国外松软地层取心技术浅谈
胜利松软地层密闭取心技术在盘2—检1井的应用
胜利松软地层密闭取心技术在盘2—检1井的应用介绍了胜利油田Rmb-8100密闭取心工具及工艺技术在胜利临盘油区盘2-检1井的现场应用情况。
在该井的取心作业过程中，通过采取一系列技术措施，选择合适的密闭取心工具、取心钻头，采用油基密闭液，优化钻井参数，在沙三段砂岩中密闭取心进尺75.45m，心长73.54m，收获率97.5%，密闭率83.08%，创造了临盘油区浅层松软地层密闭取心最好成绩。
标签：密闭取心；取心工具；取心收获率；现场应用随着油田开发期的不断延长，注水、注聚合物、注气等增油措施的实施和主力油田采出程度的日益增加，地下情况发生了很大变化，地层疏松、胶结性差、孔隙度大、渗透率高。
目前地层综合含水，渗透率和压降均居高值，多数油田综合含水高达95%以上。
采用原有的常规取心方式已不能获得理想的取心效果。
为此，胜利石油管理局钻井工艺研究院研制开发了适应浅井上部松软地层且能保持岩心原始形状的新型取心技术——松软地层保形密闭取心技术，为高含水、高渗透率及特疏松地层获取准确的油层特性参数资料，提供了技术保障。
密闭取心作业能够在岩心形成过程中用密闭液把岩心保护起来，避免岩心受钻井液滤液的浸泡和污染。
密闭取心所取得的地质资料能够客观真实地反映地层情况，能够准确地取得地层油水饱和度、孔隙度、气体渗透率等物性参数，为计算油气藏储量，制定开采开发方案提供可靠的依据[1]。
盘2-检1井是中石化西南石油局临盘钻井分公司在盘河断块区的西北部，临邑大断层的上升盘施工的重点密闭取心井。
取心层段沙三段地层岩性松散、钻遇夹层较多易发生堵心，取心难度大。
通过工具优选、参数优化、钻井液体系、密闭液体系优选和相应的技术措施，全井密闭取心进尺75.45m，心长73.54m，收获率97.5%，密闭率83.08%，使该井密闭取心作业得以顺利完成。
取心指标达到本地区密闭取心最好水平，为该区块稠油油藏方案编制以及油层的开采提供了直接依据。
1 盘2-检1井概况盘2-检1井位于山东省德州市昌邑县境内，是胜利油田分公司临盘采油厂、胜利油田分公司地质科学研究院联合布置临盘油田盘2-26块沙三段的一口重點密闭取心井。
在松散、缩经地层使用SA75绳索取心钻具加大钻头的实践和效果
在松散、缩经地层使用SA75绳索取心钻具加大钻头的实践和效果【摘要】针对第三系煤田地质勘探中地层松散，易坍塌、掉快、缩径的问题，利用SA75绳索取心钻进技术并将钻头、扩孔器加大，再通过相应的技术措施，取得了质量高、效率高、效益好的成果。
【关键词】勘探;松散;缩径;采取率;钻头加大0.概述2009年-2010年，我单位在黑龙江省东部进行煤田勘探。
该矿区地层属第三系地层，岩石胶结松散、易坍塌、掉块、缩径，孔壁极不稳定，地层较为复杂，施工难度大，风险高，钻探成孔难、取心难、测井难。
尽管如此，经过研究论证，并进行周密准备和精心施工，终以优质高效完成了项目施工，满足了各项指标。
取得了较好的技术经济效果。
1.矿区及地层情况本勘探区为第三系地层，主要由泥岩、粉砂质泥岩、砂岩、粉砂及细砂岩、砂砾岩、煤等组成，属弱胶结或半胶结、代成岩。
岩石松软，胶结疏松。
2.钻孔设计及技术要求我们施工的ZK0506钻孔,设计孔深1000m,终孔直径不小于75mm,直径钻进。
要求岩(矿)心采取率:岩心采取率不低于65%,煤心采取率不低于75%。
钻孔弯曲度:每钻进100m测顶角一次,顶角每百米间距内不超过2°。
3.钻探工艺选择经过考察当时正在施工的2台钻机的施工情况,其钻探工艺是采用直径91mm普通双管钻进,因环状间隙大,既可用浓泥浆护壁防坍塌,防掉块,防缩径,又可以更有效地处理缩径。
