官庄1井取心实践与认识

余川东，刘纯仁（华东工程有限公司六普钻井分公司，江苏镇江 212003）



官庄1井取心实践与认识

余川东，刘纯仁
（华东工程有限公司六普钻井分公司，江苏镇江 212003）

摘 要：官庄1井是华东分公司“突破下扬子”战略的一口重点探井，希望通过本井的施工探索邻近后缘凹陷构造上古-中生代含油气性，求取凹陷部分油气地质资料，带动下扬子区块油气勘探、开发，特设计取心5-6回次，实际取心12回次，累计进尺68.6m，取心率100%。作者针对官庄1井不同地层取心的难点问题，结合实钻过程，从取心施工难点、取心工具选型、参数优选、技术措施等几方面分析，总结出了该区块取心经验，以期能为该区块后续井的施工提供有效参考和借鉴。

关键词：下扬子区块；取心难点；取心工具选型；取心技术措施

1 前言

取心，就是在石油钻井工作中，利用取心工具从井底取出一定数量的岩心，利用岩心的岩性、物性、电性、矿物成分及化石等资料对地层进行对比分析。在油气田勘探、开发各个阶段，为查明储层的性质或从大区域的地层对比到检查油气田开发效果，评价和改进开发方案，任一研究步骤都离不开对岩心的观察和研究［1］。

2 官庄1井概况

2.1 官庄1井地质概况

句容工区地处下扬子区块南陵-句容坳陷，印支面构造面貌清楚，总体为“两凹夹一隆”，呈北东向展布。句容地区晚期有效烃源岩有青龙组、大隆组、龙潭组、孤峰组。其中青龙组泥灰岩和龙潭组泥岩厚度较大，是主要的有效烃源岩。官庄龙潭组构造位于句容市北部约4km，主要为一条南掉正断层和两条倾向相对的逆断层控制的一个断鼻构造，构造位置位于大卓-湖熟凹陷带。至上而下地层为浦口组、葛村组、象山组、青龙组、大隆组、龙潭组、孤峰组、栖霞组、船山组、高骊山组。

葛村组泥岩易吸水膨胀造成缩径、垮塌；青龙组灰岩具微页理，裂缝、溶洞发育；大隆组、龙潭组、孤峰组泥岩易吸水膨胀而产生剥落掉块、垮塌；龙潭组粉-细砂岩易坍塌，应提高钻井液的抑制封堵防塌能力；栖霞组，碳酸盐岩易漏，注意防漏。

2.2 官庄1井钻井概况

官庄1井井型为定向井，340.15m开始定向造斜，完钻井深2 985.46m，最大井斜25.77°，最大全角变化率7.38°/30m，井底最大位移872.9m。

3 官庄1井取心施工难点

1）本井主要目的层为龙潭组、栖霞组，兼探象山组、周冲村组、青龙组，取心地层较多，地质条件各异，取心钻头选型困难。

2）孤峰组硅质泥岩胶结疏松，成柱性差，岩心易碎，取心难度较大，易掉心甚至空心，影响录井资料完整性。

3）频繁起下钻造成上部硬地层出现键槽，处理不及时易造成起钻遇卡；青龙组灰岩裂缝发育易井漏，容易产生井下复杂情况。

4）本井从340.15m开始定向造斜，后期基本稳斜在23°-25°左右，斜井段内筒由于重力作用而下垂，与外筒内壁相接触，取心钻进时，内筒易随外筒一起旋转，直接影响取心效果。

5）下青龙地层灰岩与泥岩互层且裂缝发育含方解石，这种软硬交错、不均质性地层易对取心钻头造成早期磨损，严重影响钻头使用寿命和取心钻进时的稳定性。

6）栖霞组、船山组小井眼取心，钻具尺寸小而柔性大、井易斜而扭矩大、取心工具和钻头运转不平稳，取心时钻压较小，现场操作难度加大，增大取心难度，井底风险较高。

4 官庄1井取心工具选型

4.1 取心工具

官庄1井采用川式常规取心工具，二开Φ241.3mm井段采用川8-4取心筒，三开Φ149.2mm井段采用川5-4取心筒。总体结构由安全接头、旋转总成、内外岩心筒、岩心爪、取心钻头组成。取心原理采用内外岩心筒差动的原理，即取心钻进时，钻压和扭矩通过外筒传递给钻头，切削掉周边岩石后形成岩心，通过旋转总成的灵活转动，保持内筒不旋转，随着进尺的增加，岩心直接进入内筒受到保护，取心完毕，适当上提钻具，岩心爪相对下行抱紧岩心直至拔断岩心，最后从岩心筒内取出岩心。川8-4、川5-4外筒采用高强度厚壁无缝钢管制作，强度高、稳定性好、有利于提高岩心收获率，延长取心钻头使用寿命。

