摘要：密闭取心工艺能够准确真实的获取地层岩性、含油、水、气饱和度的一种方法，可为计算油田储量、制定合理的开采开发方案提供可靠的依据。本文针对实际取心作业经验，并比较前期取心作业，对疏松地层的取心工艺和技术措施改进进行介绍。
关键词：密闭取心技术；疏松地层；成功应用
密闭取心是通过专用密闭取心工具和密闭液的共同作用来实现的一种特殊钻井取心工艺，为评价油田开采效果，研究和检查地下油水分布规律，确定油层残余油分布特点及油层注水后岩性、物性所发生的变化，为研究某油藏剩余油情况，对地下的储层进行相对渗透率、剩余油饱和度等物性研究，从而为油田开发调整方案提供可靠的依据。下面以某工程新381密闭取心设计为例来介绍：
一、密闭取心工艺
1结构原理
它是由取心钻头、岩心筒组合、密封活塞、加压接头四大部分组成，取心钻头连接在外筒之下，内、外筒组合组成岩心筒组合，外筒组合包括外筒和定位接头，内筒组合包括岩心爪、岩心爪短节、内筒和悬挂总成，内筒中装有一铝合金衬筒。内筒组合通过销钉、销套固定在定位接头销孔处，密封活塞通过销钉固定在取心钻头进口外，内筒与钻头的配合面上装有密封圈，内筒在井口灌满密闭液，加压接头连接在定位接头之上，它是由能相对滑动的外六方杆和内六方杆以及加压中心杆组成。取心钻进前，密封活塞首先接触井底，加钻压剪断密封活塞的固定销钉，钻头接触井底，并迫使密封活塞完全进入钻头，此时内筒的密闭液开始逐渐被挤出，在井底形成保护区，随着岩心的形成和增长，密封活塞也自然被推着上行，同时由于内筒上端是密封的，内筒的密闭液就只能通过岩心与衬筒的环形间隙不断向下等体积被排出，并连续不断地、均匀地涂抹在岩心柱表面上，形成保护膜，从而达到保护岩心柱免遭泥浆污染的目的。取心钻进时，加压接头六方柱合拢，并传递钻压和扭矩。钻进结束后，加压六方杆被拉开，投加压钢球到位，然后，下放钻具，钻具重量通过钢球传递给加压中心杆，并直达内筒悬挂销钉，进而剪断销钉，内筒下行，推着岩心爪沿钻头内锥面收缩，并割断抱住岩心，达到疏松地层密闭取心的目的。
2结构特点
采用“三筒三动”整体组合方式，即在取心内筒中又增加了保形衬筒，将密闭与保形技术有机地结合为一体。
采用密闭结构，内筒中充满密闭液体以实现进筒后的岩心不被泥浆污染。
采用球悬挂、机械加压割心方式，以实现全封闭岩心爪的割心功能，使疏松的岩心进筒后在起钻过程中不漏不掉。
采用新型的低污染钻头结构，有效地防止泥浆射流对岩心的冲刷，有利于提高收获率和密闭率。
取心钻头外径Φ215.9mm，岩心直径Φ100mm，一方面可以使用常规的Φ215.9mm井眼取心作业，另一方面岩心柱可以满足钻孔取资料的要求。
3井眼准备
钻进至取心层位前泥浆性能调整到要求API失水，满足密闭取心要求。
钻进至取心层位，循环，短起至老井眼，下钻通井到底，循环调整泥浆性能，同时加入示踪剂，循环均匀，保证取心前最后一趟钻起钻畅通无阻，若有阻挂，重新通井。
循环调整泥浆性能期间，按规定数量均匀地向泥浆中加入示踪剂，循环均匀且含量达到设计要求，经示踪剂工程师测试浓度符合要求后方可起钻进行密闭取心作业。
二、现场应用
1工具、设备检查
工具型号MB178×115；要求工具的密封性好，岩心进筒容易。
密闭液：油基密闭液。
示踪剂：酚酞
取心钻头：针对该井的岩性，选择PDC钻头。
取心钻具组合：取心钻头+密闭取心工具+158.75mmDC×3柱+127mmDp。
内外筒无变形，无裂纹，螺纹和密封槽完好，岩心筒内清洁，直线度不超过总长度的0.2％。钻头内出刃均匀完好，直径和固定活塞销钉孔位置符合图纸要求，内腔密封部位光洁。岩爪无变形，尺寸符合图样要求，放在缩径套内转动灵活，不碰活塞体。下活塞尺寸符合图样要求，放入钻头岩心入口处便于固定活塞销钉并密封，上活塞尺寸符合图样要求，能顺利旋入分水接头内并密封。钻井液滤失量要小，中压滤失量不大于2-3ml。在取心前按资料部门要求，在钻井液中加入示踪剂酚酞且循环均匀。密闭液的质量符合（Q/SH10250116-2004）的标准要求。在冬季施工时密闭液需保持温度在210C以上，便于顺利装筒。设备和仪表运转良好，工作正常。井场应备有拆装取心工具链钳、3-5m左右的短钻杆2根、
