复杂破碎地层双筒连续取心技术及应用

侯绩斌

（中海油服钻井事业部，河北 燕郊 065201）

0 引言

在地质情况复杂井段的钻井取心通常采取单筒取心，而双筒连续取心技术适用于井眼状况比较良好的井段[1]。M油田F区块某井要求连续取心309 m，该区块盐下Asmari 及 Mishrif 储层属于盐下裂缝性灰岩油藏，岩性、非均质性较强，地层可钻性差；井壁不稳定，易掉块卡钻；裂缝性灰岩井段的漏失压力低，易漏失。已钻井Ф209.55 mm井段曾经多次发生井漏及卡钻等复杂情况。综合考虑井下情况和经济效益，对比选用单趟钻双筒连续取心技术，制定针对性技术措施，本井最终成功连续取心十九次，总进尺309 m，岩心总长307.47 m，平均收获率99.50%。

1 取心作业难点

（1）该井位于扎格罗斯褶皱带上，受构造应力影响较大，地质状况复杂；Asmari 及 Mishrif 油藏储层岩性、非均质性较强，地层裂缝发育，易造成堵心磨心；储层段岩性破碎、岩心成柱性差，易造成堵心、磨心，影响取心收获率。

（2）井壁极不稳定，裸眼段长，作业期间井壁掉块一直存在，易发生卡钻复杂情况。该区块正常钻进期间，频繁发生井壁掉块卡钻复杂情况，多口井发生钻进期间接立柱前倒划眼卡钻事故，处理周期较长；其中一口井采用单趟钻三筒取心，取心结束割心时发生卡钻，处理较为困难。

（3）该区块井段压力窗口较窄，钻进期间多次发生井漏复杂情况，处理井漏耗费大量时间和材料，影响取心工作的正常进行。

（4）该井要求深部地层连续取心309 m，取心层位埋藏深，位于3 000 m以下，地层可钻性差，取心机械钻速低。

（5）下部地层岩性为灰岩和白云岩，根据已钻井经验，灰岩取心收获率均较低，基本在50%左右，石油行业标准要求不低于70%，收获率难达到要求；采用单趟钻单筒取心，收获率可以提高，起下钻占了大部分时间，时效低；采用单趟钻三筒取心，取心筒扶正器多，易发生卡钻，同时收获率无法保证。

因此，鉴于以上技术难点，本井通过对该区块地层结构特点及已钻井情况的分析，采用符合实际情况的单趟钻双筒连续取心技术，并配以优化的取心技术措施完成了该井的取心作业。

2 取心技术措施

2.1 取心工具选择

选用高强度上提自锁式取心工具保形取心，内筒采用高强度铝合金内筒（如图1所示）。

图1 高强度保形取心工具完整图

2.1.1 工具特点

（1）高强度取心工具是石油天然气钻井作业中应用最广泛的一种钻井取心技术，适用于各类中软至极硬地层、破碎地层及高温高压力体系的地层的钻井取心作业。

（2）采用高强度厚壁无缝钢管作外筒，强度高、刚性好，有利于提高岩心收获率、单筒进尺和延长取心钻头使用寿命。

2.1.2 取心工具主要技术参数

（1）钻头Ф208 mm（外径），Ф101 mm（内径）；

（2）外岩心筒Ф172 mm（外径），Ф136 mm（内径）；

（3）内岩心筒Ф127 mm（外径），Ф108 mm（内径）；

（4）外岩心筒扶正器Ф206 mm；

（5）岩心爪Ф101 mm（内径）；

（6）内外岩心筒组的轴向间隙为8～13 mm；

2.2 取心钻头选择

根据伊拉克M油田Ф209.55 mm井段取心层位白云岩可钻性差、破碎带灰岩易掉块等特点，为防止在起下钻及取心过程中由于井壁的灰岩掉块脱落而卡钻，采用主切削齿为13 mmPDC片、具有倒划眼功能的PDC取心钻头（如图2所示）。

图2 PDC取心钻头

2.3 取心钻具组合

取心钻具组合遵循既保证下部钻具组合能够提供足够钻压，取心筒不弯曲，同时又不会因为钻具刚性太强导致井下复杂情况。因此扶正器的加放极为关键，既要保证工具的稳定性，又要考虑扶正器的加放引起井下复杂情况的概率。本井上部井段3 000 m左右采用正常加扶正器，下部井段4 000 m左右考虑不使用扶正器。