不足的是岩(矿)心采取率低,岩(矿)心完整度差,很少见柱状岩心,达不到相关质量要求。
另外由于普双钻进上钻频繁,对钻孔孔壁稳定不利.综合上述各方面因素,我们决定选择SA75+5,绳索取心钻探工艺,即采用SA75绳索取心钻杆,钻具,而只是将钻头,扩孔器就扩大至81mm,这样既可以利用绳索取心钻进的效果好,成孔效果好,以及高效率,又可因增大了环状间隙而采用浓泥浆进而有效地预防钻孔坍塌,掉块,缩径,也可以说这种钻探工艺是采取了普通双管钻进和绳索取心钻进的长处,而同时克服了它们的不足。
松散软及破碎地层绳索取心钻具的研制
松散软及破碎地层绳索取心钻具的研制绳索取心钻进方法以其独特的优越性被广泛应用于勘察钻探取样的多个领域,多年来取得了很好的社会和经济效益。
但随着勘察钻探领域的不断扩大,取心地层的复杂多变,传统的绳索取心钻具只能保证在较坚硬和岩性较好的地层中钻进时获得高岩心采取率,而对于松散软及破碎地层却很难达到取心的要求,甚至不能采取岩心。
虽然配合半合管、三层管和超前管使用,能够改善其取心效果,但并不能根本解决松散软及破碎地层取心的难题。
究其根本原因,在于其卡心装置难以将进入岩心内管的岩心完好地封堵起来,在提钻的过程中往往出现严重的丢心现象,致使采取率大打折扣。
本文针对湖泊相松散软地层科学钻探取样和汶川地震断裂带科学钻探取样两个亟待解决的科钻取样难题,结合传统S系列绳索取心钻具和压卡式取心钻具的工作原理,吸纳其各自的优点,融合进新的机构形式,研制出一套能够在松散软及破碎地层获得符合科学钻探取心要求的新型绳索取心钻具。
S系列绳索取心钻具是固体矿产地质勘探中主要的取心工具,其机构形式和钻进工艺已十分成熟,在较坚硬和岩性较好的地层中能够达到很好的取心效果,但其卡心机构不适应于松散软及破碎地层,如果将其卡簧式卡心装置替换成压卡式的岩心爪卡心形式,将会很大程度上提高其对复杂地层的适应性。
投球压卡式绳索取心钻具将岩心爪引入绳索取心钻具代替传统的卡簧式卡心方法,实现投球压卡卡取岩心;以球悬挂机构代替传统绳索取心机构中的弹卡定位机构,实现球悬挂和定位双重作用;同时融入半合管或塑料三层衬管,以减小岩心进入内管时的摩擦力,防止岩心堵塞事故发生,便于提出地面后对岩心进行分样和运输保存。
投球压卡式绳索取心钻具的研制成功将从根本上解决松散软及破碎地层中的取心难题。
实现投球压卡绳索取心,既满足松散软及破碎地层中科学钻探的取心要求,又能保证其取心钻进的工作效率和经济效益。
松散地层取心回次长度的优化
②钻头。钻头结构对松散地层取心的影 响主要在 钻 头 的质 量 、 结 构 和 选 择 与 提 高岩 心 收获 率 有 很 大 的 关 系 。钻 头钻 出 的岩心 柱在 进 入 内筒 之 前就 应 受 到保 护， 因此取心钻头结构必须具有这种功能。钻头体保 护岩 心 主要 由两方 面决 定 ： 一 是 钻头 刀 片较 短 （ 刮 刀 取 冲蚀和振动 ， 则易于得到完整 、 固结、 代表性好 的岩矿 心钻头） ； 二 是钻井液不从钻 头体与 内岩心 间隙处 流 心 。对于断层 、 大倾 角地层、 裂 隙发 育、 胶结性 较差的 出。这样 ， 钻出的岩心在进入 内筒前不会受 到钻井 液 复杂地层 ， 在取心钻进 中， 容易造成堵 心、 卡心 、 磨 心。 的冲 刷 ， 因此有 利 于取心 。 如泥质胶结的砂 岩、 钙质胶结 的砂 岩、 粉砂质 泥岩 等。 ③ 内外岩 心筒的刚度及 光滑度。