT Drilling System.

[4]coiled tubing handbook.

王伟(1984.12—),男,山东人,西安石油大学,2011级工程硕士,石油工程学院,石油与天然气工程/钻井完井工程。4quot;岩心筒*27ft+8 3/8quot;扶正器+63/4quot;岩心筒*28ft+8 3/8quot;扶正器+安全接头+7根加重钻杆5quot;+61/2quot;震击器+15根加重钻杆5quot;;08:00-15:30下钻至井深9395ft遇阻;15:30－22:00开泵不通,下压15 klb,上提50 klb,扭矩18－22klb·pie,上下活动钻具,直至恢复循环(参数为:转速30r/min、排量371GPM、泵压770psi)成功下探至井深9620ft;22:00－23:30循环冲洗井底(参数为:排量278GPM、泵压750psi、扭矩18－22klb·pie);23:30－00:00停泵投球(￠11/4”)后开泵送球下降,25mins后,泵压由650 psi增加至700psi,表明球已入座。随后开始钻进取心,首先接触井底加压6klb,转速40r/min钻进1ft树心,然后缓慢增加钻压和转速,钻进到9630ft时达到设计最高钻压18klb和转速90r/min(取心钻进参数为:钻压18-20klb、转速90r/min、排量220GPM、泵压600-650psi、扭矩15－22klb·pie),恒定排量,即时观察泵压的变化。