胜利密闭取心技术在渤海油田定向井的现场应用

2020-06-09石磊邱小华秦天宝

石油和化工设备 2020年5期

石磊，邱小华，秦天宝

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

随着渤海油田开发的不断深入，大部分生产井目前均处于水驱油的开发模式，部分生产井的采收率未达到目标要求，因此需要对该区域主力目的层进行取心来检查注水开发效果、储层孔隙度、油水界面及油层水洗等情况，综合分析剩余油饱和度及驱油效率的分布与变化规律。定向井密闭取心作业相较于直井取心，由于其井斜大，割心和岩心收获率是一大挑战。本文从取心工具和取心原理展开研究，通过现场应用论证该技术的实用性。

密闭取心技术是在水基钻井液条件下，采用密闭取心工具与密闭液，使岩心几乎不受钻井液污染的一种特殊取心技术[1]。对渤海油田而言，该技术在探井中的直井中应用较为广泛，但在调整井中的定向井中应用较少，该技术的关键是根据取心地层的软、硬程度选择不同的取心工具，在取心钻进过程中通过控制取心参数来控制割心的成功率[2]。渤海油田埕北区块东营组目的层埋藏浅，砂岩疏松，不易成形，针对该目的层取心岩性特征，选用胜利密闭取心工具Rmb-8100，投球机械加压割心方式，取心钻进采用低钻压、低转速和小排量的取心参数，最终该口井总共取心5趟，取出岩心41.12m，岩心收获率和密闭率都达到了100%，胜利密闭取心技术在埕北区块定向井成功运用，验证了该技术的实用性。

1 胜利密闭取心工具Rmb-8100

1.1 Rmb-8100工具结构

Rmb-8100工具由取心钻头，取心筒，定位接头，加压接头组成。取心钻头上通过剪切销钉连接一个密闭的活塞头，防止下钻过程中密闭液泄露；取心筒由取心外筒、定位接头、取心内筒悬挂总成和衬筒组成，取心外筒直接与取心钻头通过丝扣连接，取心内筒悬挂总成插入取心外筒里面，通过剪切销钉悬挂在定位接头上，取心内筒与割心岩心爪连接，铝合金衬筒插入到取心内筒里面用来灌密闭液和保存岩心；定位接头通过丝扣连接在岩心外筒之上，加压接头通过丝扣连接在定位接头之上，加压接头由可相对滑动的六方杆（投球之前自由伸缩）与六方套及加压中心杆组成[3]。

1.2 Rmb-8100工具参数

Rmb-8100工具的主要结构参数见表1：

表1

2 Rmb-8100工作原理

组合密闭取心钻具平稳下钻至取心深度，取心钻进前接顶驱开泵至取心排量，保证井眼顺畅，缓慢接触井底，加钻压2～3t，使活塞头与取心钻头之间连接的剪切销钉剪断，活塞头收回到岩心衬筒内，取心钻进过程中，密闭液随着岩心不断地进入衬筒里面，密闭液缓慢流出，保证岩心一直被密闭液包围，防止钻井液污染，取心钻进至割心深度时，停顶驱、停泵，上提钻具，在取心钻头不提离井底的前提下将加压接头的六方杆全部拉开，从钻杆分次投入4个47mm的钢球，每个钢球投入间隔时间为3min，待4个钢球全部到达加压中心杆球座之后，缓慢下压钻具，钻具重量通过加压中心杆传递到内筒悬挂总成的加压座上，继续下压8～10t使内筒悬挂总成连接到外筒上的剪切销钉剪断，继续下压钻具，推动内筒继续下行，岩心爪收缩，下压钻具25～28t使岩心爪完全收缩，割断岩心。

3 密闭取心现场施工工艺

渤海油田埕北区块东营组主力目的层密闭取心设计在定向井单筒连续取心，取心深度处设计井斜37°左右，该口定向井密闭取心现场施工流程如下。

（1）取心前作业准备

取心井眼第一趟钻采用常规动力定向钻具钻进，钻进过程中尽量控制轨迹平滑，钻进至取心深度之前增加地质循环，卡准取心层，原则上为了取全目的层的岩心资料，钻进钻具的钻进深度尽量接近目的层但不揭开目的层，本井取心设计需要连续取心5筒，取心作业设计时间7天，为保证连续取心作业中无复杂情况发生，钻进至取心深度后，充分循环，短起下钻，调整钻井液性能，降低钻井液失水小于3ml，含砂量小于0.3%，保证井眼顺畅，井壁稳定。

（2）下钻、取心钻进

钻台组合取心钻具，取心筒内灌满密闭液，连接加压接头、装加压中心杆，下钻过程中每柱钻杆通径，每300m打通一次，下钻过程中遇阻不超过3t（防止与取心钻头连接的活塞头销钉提前剪断），尽量避免用取心钻头划眼下钻，取心钻具下钻至距离井底10m左右，充分循环钻井液，循环过程中根据循环钻井液量加入适当比例的示踪剂，保证失踪剂的含量30～70mg/L，失踪剂的目的是用来检测岩心密闭率，其检验原理是从所取岩心中来测定示踪剂的含量，检测岩心是否受到钻井液的污染以及污染程度。检测示踪剂含量满足要求后，下放钻具接触井底，接触井底之后迅速加钻压2～3t剪切活塞头与取心钻头之间销钉，销钉剪切之后一直到取心作业结束前，钻头不得提离井底，取心钻进过程中尽量保证取心参数平稳，机械钻速稳定，该区块东营目的层取心作业参数钻压3～5t，排量350～600L/min，转速35～60r/min，该作业参数5筒岩心的岩心收获率均为100%。

（3）隔心、起钻、出心作业

取心钻进至割心深度时，停顶驱、停泵，缓慢上提钻具0.5m，此时加压接头的六方杆全部拉开，而钻头又不提离井底，分次投入4个47mm钢球，钢球到位后，缓慢下压钻具10t剪切内筒悬挂总成连接到外筒上的销钉，继续下压钻具至28t使岩心爪收缩，割断岩心，隔心过程中重复3次，保证隔心成功率。割心成功后立即起钻，尽量减少岩心在钻井液中的浸泡时间，保证密闭率，起钻过程中要操作平稳，甲板准备好出心所需的场地和工具，起钻至井口后取心筒平稳地吊至甲板进行出心作业，出心要尽量迅速，按照地质取样的要求切割、冷冻与保存，避免岩心受到污染。埕北区块本次取心作业5筒岩心的密闭率均为100%。