对于短筒取 心， 不 会 发 生 较 大 若 地层 结构 松 散 、 酥脆 、 软 硬 交替 频 繁 ， 钻 进 中怕 冲 、 怕 内外 管 的刚度 基 本 能够 保 证 满 足 要 求 ， 振、 怕污染等 ， 要取得高质量 的岩矿 心就 比较 困难 ， 如 变 形 。为 了减 小 这 种 阻力 的 影 响 ， 新 工 具 一 般 采 用 了 含 矿含 水 的松 散砂 、 弱胶 结 的含 砾砂 岩 、 砂 砾岩 等 。 内壁光 滑 的 Ｐ Ｖ Ｃ塑 料管 。 １ ． １ ． ２取 心工 艺 因素 ④岩心爪。岩心爪是割心、 包拢岩心 的关键工具 。 １ ． １ ． ２ ． １ 钻 进方 法 岩 心爪 的尺 寸 与钻头 、 岩 心筒 的尺 寸不 匹配 ， 岩 心爪 毛 松 散地 层传 统 的取 心方 法有 压 人 法 、 击入法、 回转 刺过多， 出现变形等质量问题 ， 都有可能造成取心作业 击入法等。回转法通常采用泥浆作 为循环介质 ， 由于 中的堵 心 、 磨 心 或卡 心 。 自锁式 取 心爪 如 果 强 度不 够 、 泥浆流经孔底进行排粉 ， 容易对所 取样品产生 污染 或 缺乏韧性等都会对岩心收获率带来不利的影响。 冲蚀 ， 同时也 不利 于 孔壁 稳 定 ； 钢 丝绳 冲击 取 样 法 虽 然 １ ． １ ． ２ ． ３钻 进规程 不用或用很少量的液体 ， 但工人劳动强度大 ， 取样效率 与 松散 地层相 适 应 的钻 进规 程 十 分 重要 。在松 散 钻 压 过 大 容 易 造 成 岩 心 筒 失 稳 而 发 生 低； 振动取样法虽然克服 了劳动强度大的缺点 ， 但是 由 地层 中钻进 时 ， 于振动力是由钻杆传到钻头 ， 能量损失大 ， 能量利用率 弯曲、 振动 ， 引起岩矿心受扰 ； 增 大 了岩 心进入岩心管 低。潜孔锤取样器 冲击力直接作用在取样 管上 部 ， 能 的阻力 ， 降低 回次长度 ； 极有 可能造成 糊钻、 堵心 、 烧 量利用率高 ， 但对孔 壁的冲蚀性大。各 种方法都有其 钻。钻压过小 又会 降低进尺速度 ， 增长 了岩矿心 的磨 损 时间 ； 如果 吊打 ， 部 分 岩 心 将 会 受 到钻 井 液 冲蚀 ， 不 利弊 ， 必须综合考虑地层岩性进行周详考虑。 １ ． １ ． ２ ． ２钻具 结 构 利 于 松散 地层 取心 。 ①钻具直径 。很显然 ， 钻具直径越大 ， 岩心的直径 转速 过高 时 会 增 加 钻 头 在 井 底 的 振 动 和 摆 动 ， 不 越大 ， 岩 心强 度 就 越 高 ， 也 就 有 利 于 提 高 岩 心采 取 率 。 利 于 松散 地层 孔壁稳 定 ， 增 加 岩 心 的磨 损 ， 导 致岩 心 的 根 据辽 河 油 田现有 取 心 工 具 所 取 岩 心 直 径 统 计 ， 可 得 直径减小 ； 转速过低也会降低进尺速度 ， 增 长了磨心时 到 以下 经 验关 系 ： Ｙ＝１ ５ ． ３ ０ ８＋ ０ ． ８ ｌ Ｘ 间， 不 利于 取心 。 式 中： Ｙ —— 岩 心收 获率 ， ％； 泵 量过 大会 造成 对 松散 岩 心 的 冲刷 ， 不 利 于 取心 ； ｘ — — 岩心 直径 ， ｍｍ。 泵 量过 小 又不 能及 时排 粉 ， 沉积 的岩 粉会 磨 损 岩 心 ， 有 从式中可以很 明显地看 出， 岩心采取率和岩 心直 时还能引起烧钻等事故。为 了减小钻井液对岩心的冲 径呈现线性关系， 随着岩心直径的增大 ， 岩心采取率逐 刷和破坏 ， 应尽可能使用低排量钻进。 渐增 大 。 １ ． １ ． ２ ． ４钻 进 冲洗液 当然 ， 岩心 直径 的增 加 主 要受 到井 眼直 径 的 限制 ， 钻井 液 在松 散 地 层 中如 果 不 能 与地 层 相适 应 ， 如 因此 ， 在 满 足工 具强 度等 条 件 下 ， 应尽 量 选 用 大 直 径取 果失水量高 ， 可能会造成很厚的泥皮 ， 堵塞钻头造成堵
