塔河油田超深井Ø120.65 mm小井眼取心技术

王伟志

(中石化西北油田分公司石油工程监督中心)

塔河油田深层碳酸盐岩油气藏是一个与古风化壳有关的“岩溶裂缝-孔洞型油气藏”，总体上在纵向具有“断块油气藏”、平面上具有叠合连片含油的特点。只有更好地了解目的层物性资料，了解储层发育情况，才能加快塔河油田的油气勘探步伐，早日实现“塔河之下找塔河”的油气勘探目标，因而担负为地质分析提供第一手资料的超深井小井眼取心工作就显得尤为重要。通过对TY1X、SHB1、SHB1-3等三口超深井Ø120.65 mm小井眼取心作业进行分析总结，提出了有针对性的超深井小井眼取心技术措施。

一、Ø120.65 mm小井眼取心技术难点

1.地层破碎取心收获率低

塔河油田深层奥陶系和寒武系属古潜山风化岩溶型储层，发育多重岩溶缝洞系统。由于岩心上存在纵向裂缝，取心钻进过程中，岩心破碎掉下的岩块在钻头喉部易形成堵心；带有空、洞、缝的岩心进入内筒，在钻具旋转震动及钻井液流动冲击的作用下，岩心柱上薄弱部位易剥落，剥落的小岩心块易恰在内筒与岩心柱之间形成卡心。出现堵心或卡心后又不可避免地导致磨心，起钻中也易发生掉心，从而降低了岩心的收获率。

2.井眼尺寸小取心工具易失稳

深井小井眼取心受井深、井眼尺寸、钻具结构等因素影响，钻具稳定性差。取心工具失稳将造成钻头一侧承受过大钻压，其受压部分的切削齿就会因超载和冷却不良，形成过早磨损，甚至过烧，同时也造成钻头的旋转中心偏离几何中心的情况间歇发生，使钻头的工作齿大量折断，取心钻头不能正常的工作。

3.井下情况判断困难

超深井小井眼取心受井深结构限制，如果裸眼段长，钻具上提下放摩阻大，钻具弹性变形拉伸量大，给准确判断井下情况带来困难。

二、Ø120.65 mm小井眼取心技术措施

1.提供良好的井眼环境

小井眼取心作业要求钻井液排量不能过高，不能长时间循环，超深井起下钻时间长，因此取心前要确保井眼畅通：①取心前一趟钻下钻到底充分循环，起钻前用稠浆清洗井眼一周以上；②对于起下钻遇阻严重的井段，要坚持短起下钻划眼，确保摩阻小于10 t；③钻井液性能稳定，具有良好的携砂性能；④有油气显示的井段无井漏、溢流等复杂情况。

2.根据地层选择合适的岩心爪调整好钻头与内筒间隙

岩心完整、成柱性较好的地层宜选用卡箍岩心爪和滑块岩心爪；较松软、破碎地层宜选用弹簧片+卡箍组合岩心爪、弹簧片+滑块组合岩心爪或者卡箍+卡板组合岩心爪；破碎、软地层宜选用卡板岩心爪。

一般地层取心时将钻头内台肩与岩心爪座底面的间隙调整在8～12 mm，破碎地层取心则将钻头内台肩与岩心爪座底面的间隙调整在5～9 mm。

3.优化技术措施严格施工操作

(1)下钻过程中操作平稳，控制速度，严禁猛刹猛顿，防止钻具剧烈摆动。下钻遇阻不应超过50 kN，裸眼段下放速度宜控制在15 m/min，严禁使用取心钻具长时间循环和划眼。下钻距离井底5 m左右，缓慢开泵循环钻井液，低速旋转转盘，同时缓慢下放到底清洗井底。

(2)超深井地层一般较硬，应耐心树心。控制树心钻压5～10 kN，转速40 r/min，排量9.0 L/s，若运转平稳，树心进尺0.3 m左右，待钻出井底与钻头形状吻合时，逐渐调整取心参数，使岩心顺利被引导进入内筒。

