大直径旋转井壁取心测井技术及临兴气田应用

＊常毓强

（中海油田服务股份有限公司油田技术事业部陆地作业公司 广东 524057）

随着全球石油测井技术的不断发展，各大油田对储层参数信息有了更多、更精确的需求。国外各大测井服务公司也研制出大直径旋转井壁取心仪，例如SLB-XL，BHI-MAX等，几乎垄断国内外大直径旋转取心测井市场。正是基于较大市场需求及国外公司垄断市场的局面，我公司于2012年开始研制MRCT大直径旋转井壁取心仪，并在2016年现场作业成功。MRCT研制及作业的成功，标志着中国测井技术也达到世界先进水平。

1.MRCT井下仪器技术指标

MRCT井下仪器技术指标：耐温150℃，耐压140MPa，最大外径6.14INCH，适用最大、最小井眼分别17INCH、7.5INCH，岩心最大直径38mm、最大长度65mm，一次下井可取岩心30颗，大电机电机额定功率3.5kW、大电机电压范围50VAC-450VAC，供电电源电压380V、频率50Hz、功率12kW以上，电缆长度小于7000m。

2.MRCT井下仪器优点

MRCT井下仪器具有双动力系统、钻头动力强劲、能够很好保证井下仪器的安全。较常规取心设备新增插入隔片，用于区分岩心、且能够测量岩心长度。MRCT钻头钻进力、旋转速度可独立调节、地层适应能力强，能够全面监测并控制井下仪器取心状态及取心过程。MRCT井下仪器采用模块化结构设计、可靠性提高、同时方便维保，极大提高了现场作业时效。

3.MRCT井下仪器操作

（1）设备连接。连接取心仪岩心筒、液压节、电子线路，张力短节、供电短节和注油马笼头，电缆，滑环，滑环线，地面面板，并接好地线。

（2）加通讯电压检查设备。启动发电机，开启控制面板外接总电源，打开面板供电电源开关，仪器加电建立通讯，观察仪器通讯状况。

（3）小电机电源面板开关供电。设定限流1.2A,监测屏显小电机转速3000rpm左右。调节旋钮输出电压（350V，电流控制在1A左右），通过控制面板向井下驱动小电机运转。

（4）隔片插入。监测隔片压力变化到400左右，表明隔片插入状态正常。

（5）大电机电源面板供电。设定限流7A，调节旋钮输出电压，屏显缆头电压300～400V，调整电机转速在2800rpm左右，电流控制＜6.5A，通过控制面板向井下驱动大电机运转。

（6）校深。仪器串下放到取心段下50m，上测记录自然伽马曲线。与完井测井资料自然伽玛曲线对比，校准深度。校深完毕，仪器温度达到要求，开始取心。

（7）开推靠臂。推靠开关置于“开”，监测屏显推靠压力值增加并稳定到3500（3200PSI）左右，推靠位移进度条及位移值增加到定值（8.5井眼大概值355左右），说明仪器推靠到位。

（8）钻取岩心。启动液压马达，选择合适“钻进压力挡”钻进，接触地层后，当钻头接触到岩层后，大电机电流会马上增加，此时密切关注电流变化，直至钻进到位。

（9）折心和钻退：钻进位移到位后，停“马达”，钻进位移值增加到最大值，即折心到位，这时岩心折断。钻进开关切换到钻退档位，采用系统压力钻退，观察钻进位移传感器，钻退到位即可。

（10）推心伸出、推心收回。在高速状态，打开推心开关，当前进到推心位移300左右时，调低小电机电压到100V左右，直至屏显推心到位；记录岩心数量及岩心长度。再增加小电机电压到350V，高速档位，快速收回推心杆。