2.4 取心方式

第一趟取心采用单筒取心，在确定地层的基本特征后，如岩心成柱性好，胶结性佳，则采取单趟钻双筒连续取心方式。根据井况最终采取连续取心三趟进行一次扩眼作业。

2.5 取心钻井液

由于取心作业，排量较小，因此，需增强携岩性来提高井眼清洁能力。同时提高封堵性能，在防漏情况下，缓慢提高钻井液比重保证井壁稳定。本井采用具有强封堵性及强抑制性的储层钻开液，作业期间维持钻井液性能稳定。

钻井液性能：密度1.30 g/cm3、粘度60 s、屈服值11 Pa、API失水2.4 mL、含砂量0.1%、固相含量6%。

2.6 取心前井眼准备

取心作业前一趟起钻前，调整好泥浆性能并进行充分循环清除井底沉砂，确保井眼清洁。对于阻卡井段，进行短起下钻，必要时进行通井，确保井眼畅通。

2.7 取心程序

工具检查准备——井口工具组装——井口检查——下钻——循环(清洁井底)——树心钻进——取心钻进——割心——起钻——出心——检查组装下一趟工具，期间岩心丈量分析。

2.7.1 树心

开泵转动钻具情况下，校对指重表，缓慢下放钻具到井底试转，轻压慢转后，树心参数：钻压1～2 t，转速40 r/min，排量800 L/min。树心是取心顺利与否的关键，要求送钻均匀，钻进0.3～0.5 m，让顶部岩心形成“和尚头”，方可正常加压钻进。

2.7.2 取心钻进参数

（1）根据岩石的硬度与可钻性、钻头类型和钻具结构、强度来选择合适钻压。本井钻压控制在4～6 t，ROP较为理想。钻进时平稳加钻压，特别是遇到疏松地层时，防止堵心。

（2）使用低转速，保护岩心，减少岩心筒的离心力，转速推荐为40～60 r/min。

（3）钻井液排量不易高，防止冲散岩心以致堵心。排量的大小以能够满足清洁井底和冷却钻头为前提，本井取心排量范围800～1 000 L/min[2]。

2.7.3 割心

（1）进尺满足要求准备割心时，刹住刹把恢复一下钻压，待扭矩泵压平稳后，提高排量冲洗井底，停顶驱，不停泵，缓慢上提钻具，注意观察指重表显示，一般悬重增加5 t左右又立即消除，证明岩心割断，下放至原悬重，开顶驱，倒划出新井眼；

（2）若增加悬重5 t 稳住不降，停止上提钻具则将钻具放回原悬重，继续上提并增加上提吨位，仍稳住不降，保持岩心受拉状态，开顶驱，转速60 r/min，磨岩心3～5 min，停顶驱后缓慢上提钻具割断岩心。

2.7.4 起钻和出心

（1）割心后，倒划眼上提至老井眼； （2）起钻操作要平稳，不猛刹、猛顿，用液压大钳卸扣，防止甩掉岩心；（4）盖好井口，防止井下落物；（5）出完心，检查、保养取心筒、轴承及岩心爪等易损件。

3 应用效果

本井在Asmari 层连续取心175.4 m，在Mishrif层连续取心133.6 m。取心总进:309 m，芯长307.47 m，收获率99.50%，平均机械钻速1.45 m/hr。

4 结语

（1）单趟钻双筒连续取心在伊拉克M油田的成功应用，为该区块及后续类似灰岩地层取心积累了宝贵经验。（2）单趟钻双筒连续取心的成功实施，与单趟钻单筒取心相比节约起下钻时间，提高时效，同时避免单趟钻三筒连续取心作业易发生卡钻的风险。（3）上部3 000 m左右井段取心可用常规组合（取心筒上加扶正器），下部4 000 m左右井段取心可考虑不加扶正器，以降低卡钻风险。（4）下部4 000 m左右井段取心作业割心时，采取提高排量冲洗井底，停顶驱不停泵，割心结束后，开顶驱，倒划出新井眼的方式降低卡钻的风险。（5）在井筒状况允许情况下，可考虑单趟钻三筒连续取心以提高作业时效，节约成本[3]。