国外松软地层取心技术浅谈
（ ） 提 升 套 上 行 ，当 碰 到旁 通 套 ２时 ，上 顶 ３
封 闭岩心 爪 ；二是设 置 了液 力 举 升 系 统 。共 取 心 ５ 筒 ，前 ３筒 收 获率 １ ０ ，后 两 筒 由于 钻 井 液 原 因 ０％ 收 获率 较 低 。总 体 上 获 得 了 该 地 区 令 人 满 意 的 结 果 … 。经 过 改进 ，于 ９ ０年 代 后 期 液 力 举 升全 封 闭 取 心最 终 成为 美 国在 松 软地 层 取心 的 主要技 术 。
避 免 堵 心 、卡 心 、冲 心 、磨 心 等现 象 ； （ ） 必 须有 可 靠 的 割 心 方 式 ，完 全 有效 地 割 ２ 断岩 心并 封 住 内岩 心筒 ； （ ） 在起钻 中对岩 心有效保 护 ，防止岩 心丢失 ； ３
（ ） 起 钻 到 地 面 ，出 心 时 防 止 岩 心 散 落 ，保 ４
摘 要 松 软 地层 取 心是 石油 钻 井取 心 作 业 中的难 点 ，施 工 复 杂 ，往 往 不 易 得 到理 想 的效 果 。 目前 国外发 展成 熟 的松 软地 层取 心 技 术 ，一般 使 用全 封 闭工具 ，能适 应 井下地 层 的变化 ，可靠 性 高 ，其 上部 实现 割 心 动作 的方 式有 液 力 式和 机 械 式 ，下 部 使 用 两 类 岩 心爪 以适 应 不 同地 层 的 要 求 ，配用 相 应 的取 心钻 头 ，岩心 进 筒 阻力 得 以降低 。该 类 工具 应用 范 围广 ，可 靠性 高 ，但用 于 一 些特 殊松 软 地层 的取 心 ，使 用效 果 并 不理 想 。 关键 词 松 软 地层 取 心 工具 结构 分 析
引
言
Ｈｙ ｒ — ｆ ｌ Ｃｌ ｓ ｒ ｒ ｄ ｏ Ｌｉ Ｆｕ ｌ ｏ ｕ ｅ Ｃｏ ｅ ｔ
提高岩心钻探取心质量的研究和技术
提高岩心钻探取心质量的研究和技术摘要：文章论述了作者二十多年来在研究深厚砂卵石覆盖层和基岩复杂地层金刚石钻进提高取心质量的成果和一套独立完整的工艺技术方法。
上述地层岩心采取率可达到95%以上，并可取得原结构状岩心样。
关键词：岩心钻探,金刚石钻进,取心岩心钻探仍然是目前和今后国内外地质工作者获取直观地质资料的主要手段之一。
提高岩心钻探取心质量是钻探工作者的主要职责和奋斗目标。
勘探工作者经过数十年的努力，不断取得了一些进步，如各种取样器的研制，绳索取心钻具的推广，都提高了岩心钻探的取心质量。
尤其是S系列植物胶钻井液的研制和SDB（及SD）系列金刚石钻具的改进，岩心钻探取心质量有了新的突破。
大多数松散地层（砂卵石覆盖层）和破碎地层（基岩复杂地层）岩心采取率可提高到95%-100%,而且可以取得保持原结构状态的岩心，砂卵石层金刚石钻进获得成功并已普及，曾获得国家和省部级科技进步奖，国际金奖，获准三项国家专利。
取心质量从最早的概念和要求来说，就是岩心采取率，只要取出的岩心数量多就可以了。
现代由于工程勘察的发展和质量要求的提高，还要求取出代表岩层结构、构造、成分、颗粒级配的原结构状岩心样。
即使矿床勘探，取得原结构状岩心也是必要的，如金矿，可以防止分选和人为贫化；对于任何脉状矿体，都可以防止打丢，并保证含矿层的真实厚度和品位。
因此现在的取心质量应该包括岩心采取率和岩心的原状结构程度两个指标。
植物胶类钻井液的应用，金刚石单动双管钻具的改进和操作工艺技术的完善，为取原结构状岩心样创造了条件，它已成为一套完整的工艺技术。