（11）推靠开关切换到收推靠位置，调高小电机电压到350V，小泵压力传感器屏显2200PSI以上时，推靠臂收回到位。

4.MRCT操作安全提示

（1）井下仪器总重量868kg，实验室内对仪器进行搬运请使用仪器搬运小车，避免人员受到伤害，在搬运过程中，注意避免伤害取心短节液压管路。（2）仪器在运转过程中，液压马达高速运转（≥2300r/m），严禁接触液压马达和钻头。（3）仪器在运转过程，在机械节各功能动作的测试中，严禁用手接触机械节内各机械部件。（4）仪器正常运转后局部电压较高（GR高压电路约1600VDC、外接供电380VAC、液压节电机供电850V以上），严禁在带电状态下对仪器进行拆卸操作并避免与高压部位接触。（5）仪器总重量达到868kg，最大长度在搬运和装车过程中需要采用仪器搬运小车和吊车。（6）在运输前需要对仪器各护帽处密封圈进行检查并检查护帽是否安装到位，做好防潮工作。（7）仪器在运输前需要对电路各器件和螺丝等进行紧固并涂RTV防止器件颠簸后松动。（8）电子节在装车运输时需要进行减震处理（可以在间隙使用橡胶材质进行隔离减震）。（9）机械液压节在装车运输时，应避免对机械液压节相关管线的碰撞和挤压。（10）仪器使用跨接线连接运转中，严禁人员跨越和碰撞，同时注意跨接线防水防潮。（11）拆卸后的岩心桶，放置安全位置，避免岩心桶受到磕碰和挤压等外力作用。（12）地面模拟取心时，安装模拟取心装置检查合适否，避免钻取到模拟取心装置外壳；模拟取心过程中，注意浇水降温，避免钻头无降温和润滑条件下直接钻取岩石。（13）安装岩心桶测试时，注意安装到位，螺钉拧紧。（14）隔片筒安装到位，隔片按照编号装入，螺钉拧紧。（15）对仪器进行搬运时必须带好两端护帽，防止接头和密封部位受到损伤。（16）仪器在下井作业前应对各功能进行仔细检查避免由于仪器故障导致作业失败，重点做好推靠臂、钻进功能测试，隔片插入功能测试，岩心开关测试、防止下井后推靠臂不能收回或钻头不能收回导致遇卡。（17）仪器下井作业前应对蓄能器功能进行反复测试，防止意外情况下蓄能器失灵导致不能将推靠臂收回遇卡。（18）仪器机械液压节在下井作业前应对各紧固螺钉进行检查，防止下井后松动。（19）作业完成后仪器出井时应及时对仪器外部泥浆等带有腐蚀性物质进行清除，避免其对仪器的腐蚀。同时及时将平衡节内部残余的泥浆排出，防止腐蚀液压活塞等机械部件。（20）仪器在下井作业时上提下放速度应进行严格控制，套管内上提下放速度不应超过70m/min，裸眼段不应超过50m/min。（21）仪器在作业过程中应根据井况、泥浆状况严格控制在每个取心点的停留时间，防止电缆吸附卡。

5.常见故障排查

(1)影响收获岩心的因素

①井径不规则，无法取到岩心。②地层松软时，钻取岩心不成型，无法收获完整的岩心。③把“马达”开关置于“停”的时机没有掌握好，造成折心过早或过晚均不能把岩心折断，应重新钻取岩心。④由于钻头卡簧磨损严重，无法抱紧岩心，虽岩心被折断，收回钻头时岩心仍留在井壁中。⑤折心后，液压马达不能完全收回至原位或收回到原位后推心时“心长”显示不变化，说明岩心有“蘑菇头”（即岩心外露出部分直径大于钻头内径），应采用使钻头旋转着再向井壁钻进一次，磨掉“蘑菇头”。

(2)钻头卡钻的原因及排除

①取心过程中发生卡钻时的处理在钻取岩心的过程中发生卡钻后，首先要设法使钻头旋转，然后再使钻头退出井壁。如果钻头无法退出，需要将液压马达上的滑块拉断时，首先应将蓄能器充满油，然后关闭电机电源，将“推靠”开关置于“收”，“钻头”开关置于“退”。在电缆滚筒上做出明显的观察记号后，根据井深情况活动电缆，方法是按下井电缆长度每1000m上提0.3m，然后立即下放0.6m，同时密切注视钻头位置的显示，观察钻头是否退出，如果无效可反复两次。如果仍无效，可按每1000m上提0.5m后立即下放1m活动电缆。反复两次后如果仍无效，可按每1000m上提1m后立即下放2m活动电缆。在活动电缆过程中和拉断液压马达上的滑块后，禁止启动液压马达。

②在渗透性好，地层厚度又比较大的位置取心，操作要迅速，尽量减少取心时间，以免造成吸附性卡钻。

③钻头在钻进过程速度慢，欲退不能退回原位，从地面控制面板上观察液压系统工作正常，说明导轨内有较硬的砂粒阻挡，应将钻头旋转着进退数次收回液压马达；如仍不能退回，应将“钻头”开关置于“退”，用液压马达快速退回到冲力把砂粒挤碎，使液压马达收回原位；如果“钻进位置”显示器的读数为175以内不能完全退回时，说明液压马达基本收回至外壳内，断掉高压电源，把“推靠”开关置于“收”。以较低速把仪器提出井口（注意上提过程中不允许下放仪器）；在地面通电寻找并取出砂粒，继续下井取心。

