泡沫钻井条件下岩屑取样方法研究

摘 要：介绍了泡沫钻井条件下岩屑取样方法，应用了新的泡沫钻岩屑采样装置，在试验中取得了比较好的效果，解决了岩屑采集中出现的问题，在以后的泡沫钻中能进一步推广应用。

关键词：泡沫钻；岩屑录井

泡沫钻井技术是时下较为先进的欠平衡钻井技术，能减少对油气层的伤害，有效保护油气层；并非常有利于提高低压、低渗储层的油气层发现和成倍的增加单井产量。同时，泡沫钻井在小钻压下能有效地提高机械钻速，为难钻地层提高钻井速度提供了一条有效的新途径。因此，在胜利油田非常规开发水平井Y227-1HF井水平段沙四段纯上亚段砂砾岩油层钻井中被首次采用，在提速提效、油层保护中取得了良好的效果。Y227-1HF井泡沫钻井条件下返出岩屑均呈细颗粒状，岩屑直径一般0.01-1mm，且岩屑均吸附在泡沫之上，很难把岩屑从泡沫上分离出来，这为现场岩屑捞取带来很大困难。

1 泡沫钻井工艺技术流程

泡沫钻井工艺技术流程：是以泡沫基液为工作对象，用空压机对空气先进行初级加压，然后经过增压机增压后的气体再与雾化泵泵出泡沫基液混合，经立管三通进入钻具，泡沫通过钻头时对钻头进行冷却，再通过井口的旋转头（旋转密封），泡沫和钻屑进入排砂管线，最后到岩屑池，完成携带岩屑和消除粉塵的任务，泡沫自然破泡后基液回收到上水池进行再利用。

泡沫钻井施工作业工艺流程图如下：空气→空压机→增压机→雾化泵（基液与气体混合）→立管→钻具→钻头→环空→井口→排砂管→岩屑池→破泡后基液→上水池。

2 泡沫钻井条件下岩屑取样装置改进

2.1原始岩屑取样存在的问题

因为泡沫钻携带岩屑返出时压力较大、速度快，再加上岩屑细小、吸附在泡沫上，在排砂管线出口处采集岩屑样是不现实的，因此针对泡沫钻井的岩屑采集必须在排砂管上焊专门的采样口。

Y227-1HF井在泡沫钻施工前，在排砂管线上焊接了取砂样接口，采用两端开口带阀门控制的纱布袋来取样，一端密封固定接在岩屑采样口上，另一端用绳子捆扎。取样时，将“纱布采样袋”下部扎紧，并置于盛有消泡剂与清水的桶中，打开上端取样阀门，调节其开启程度让泡沫、岩屑缓慢进入袋内，按采样时间先关闭上端阀门，再打开岩屑采样纱袋，取出布袋内岩屑，用砂样盆接住，按顺序排放，晾晒装袋。由于Y227-1HF井泡沫钻返出岩屑呈面粉状、细颗粒状，岩屑直径多小于2mm，且岩屑均吸附在泡沫之上，难以把岩屑从泡沫上分离出来，现场在井段3511m-4434m先后采用长0.6m宽0.4m纱布、长度0.5m周长0.96m纱布袋及长度1m周长0.96m纱布袋来取样，捞取岩屑平均数量为30.5g/包，不能满足X射线元素、地化、定量荧光、碳酸盐含量等分析项目取样要求。同时，在取样时，要关闭阀门，造成岩屑取样不连续。

2.2泡沫钻井液岩屑取样器设计

为了解决Y227-1HF井泡沫钻井条件下岩屑捞取质量不足和取样不连续问题，在现场调研的基础上，使用了泡沫钻井液岩屑取样器（图1）。

设计思路：取样器整体外观为一长方体，箱体为泡沫钻井液缓冲罐，罐顶盖一半可以自由打开与关闭，底座与上面箱体可以分开；取样器核心装置为可调式支架滤网（内部滤网有5种型号： 60目、80目、100目、120目、150目，可以根据需要更换不同目数滤网），用于分离泡沫与岩屑，滤网外侧设计一固定支架，可以轻松取出和放入滤网，分离装置与箱底之间有一支架支撑。取样器左侧下部安装有阀门，用于排放取样器中废液、消泡剂。

泡沫钻井液岩屑取样器操作说明：在岩屑取样器中盛入泡沫消泡剂，用于消除泡沫，并避免泡沫外溢，由阀门控制泡沫、空气与岩屑混合物进入取样器的流量，当泡沫、空气与岩屑混合物进入取样器后，利用滤网将吸附在泡沫上的岩屑分离出来，利用消泡剂消泡，取样时，关闭阀门，打开分离装置，倒出岩屑，晾晒后即可描述和取样。当取样器中废液较多时，可以打开左侧下部阀门排出。

在试验泡沫钻井液岩屑取样器过程中，由于阀门关闭，造成取样不连续。通过如下设计可以解决不连续的问题：在进取样器前管线上安装一个三通，并安装二只阀门，在取样器的另一侧增加一个相同的分离装置，使用二只分离装置轮流来取样，保证岩屑捞取连续性。

3 应用效果

3.1泡沫钻井液气体采集器应用效果

Y227-1HF井自井深4394m之后开始采用泡沫钻气体采集器，在岩性与含油显示级别不变情况下，气测基质整体明显上升，全烃基质由0.082%上升至0.250%，反映泡沫钻气体采集器密闭性要好于简易桶，更能真实反映地下油气显示情况。

3.2泡沫钻井液岩屑取样器应用效果

在Y227-1HF井录井对泡沫钻井液岩屑取样器取样效果进行试验，采用泡沫钻井液岩屑取样器捞取岩屑井段4434m-4534m，捞取岩屑平均质量为174.9g/包，岩屑质量能够满足现场岩屑描述与地化、定量荧光、X射线元素、碳酸盐含量分析样品所需要求，解决了岩屑取样不足的难题，并保证了岩屑录井的连续性。

4 结束语

泡沫钻井液岩屑取样器捞取岩屑质量明显要高于传统纱布袋取岩屑质量，基本解决了泡沫钻井条件下岩屑取样不足和不连续的问题。在实际应用过程中取得了良好的效果，在以后的泡沫钻岩屑录井中能进一步推广应用。

参考文献：

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[2]华学理，佘明军，张建立等. 空气钻井技术对地质录井工作的影响及对策.录井工程，2007，18（1）：5～8

[3]黎赵红，赵道汉.空气钻井条件下的综合录井技术.录井工程，2007，18（2）：9～12

作者简介：

李玉杰（1980—），甘肃省秦安县人，大学本科，工程师。