二十多年来在全国许多大、中、小水电站的勘探，部分黄金矿的勘探，煤田地质勘探和金属矿床勘探，公路、铁路、桥基勘探和成都市所有中、高层建筑基础及地铁勘探，都采用了上述材料和工艺技术，取得了可靠的地质资料，解决了大量工程勘探难题。
有些是过去常规方法多年无法解决的难题，如铜街子电站解决了河床基岩深埋隐伏断层取样，太平驿电站解决了深厚河床砂卵石覆盖层中多层透镜体砂层取样，三峡电站花岗岩全强风化层和滑坡体滑带取样率达到100％，广西百色电站取得了硬、碎硅质岩柱状岩心才使电站获得批准立项。
松软泥沙地层取心钻具的设计理念与合理应用
2019年6月| 1472.2 采用超前压入提前保护底部岩石，防止岩心被冲蚀严重岩心冲蚀严重影响了岩心的完整性，可以采用超前压入提前保护，避免高压冲洗液冲蚀帝都岩层，造成岩心扰动。
首先取心内筒采用管鞋超前设计。
这种设计让内筒的最前端管鞋先进入地层，提高整体钻进取心的施工效率。
这需要优化卡簧座，保证其能够高效吃入地层的情况下还可以正常放置卡具。
钻头设计为底喷隔水，增大内筒超前管鞋与钻头隔水间隙的通水阻力，使冲洗液流经此隔水面至钻头底唇面领取额内筒超前管鞋和其润滑作用，保护岩心根部，这样可以保证岩心的完整性，达到工程的目标。
在机构上还是采用单动机构，不让外筒转动带动内筒，减小对底部岩层的破坏。
同时单动机构，可以保护底部岩层不被冲洗液冲刷，形成完整岩心。
在单动机构中，岩心在内筒中的摩擦会减少，可以延长钻具的使用年限[2]。
2.3 以爪簧代替卡簧，防止岩心丢失松软泥沙地层取心岩心丢失的问题可以用爪簧代替卡簧来解决。
因为在松软泥沙地层中卡簧几乎没有任何作用，不能有效固定岩心，所以，将卡簧换成爪簧，可以有效固定岩心，防止岩心丢失。
3 松软泥沙地层取心钻具合理应用因为松软泥沙地层的岩心不易成型，所以在取心钻具的应用上一定要做好细节处理。
在钻进过程中，控制转速在每分钟100r左右，钻压5000～10000N之间，52L/min的泥浆泵排量等详细的指标，保证底部岩石的没有受到钻进的扰动，提高钻取岩心的成功率。
当钻至目标之后，将取心钻具下到井底，然后循环泥浆，使用钻具正常作业[3]。
4 结语总之，在松软泥沙地层取心钻具的设计要注意在以往施工中出现的问题，针对在此地层中取心易发生的岩心堵塞，受冲洗液冲蚀破损，岩心丢失的问题，对钻具进行改革，采用射流机构，超前压入，应用爪簧的设计理念，使钻具能够在此地层中正常工作，提高取心率。
在应用中要注意细节掌控，注意施工中的各项指标，使钻具可以发挥作用，获取标准岩心。
参考文献：[1]王振， 李粮纲， 何有强. 松散地层声波钻机配套取心钻具的研制[J]. 勘察科学技术， 2016 (3): 60-63.[2]欧阳涛坚， 程春红. 新型双管取心钻具及其在软土地层中的应用[J]. 探矿工程(岩土钻掘工程), 2017, 44(9): 65-67.[3]陈妍， 张岩. 国产绳索取心钻杆设计制造技术的分析[J]. 信息记录材料， 2018, 19(7): 29-30.0 引言目前，在陆地钻心钻探的工程方面，常规单洞双管钻具得到了广泛应用，该钻具具有岩层取心率高，施工质量好的特点。
松散地层取心技术在小M2井煤层取心中的应用
第 ３ 第 ３期 ０卷
Ｖ０ ． Ｏ １ ３ Ｎｏ ３ ．
钻
采
工
艺
・１ ９ ・ ５
Ｄ ＩＬＮ Ｒ Ｌ Ｉ Ｇ＆Ｐ Ｏ Ｕ ＴＯ Ｅ Ｈ Ｌ Ｇ Ｒ Ｄ Ｃ Ｉ Ｎ Ｔ Ｃ ＮＯ Ｏ Ｙ
松 散 地 层 取 心 技 术在 小 Ｍ２井煤 层 取 心 中的应 用