4.2 取心钻头

针对上部地层取心次数较多，地质条件不一，优选了地层适应性较广的川克GC315取心钻头，该钻头冠部弧形设计，刀翼式布齿，内外天然金刚石保径，水道设置在内保径处，使保径齿得到充分冷却，延长了钻头使用寿命。

针对下部较破碎的硅质泥岩，优选了川庆CQB708取心钻头，该钻头脊镶式布齿，天然金刚石内外保径齿布置，减少了对岩心的冲蚀作用，有利于保持岩心的完整，该钻头工作平稳，钻速均匀。

下部Φ149.2mm井段使用川庆CQB606取心钻头，见图1，金刚石颗粒采用三角聚晶和圆柱聚晶，在取心过程中，针对该段灰岩，钻时较高，三角聚晶崩齿较多，取心钻头磨损较严重，该层位取心作业仍要继续优选取心钻头。

图1 CQB606取心钻头

4.3 出心工具

目前出心主要以机械敲击为主，尽量敲击内筒下部加厚部位，避免内筒变形，影响下次取心作业。使用好配套出心工具（一端固定在内筒上，另一端夹住岩心，通过操作手柄，可使岩心下滑并夹住岩心），能有效避免岩心由于重力作用而下滑伤人，或大段岩心滑出内筒导致出心顺序错乱，保证了资料的准确性。

5 官庄1井钻井取心技术措施

5.1 取心下钻前的井眼准备工作

为保证井眼的稳定和畅通，保证起下钻畅通无阻，因此，在钻进过程中做到以下几点：

（1）针对上部硬地层由于频繁起下钻易形成键槽，对有显示井段及时进行划眼破坏键槽，直到井眼通畅，满足取心要求；

（2）处理好井内泥浆，使泥浆性能稳定、具有良好的携砂悬砂性能，满足取心要求；

（3）检查好机械设备及钻具，保证在取心钻进中地面设备与钻具不发生问题；

（4）对送井取心工具应按要求进行全面检查，内外筒不弯曲、变形，无伤痕、裂纹，内筒干净，每口井必须配备足够的易损附件；

（5）检查好指重表及其他资料记录仪表，直至各仪表准确、灵活可靠为止。

5.2 起下钻操作

（1）起下钻操作要求平稳，不得猛顿、猛刹，不能长时间或长井段划眼。

（2）下完钻，慢慢开泵和启动转盘，先以大排量循环钻井液，清洁井底，再按要求校正排量、转速、指重表，然后投球，开泵送球到位。

（3）防止掉心，割心后立即起钻，割心后不要过多循环，平稳起钻，严禁转盘卸扣。

5.3 钻井液准备

钻井液性能必须适应取心工具要求，且性能稳定，小井眼取心难度大，加强钻井液管理尤为重要。在取心过程中主要考虑钻井液摩阻系数、切力、含砂量三个指标及井眼通畅。

象山组、大隆组、青龙组、龙潭组、孤峰组控制性能粘度41～45s，含砂小于0.2，动切力6-7，初终比3-5/8-12，摩阻系数小于0.09；

栖霞组控制性能粘度36-38s，含砂小于0.2，动切力6-9，初终比5-8/9-12，摩阻系数小于0.08。

5.4 取心钻具组合及参数

取心钻进是环形破岩，钻头承压面较小，外筒管璧相对较薄。为了保护好岩心，提高收获率，钻压、转速、排量均要比全面钻进用钻头小些，钻具组合要求尽量简单。

钻具组合及参数：

（1）Φ215.9取心钻头0.39m+川8-4筒+Φ127加重钻杆*20 根+Φ127钻杆，转速45-50r/min，排量28-30L/s，钻压5-6T；

（2）Φ149.2取心钻头0.25m+川5-4筒+Φ88.9加重钻杆*15 根+Φ88.9钻杆，转速45-50r/min，排量11-13L/s，钻压3T。

5.5 重难点地层取心技术措施

5.5.1 孤峰组破碎地层-

针对孤峰组破碎硅质泥岩地层，胶结程度差，取出岩心见图2，选用CBQ708取心钻头，该钻头工作平稳，切削元件对称分布，耐磨性一直；并配合卡箍式及卡板式的复合式岩心爪，入井前将钻头底面与岩心抓的距离调节相对较短，有利于引心。

取心过程中，为了防止冲坏岩心，适当降低排量至28 L/s，钻压4-5T；降低转速至45r/min，增加下部钻具的稳定性，避免钻具不稳定导致岩心破碎，使岩心进筒阻力增大；严把操作关，勤点少送，送钻均匀。