(3)取心钻进时控制钻压10～20 kN，转速45 r/min，排量9.0 L/s。取心钻进期间操作平稳，送钻均匀，严禁停泵、停钻、钻头提离井底，每钻进0.2 m记录一次钻时，根据钻时、泵压、扭矩的变化分析判断井下情况。发现堵心、磨心等异常情况时要立即起钻，以确保岩心收获率。

(4)割心时，缓慢上提钻具，注意观察指重表显示，一般增加悬重50～150 kN又立即消除，证明岩心被拔断。如果悬重增加50～150 kN稳住不降，则应停止上提钻具，保持岩心处于受拉状态，增加钻井液排量循环，直至岩心拔断。若上提钻具(超过钻具压缩距)不增加悬重，应立即起钻。

三、现场应用情况

1. SHB1井

SHB1井是西北油田分公司部署在顺北区块的一口重点勘探井，实际完钻井深7 446 m。该井在五开奥陶系一间房组7 302.52～7 303.09 m井段取心一回次，进尺0.57 m，心长0.36 m，收获率63.16%。该井取心时由于取心工具上分水口堵塞使得流道过小，钻井液压力升高，反复冲刷外筒，造成工具刺穿、分水口出现槽痕，对应的分水接头位置外筒刺穿，从而造成取心进尺不足，岩心收获率低。

2. SHB1-3井

SHB1-3井是西北油田分公司部署在顺北区块的一口评价井，实际完钻井深7 472 m。该井在五开奥陶系一间房组取心6回次，取心筒为Y-445，见表1。

表1 SHB1-3井取心收获率

该井取心率低主要原因：①取心井段上部裂缝发育，所取岩心岩性主要为黑色沥青(溶洞充填物)，其质脆且破碎，易造成卡心、堵心，不利于岩心爪抓取；下部灰岩成形相对较好，但较脆，取心过程中容易造成岩心之间互相磨损；②超深井小井眼整体取心钻具组合柔性强、刚性差，钻具弯曲扰动大，对岩心成形的破坏性也更大；当进筒岩心达到一定长度及重量后，对后续岩心进筒形成一定阻力；③改井6次割心时均无拔心显示，因岩心直径较小，断块岩心质量较轻，在井底钻井液浮力作用下根本无法使岩心爪下行锁死，且在开泵循环形成的震动下，极易使岩心爪处于不工作状态，致使岩心掉落。

3. TY1X井

TY1X井是西北油田分公司部署在托普区块的一口重点勘探井，实际完钻井深6 860 m。该井在五开奥陶系鹰山组取心3回次，见表2。

表2 TY1X井取心收获率

该井第一回次取心钻进至6 637.24 m时因立压由8.4↑10↑12.4 MPa，怀疑憋心起钻。岩心出筒顺利、整体较完整，局部轻微-中等破碎，岩心存在磨心现象，起钻完发现岩心筒外筒刺漏，内筒顶部部分损坏。

四、结论与认识

(1)塔河油田超深井小井眼取心时应选用天然金刚石孕镶取心钻头。一是其有利于增强小井眼取心工具在井下工作的稳定性；二是其具有较强的研磨性，适合奥陶系灰岩地层。

(2)取心工具建议选用川-5式深井小井眼取心工具。一是其采用高强度厚壁无缝钢管作外筒强度高、稳定性好，有利于提高岩心收获率；二是其旋转总成处设计有自动卸压装置，可避免川-4型工具的调节间隙处的键槽被高密度钻井液刺坏；三是该工具只需更换不同结构型式的岩心爪即可来适应软、中、硬及破碎地层。

(3)减少取心进尺和工具入井时间。通过对三口井的取心数据进行分析，单筒取心进尺不宜超过3 m，基本可以保证有较高的收获率；取心结束后，应立刻起钻，不宜再进行长时间循环，防止出现掉心和取心筒异常情况的发生。

(4)塔河油田超深井小井眼取心作业主要采取地面转盘驱动方式，取心筒内筒长度均小于6 m，钻井参数宜采用小钻压、低转速和小排量，可确保取心工具的工作状态相对平稳。