（） ３ 采用液压剪销割心结 构 ， 靠性 强 ， 压装 置短 ， 可 加 剪 切力大 ， 可适应极浅地层 （ ０ ５ ０ｍ以内 ） 取心 ］ 。 （） ４ 采用隐性全封岩心爪 ， 减少 了岩心进 筒 阻力和起 钻
掉心 的 可 能 。
二 、 散 地 层 取 心 技 术 松
１ ．松 散 地 层 取 心 工 具 结 构
Ｍ ２井取心地层地质特性 、 取心工具 的结构特点 、 和松散地层取心技术在小 Ｍ ２井煤层取心 中的应用 情况。从 小 Ｍ２ 井取心 来看 ， 松散地层取心技术在小 Ｍ ２井煤层 井中的岩心收获率 比其他取心工具高 ３ ． ６ ２ ６ ％。
关 键 词 ：松 散地 层 ； 心 工 具 ； 层 取 心 取 煤
与灰 色泥岩 ， 而煤层 为煤 阶较 低 、 含泥质 高 的褐煤 。根据 地 质特点 ， 采用六翼 刮刀式 Ｐ Ｃ取 心钻 头 ， 钻头外 径 ２ １ Ｄ 该 ４
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ７—０ ３一ｌ ８
作者简介 ：罗军 （９ ８一）２ ０ １７ ，０ ２年毕业于西南石油学院石油 工程专业 ， 现在辽河石油勘探局工程技术研究 院钻头取 心所从事科研 与服 务 工作 地址 ： １４ １ ） （２ ００ 辽宁省盘锦市惠宾街 ９ ｌ号 ，电话 ： ２ ７ ０ ０ ９ Ｅ—ｍ ｉ ｌｏｈ ４ ０ ７— ８ ７ ５ ， ａｌ ｕ ｌ ： ｗ＠ｓ ａ ｃｍ ｉ ．ｏ ｎ
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!国外石油机械#国外松软地层取心技术浅谈杨玉坤Ξ 成 伟(胜利石油管理局钻井工艺研究院) 摘要 松软地层取心是石油钻井取心作业中的难点,施工复杂,往往不易得到理想的效果。
目前国外发展成熟的松软地层取心技术,一般使用全封闭工具,能适应井下地层的变化,可靠性高,其上部实现割心动作的方式有液力式和机械式,下部使用两类岩心爪以适应不同地层的要求,配用相应的取心钻头,岩心进筒阻力得以降低。
该类工具应用范围广,可靠性高,但用于一些特殊松软地层的取心,使用效果并不理想。
关键词 松软地层 取心工具 结构分析引 言在岩石胶结性好、易于成柱的硬地层完成取心的各项技术现已较为成熟,其中自锁式取心工具使用稳妥、方便,能够保证满意的岩心收获率和岩心质量。
相比之下,在松散、胶结性差、易破碎、易水化、高含水等松软地层取心,难度大,施工复杂,往往不易得到理想的结果。
虽然目前发展的各种松软地层取心技术,在某种程度上满足了现场使用要求,但松软地层取心仍属未完全解决的世界性难题。
松软地层取心技术在每个环节都提出了更高的要求。
要想获得理想的效果,必须克服易堵心、丢心等现象,该项技术必须达到以下基本要求:(1)取心钻进中必须使岩心顺利进入岩心筒,避免堵心、卡心、冲心、磨心等现象;(2)必须有可靠的割心方式,完全有效地割断岩心并封住内岩心筒;(3)在起钻中对岩心有效保护,防止岩心丢失;(4)起钻到地面,出心时防止岩心散落,保持地层原始层状。
下面拟介绍国外两项主要松软地层取心技术。
Hydro2Lift Full Closure C oreCatcher取心工具 11发展概况Hydro2Lift Full Closure C ore Catcher取心技术,即液力举升全封闭取心技术,是美国Baker Hughes I NTE Q公司为松软地层取心开发的重要技术。
上世纪80年代中期,N orton Christensen公司在Venezuela地区开发了一种新的取心方法。