50-70mm焊接管6米两根，岩心出筒用。
2有下列情况之一不准下密闭取心工具
井下有阻卡掉块，井底有落物和漏失等复杂情况。钻井液性能不符合要求和数量不足。岗位人员对取心工具结构、性能不了解，未贯彻取心措施。设备和仪表故障未排除。取心工具装配质量不合格。密闭液质量不合格。对上筒岩心收获率低或岩心密闭率低未分析原因和未制订有效措施。
3下钻
密闭取心工具必须用大钩和气葫芦抬上钻台，钻台上应设栏绳，防止碰断活塞销钉。外筒上所有螺纹，用大钳紧扣，紧扣扭矩2200—2950N•m。密闭取心工具坐在井口后，内筒应灌满密闭液，然后将上活塞螺纹上紧方可下钻。取心工具下井控制下钻速度在（25—30）m/min左右，严禁猛放、猛刹和硬压。下钻遇阻不得超过50KN，禁止划眼下放密闭取心工具。钻头离井底9m开泵循环钻井液，清洗井底。钻井液调整好后，经化验部门同意方可取心钻进。钻进前在方钻杆上划好到底方入记号，清洗井底，加80-100KN的钻压剪断活塞销钉后上提钻具到原悬重，开始取心钻进。
4取心钻进
取心必须由司钻操作，启动转盘平稳、送钻均匀、控制蹩跳钻，在设计钻井参数允许范围内，司钻可根据井下情况调整。开始取心钻进时先树心加压10-20KN，转速50--60n/min，钻进0.3m后，慢慢增加至设计钻压。
取心钻进参数：PDC取心钻头，钻压20-50KN；转速55-65r/min；排量泥岩22-23l/s，疏松砂岩为18-20l/s。
取心钻进中尽量避免停泵、停钻。若需要停钻时应先停转盘后停泵。
5取心钻进常见的堵心，磨心现象
井底沉砂清洗不干净；钻压忽大忽小；振动筛处捞不到砂样；泵压突然升高；钻时突然变慢；
6堵心磨心予防措施
井底沉砂清洗干净；送钻均匀，防止溜钻；膨胀性泥岩，钻进快，岩心粗，应控制送钻速度；控制破碎地层单筒进尺长度；地层岩性予告及时准确；每取心钻进0.25m记钻时一次。
7散碎地层提高收获率措施
掌握散碎地层岩性，了解地层的散碎程度。优选钻头和钻进参数提高机械钻速，减少岩石与钻井液接触时间。工具改进，强化抓心机构的成功率。工具密封，禁止钻井液进入。正式取心前试取一筒，掌握地层特性。
8割心
根据地质预告与钻时快慢尽可能选在泥岩段割心。疏松地层在割心时，停转盘后可直接上提，但上提高度不超过0.5m，放置井底看是否遇阻，以每次多上提1米，经多次上提下放，若不遇阻说明割心成功。停钻后直接割心停转盘可直接上提，但注意上提拉力不要超过200KN。若割不断可采取反复上提、转动等措施，直至割断。下放试探余心钻头距井底0.3m左右，防止顶松岩心。
9起钻
操作平稳，不要猛刹猛放。使用液压动力钳卸扣。起钻过程中连续向井内灌满钻井液，取心工具起出井口后，立即盖好井口，防止掉心和落物。用B型大钳将钻头松扣，并用大钩和气动绞车将取心工具抬放到钻杆架上。气层密闭取心，应使用泄压上活塞，工具做转盘后，将上活塞泄压丝堵打开放掉内筒压力后，再松开钻头螺纹，将工具抬下钻台。
10岩心出筒
取心工具放在场地后，应立即出岩心。岩心出筒过程中如遇雨、雪天气，应有防护措施，防止岩心接触雨水。卸上活塞和钻头时工具正前、后方不准站人，顶岩心时应缓慢顶出，整理好出筒岩心，做好丈量记录。如分层段取心，每段在计算岩心收获率时，应减去岩心抓以下进尺长度。
结论
该区块取心参数建议小排量减小对松散地层的冲刷，低钻压控制机械钻速使岩心顺利进筒，低转速减小钻柱的振动来保证岩心收获率。该疏松地层使用刮刀取心钻头效果良好，机械钻速较快而且从未发生泥包，建议后续继续延用。通过对密闭取心工具修改及钻具组合的优化，消除疏松地层堵心现象，提高取心钻具的稳定性和密闭液流道的通畅性。
参考文献：
[1] 李佩武。密闭取心技术在超深井元坝123井应用[J].钻采工艺，2016，39（6）。
[2] 裴学良。胜利松软地层密闭取芯技术在吉1井的应用[J].西部探矿工程，2012，（4）。
论文作者:陈立坡
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
标签：岩心论文; 钻头论文; 地层论文; 活塞论文; 工具论文; 销钉论文; 井底论文; 《基层建设》2018年第30期论文;