④钻进取心过程中，发现电流突然增大，应立即将“钻头”开关置于“停”，如果电流仍不下降，再将“钻进开关”开关置于“退”，观察“钻进位置”显示数字，没有变化说明已卡钻，其原因多是推靠臂没有推靠牢稳，钻进过程中仪器受振动而产生位移，导致钻头无法垂直井壁继续钻入，严重时钻头不能旋转，这时应提升小电机电压，使系统压力进行退回、高速、蓄能器打开，如果仍然不行，保持这种状态，在电缆上做好标记按下表活动电缆，使下井仪器在原位上下微动。

⑤在取心过程中，如果“大电机电流”突然超过正常钻进电流值0.3A时，说明钻头即将遇卡，应使钻头退出井壁，重新钻取岩心。

⑥在取心地层较厚、渗透性好的井段取心时，应尽量减少仪器在取心段停留时间，以免发生吸附性粘卡。

⑦当发现“大电机驱动板温度”显示异常，应立即停钻，收回钻头和推靠臂，将下井仪器提到地面、排除故障后方可继续下井取心。

⑧当地层岩性坚硬或井液粘度大，钻进速度较慢时，可使钻头旋转着进退、反复多次钻取岩心。

6.临兴区块MRCT测井操作浅析

（1）把取心筒从机械节中慢慢取出，避免储心筒倒立。

（2）找一个比较平的宽敞地方，铺上纸，从取心筒的下端把岩心小心倒出，避免顺序错乱。

（3）用纸把岩心表面擦干净，在擦时不要太用力，只需表面擦干就可以了。

（4）根据取心作业记录，用准备好的岩心盒，按顺序摆放好。

（5）检查确保顺序正确，依次把岩心放入对应岩心盒，岩心盒记录标记的位置应确保标记不会擦掉。

7.临兴区块MRCT测井操作浅析

（1）临兴区块液压油选择：临兴区块井深在3000m以内，井底温度约65℃，因此根据不同测井井段，选择SHC624，SHC626两种液压油。

（2）取心井段在1000-2500m，选择SHC626液压油，最佳工作状态在80-90℃。

（3）取心井段在0-1000m，选择SHC624液压油，最佳工作温度在60-80℃。

（4）临兴区块取心段岩取心难以程度预判及取心点顺序选择。

（5）临兴区块取心点岩性大致可分为：泥岩，细砂岩，中砂岩，粗砂岩，灰岩，白云岩，含砾砂岩（多位于上古生界山西组及上石盒子组）。

（6）取心难易程度大致排序为（由难至易）：含砾粗砂岩，白云岩，粗砂岩，中砂岩，细砂岩，泥岩。

（7）取心点顺序选择（由易到难）：泥岩，细砂岩，中砂岩，粗砂岩，白云岩，含砾粗砂岩。

（8）临兴区块避免卡钻措施及操作要点：

①选择合适的钻进速度，一般每颗心取心时间不小于3min。钻进速度过快易造成卡钻。

②绞车操作员确保每个取心点取心过程中，绞车处于刹车状态，电缆保持静止。

③如钻遇含砾粗砂岩等钻取时间较长的岩心，应将每个钻进过程分段钻退回空转，导出砂砾岩屑，预防因砂砾岩屑过多卡钻。

④取心过程中密切关注大泵压力，若大泵压力异常增大，立即钻退，重新定位取心。

8.结论

MRCT大直径岩心旋转井壁取心仪所取岩心较传统取心仪所取岩心直井更大、长度更长，可满足岩心样品测试要求，可靠性强，可替代石油天然气勘探井钻井取心，极大提高钻井时效，为勘探开发提质增效。该仪器在临兴区块已顺利完成20余口井作业，岩心收获率、合格率、测井时效均满足客户需求，现场应用效果较好。大直径取心仪作为石油测井行业重要的测井系列，也在不断进步，尤其是电动取心仪、取心测压一体化仪的成功应用，极大提高拓宽取心仪适用范围，并进一步在作业时效方面为客户分担压力。MRCT大直径岩心旋转井壁取心仪的成功应用，标志着国内大直径取心测井系列已经达到国际先进水平。同时，业内也对密闭取心这项技术也有迫切的需求，下一步可在密闭取心方向做进一步探索，形成较完整的测井服务链。目前还需加快培养一批操作、仪修工程师，以满足各大油田对大直径岩心旋转井壁取心测井服务的需求。