后来在天气比较恶劣的墨西哥海湾的G reen Cany on184区块,在半潜式钻井平台、水深570m、井斜20°的条件下,使用当时主要用于松软地层取心的橡皮套取心工具十分困难,于是决定使用液力举升全封闭取心方法。
该方法主要有两个新颖之处:一是采用了全封闭岩心爪;二是设置了液力举升系统。
共取心5筒,前3筒收获率100%,后两筒由于钻井液原因收获率较低。
总体上获得了该地区令人满意的结果[1]。
经过改进,于90年代后期液力举升全封闭取心最终成为美国在松软地层取心的主要技术。
21结构与工作原理Hydro2Lift Full Closure C ore Catcher取心工具结构复杂,悬挂和内筒之间增加了一套液力提升系・56・2002年 第30卷 第10期石 油 机 械CHINA PETRO LE UM M ACHINERYΞ杨玉坤,高级工程师,生于1957年,1990年毕业于石油大学(华东)钻井工程专业,现从事油田井下工具科研及相关组织工作,任副院长。
地址:(257017)山东省东营市。
电话:(0546)8793041。
(收稿日期:2001-12-25;修改稿收到日期:2002-02-17)统。
为了解决松软地层割心问题,内筒下部的岩心爪设计颇为复杂。
图1和图2分别给出该取心工具的结构和工作原理。
图1 Hydro 2Lift Full Closure C ore Catcher取心工具液力提升部分1—提升轴;2—旁通套;3—外筒;4—提升套;5—锁套;6—钢球;7—滑套;8—锁块;9—弹簧;10—弹簧座图2 Hydro 2Lift Full Closure C ore Catcher取心工具岩心爪部分1—岩心爪内套;2—外筒;3—岩心爪外套;4—定位块;5—弹簧;6—全封闭蛤壳;7—卡瓦式岩心爪 为了达到提升内筒之目的,如图1,在取心钻进完成后完成以下动作:(1)投钢球6,封闭钻井液通道,滑套在液力作用下下行。
提升套4与锁套5形成的腔室压力升高,给提升套向上的作用力。
(2)滑套下行,当其外表面凹槽对准锁块8时,锁块脱出,解除锁套与提升套联系,提升套沿提升轴1上行,带着下部连接的内筒部分上行。
(3)提升套上行,当碰到旁通套2时,上顶使旁通口打开,泄流。
(4)在弹簧9的作用下,锁块8进入提升套内表面第二个凹槽,重新锁住提升套,提升过程完成。
当内筒提升后,如图2,岩心爪内套1随之上行一定距离,先后将藏于其后的卡瓦式岩心爪7和全封闭蛤壳6露出。
在弹簧5和岩心重力作用下,蛤壳截断岩心,使岩心筒内岩心处于封闭的空间状态,确保岩心的收获。
如果岩心硬,胶结强度高,蛤壳不能卡死,卡瓦式岩心爪将起到割心的作用。
Hydro 2Lift Full Closure C ore Catcher 取心技术有以下主要特点:(1)投球憋压的割心方式,避免移动钻柱,操作简便。
(2)两类岩心爪,地层适用范围大,增大割心成功系数。
(3)取心钻头、岩心爪内套和内筒系统光滑、平稳,使岩心进筒阻力小。
(4)配合抗回旋、低污染取心钻头,减少对岩心的扰动,加大钻进速度提高收获率和岩心质量。
(5)可以使用PVC 衬筒或铝合金、玻璃钢内筒,对岩心的处理更方便。
Hydro 2Lift Full Closure C ore Catcher 取心工具现场使用安装、调试复杂,工作量较大,钻进中不能接单根,内岩心筒在钻进时有可能上顶,取心过程中需要两次投球。
P osiclose 取心工具P osiclose 取心工具是Security DBS 公司为松软地层取心开发的专门技术。
该技术也是一种全封闭取心,但它不是液力提升方式。