割心时，针对该破碎型地层，提前0.5米增大钻压2T，并适当降低转速使岩心变粗，有利于岩心爪卡牢岩心。

图2 孤峰组取出岩心

5.1.2 斜井段取心

斜井段钻柱由于重力作用贴近井壁低边，钻柱轴线偏离井眼轴线，钻柱转动必然产生离心力，且离心力大小正比于钻具质量、转速的平方和偏心度，从而使下部钻具弯曲，且这一离心力是促进钻柱涡动的主要原因；其次转速的增加，钻柱的轴向载荷变化幅度加大，从而使钻柱轴向振动加强，降低钻具稳定性等［2］。

因此，定向井取心转速应相对低一些，增加下部钻具的稳定性，降低扭矩；同时大大降低了对在岩石易破碎地层进行取心作业时，钻具不稳定导致岩心破碎，使岩心进筒阻力增大，最后导致卡心或堵心的可能性。因此，选用低转速进行取心钻进是非常有必要的。官庄1井在斜井段转速为50r/min，孤峰组破碎地层降至45r/min，取得了不错的效果，未出现卡心等复杂情况。

5.1.3 栖霞组小井眼地层

官庄1井小井眼取心多分布在二迭系栖霞组，岩性以灰岩为主，裂缝发育，岩性较硬，另外Φ149.2mm井眼采用88.9mm钻具，钻具抗弯性差，在自重状态下，钻具本身就容易发生弯曲，易造成取心工具在井下旋转产生失稳；同时岩性直径细，一般为66mm左右，抵抗侧向力能力差，当钻具弯曲旋转时，取心工具在井下的失稳很容易使岩性折断，引起堵心和卡心，进而取心难度较大。

考虑到钻具抗弯性差，因此在井下安全允许的条件下，多下几柱加重钻杆，或考虑下入钻铤，以增加工具的稳定性。同时取心轴向间隙调节要适量，间隙过小，加上钻压后，内筒与钻头接触可能使内筒随外筒一起旋转，有可能造成岩心折断，引起堵心，从而影响了取心进尺；间隙过大，影响造心和进心及工具使用寿命。

参数制定采用小钻压、低钻速、小排量组合，考虑到要保持钻进中排量稳定且钻头的冷却及排砂量，因此排量定在12L/s；造心钻压采用0.5T，确保造心成功。钻进钻压采用3T，45-50r/min的低转速钻进，以保证钻具在井下的稳定性。同时利用综合录井仪记录的各参数及其变化曲线，及时判断井下情况以采取相应措施，对于小井眼取心，靠钻台上的仪表观察扭矩、泵压的变化比较困难，而借助录井仪的变化曲线，则可形象的进行判断。

5.6 取心效果分析

官庄1井取心作业从892.8m象山组开始，Φ241.3mm井段取心9回次，Φ149.2mm井段取心3回次，共计取心12回次，累计进尺68.6m，取心率均为100%，创下该区块取心历史最好指标。取心数据统计见表1：

6 结论与认识

1）针对不同地层合理进行钻头选型、优化钻进参数配置极为重要。

2）适当降低转速是十分有必要的，保证下部钻具的稳定性，利于岩心均匀井筒，降低堵心的可能性。

3）从取心操作上，必须严格执行操作规程。在树心、割心等重要环节重点把关，采用合理工艺措施，取心钻进及时根据情况调整钻进参数，注意钻进参数变化，判断好卡心、堵心等情况并及时采取相应措施处理，确保岩心收获率。

4）硬碎地层于树心前处理掉井底碎块对提高收获率及进尺特别有利。

表1 取心数据统计表

参考文献

［1］ 韩正磊.定向井取心技术浅析与应用.西部探矿工程，2013，（6）：75.

Guanzhuang 1 well coring Practice and Theory

Yu Chuan-Dong，Liu Chun-ren

Abstract：Guanzhuang 1 well is an exploration well focused strategy “under the Yangtze breakthrough” East China branch，hopes construction of the exploration wells adjacent to the rear edge of the ancient valley formations-the Mesozoic hydrocarbon potential strike a recessed portion of oil and gas geological data，driven by Yangzi block oil and gas exploration，development，special design coring back 5-6 times，12 times the actual coring，the cumulative footage 68.6m，take heart rate of 100%.Difficulties for Guanzhuang OF WELL different strata coring，combined with the actual drilling process，from construction difficulties coring，coring tool selection，parameter optimization，technical measures and other aspects of analysis，summed up the experience of the block coring，in order to provide an effective reference for subsequent blocks for the construction of wells.

Key words：lower Yangtze block；Coring difficulties；Coring tool selection；Coring technology measures

中图分类号：TE244

文献标志码：A

文章编号：1003–6490（2016）02–0025–03

收稿日期：2016–02–10

作者简介：余川东（1989—），男，四川南充人，助理工程师，主要从事石油钻井工作。