虽然结构上有所不同,但P osiclose 工具的岩心爪部分与Hydro -Lift Full Closure C ore Catcher 工具的原理相同。
P osiclose 取心工具的割心过程也是靠提升内筒来实现的。
它的提升机构位于上部接头和悬挂装置之间,是水力解锁,机械提升的作用方式(图3)。
取心钻进完成后,投一个 38mm 钢球2,接头1内压力升高,迫使上部具有劈槽的滑套5收缩,从接头1的凸槽通过,从而脱出锁块4,解除提升接头1和外筒3的联接,然后提升钻具,可以将提升接头1及连接在下部的内筒提升。
・66・ 石 油 机 械2002年 第30卷 第10期图3 Posiclose 取心工具劈槽提升机构1—提升接头;2—投球;3—外筒;4—锁块;5—滑套由于劈槽滑套锁住和解锁的工作不是十分稳定,后来发展出弹簧结构的形式(图4)。
投球后压缩弹簧7,球悬挂6解除,上提钻具,可以将接头1、悬挂套5及下部连接的内筒系统提起30418mm (12英寸)长度,完成割心。
图4 P osiclose 取心工具弹簧提升机构1—接头;2—外筒;3—投球;4—滑套;5—悬挂套;6—钢球;7—弹簧;8—弹簧座 P osiclose 取心工具与Security DBS 公司其它工具的部件通用,在现场可以将传统的取心工具改装为P osiclose 取心工具。
该工具岩心进筒阻力小,降低了发生堵心、卡心的几率,割心时地面显示明显。
该取心工具的两类岩心爪具备适用复杂地层取心的条件,使用时常配合加长的内筒鞋和特殊设计的低侵蚀取心钻头,可以达到在松软地层条件下提高岩心收获率和岩心质量的要求。
其他取心工具除了上述取心工具以外,国外还发展了一些专门的取心工具。
上世纪80年代前,橡皮套取心工具是Christensen 公司开发的适合于松软易碎地层的取心工具,曾被大量应用,但因操作复杂、成本高、使用范围不广等原因已经渐渐减少了应用。
防堵取心工具也是上世纪90年代发展的专门在易卡心、堵心地层使用的工具,可以提高单筒取心进尺,但成本高,使用复杂。
由上述可见,不管是液力作用,还是机械作用,全封闭取心工具是国外目前成熟的、普遍应用的松软地层取心工具。
与国内的松软地层取心工具相比,其主要优点是使用范围大,能适应井下地层的变化。
同时全封闭形式,可靠性高。
但作为通用的松软地层取心工具,在对付一些特殊松软地层,如十分松散、含砾、地层不均等情况,全封闭工具没有特别的优势,使用效果并不够理想。
参 考 文 献1 Whitebay L E 1Im proved coring and core 2handling procedures forthe uncons olidated sands of the green cany on area ,G ulf of Mexico.SPE 15385(本文编辑 王志权)(上接第3页)结 论(1)采用电液伺服控制技术对钻机自动送钻模拟实验装置进行加载控制是完全可行的;(2)加载系统采用自组织模糊控制策略,提高了输出性能,在阶跃信号作用下,系统输出稳定,最大稳态误差213%,最大超调515%;动态调整时间8s ;峰值时间214s ;(3)加载系统对正弦信号的信号响应输出稳定,在9s 后即能复现正弦信号,稳态误差小于3%。
参 考 文 献1 冯冬青,谢宋和,周 勇等1模糊智能控制1北京:化学工业出版社,1998:81～832 章卫国,杨向忠,模糊控制理论与应用1西安:西北工业大学出版社,1999:49～59,108～113(本文编辑 赵连禄)・76・2002年 第30卷 第10期杨玉坤等:国外松软地层取心技术浅谈 。