密闭取芯技术在油田钻井中的应用

魏忠利

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院岩心资料室，黑龙江 大庆 163712）

0 前言

密闭取芯技术的应用有助于对水淹油层的驱油效率、油层油水饱和度进行更为精确的分析。利用密闭取芯技术将能够获得更为真实、准确的岩层岩芯样本。将密闭取芯技术应用于油田油井开采有着极为重要的现实意义。该文将以某实际工程为例就密闭取芯技术在油井开采中的实际应用进行详细说明。

1 密闭取芯技术在某油井中的应用

1.1 某油井结构及密闭取芯方案及取芯中所存在的要求

某油井所进行的密闭取芯作业，按照设计要求全井取芯段为沙三段，岩芯直径为φ100 mm，取芯全长达到了75 m，雨季油砂段能够达到约60 m， 密闭取芯作业将按照定深取芯的原则进行施工作业。在密闭取芯过程中将采用定向施工后密闭取芯施工方案，油井井身轨迹难以控制，为避免油井东侧的断层对密闭取芯造成影响，应控制井身轨迹，避免井身东移，将井身在其他3个方向的轨迹摆动位移控制在10 m范围内。在取芯中岩芯样本直径为100 mm，为避免岩芯样本受到污染应当积极做好岩芯样本的密闭防护，避免其受到钻井液或是泥浆的污染。在使用密闭取芯技术进行采样后要求密闭率达到90 %以上，取芯收获率要达到97 %以上。在密闭取芯过程中存在着以下的困难：1）地层因素的影响。油田下的地层中油砂岩性、油砂成柱性等的因素都会直接或是间接地影响着密闭取芯的收获率。此外，如果地层中油砂的含水率过高、油砂层较为疏松将影响密闭取芯设备的密闭效果。2）油井井底压差因素的影响。密闭取芯技术应用中钻井液的掺杂混入多是由压差过大导致的，在密闭取芯过程中应当尽量控制钻井液的密度，降低密闭取芯工具内外的压差，提高密闭取芯的密闭效果。3）密闭取芯工具等因素的影响。科学合理的密闭取芯工具对于密闭取芯过程中的密闭效果有着直接的影响。4）密闭液的影响。密闭液是一种覆盖在岩芯样本表面的密闭物质，密闭液能够在压差的作用下充填在岩芯表面的空隙中，避免岩芯样本受到破坏或是污染。由于密闭液密度要低于钻井液或是泥浆的密度，致使密闭取芯作业中容易产生钻井液与密闭液之间的置换，从而影响密闭取芯的效果。

1.2 密闭液的特点与作用机理

密闭取芯作业中，岩芯上顶密闭活塞挤压密闭筒内的密闭液，使得密闭液在挤压力的作用下从岩芯与密闭筒之间的缝隙持续渗出，渗出的同时包覆在岩芯样本表面，借助于密闭液高黏度和高黏附力的特性，将使得密闭液在岩芯表层形成一层液膜，从而有效地隔绝岩芯与外界影响因素之间的联系。

2 密闭取芯工具与密闭取芯工艺

2.1 密闭取芯工具

密闭取芯作业将使用Rmb-8100工具，密闭取芯工具全长9.8 m，取芯钻头直径0.1 m，能够在软地层与中软地层中完成8 m长度岩芯的捕获。

2.2 密闭取芯工艺流程

在密闭取芯作业开始时，首先将密闭液充满在密闭筒内，密闭内筒下端由销钉固定密闭内筒的活塞，上端采用浮动活塞密封从而使得密闭内筒形成了一个密封的腔体。密闭取芯作业中，在内外钻压的作用下用于固定密封活塞的销钉将会被剪断，从而打开密闭内筒。取芯钻头持续钻进并接触井底迫使密封活塞进入密闭内筒中，在岩芯持续进入的过程中密闭内筒中的密闭液将会持续渗出并在井底形成保护层，随着岩芯的持续进入将推动活塞不断上行，密闭液持续渗出并包覆在岩芯表面形成液体保护膜，油井中的钻井液通过钻头水眼和外泄水槽进行抽取、循环避免钻井液与泥浆冲击密闭液所形成的保护层，避免密闭取芯过程中岩芯样本受到污染。

2.3 密闭取芯作业过程中各工序要求

2.3.1 密闭取芯作业工具准备

在密闭取芯作业前首先需要对各作业设备进行前期准备，准备包括动力钻具、钻头、缸套、活塞、取芯内筒、铝合金衬筒和密闭液等的工具，并做好辅助工具诸如岩芯爪、密闭活塞等的准备。所准备的岩芯爪应当具备良好的外形，能够在钻头内腔灵活动作。做好密闭取芯设备的密闭检查。对于钻具的悬挂总成积极做好检查，保证其连接的可靠性。安装后的密封放气丝堵应具有良好的连接稳固性，尤其是在密闭取芯作业时放气孔打开后放气丝堵与连接螺纹之间仍具有至少为0.2 mm的连接螺纹，确保其连接的稳固。定位接头需要与销套进行良好的配合，安装后的接头应固定牢靠并将定位接头与悬挂销钉之间的配合间隙控制在0.5 mm以内。

2.3.2 密闭取芯作业前的井眼准备

为确保密闭取芯作业的顺利进行，在施工前需要对井眼进行测试，确保密闭取芯井眼下钻顺畅，清理油井井底沉沙、杂物等。为减小井下压差，需要在密闭取芯作业过程中关闭井眼周边注水井，并控制好钻井液和泥浆的浓度。

2.3.3 钻具与下钻

密闭取芯作业所使用的钻具将采用组合钻具，采用钻头、取芯筒、加压接头与钻铤的组合形式进行钻取芯作业。下钻作业中，使用钻机大钩进行平稳提吊，上紧外筒所有的连接螺纹，打好安全卡瓦后坐入钻井井口。缓缓灌入密闭液确保密闭液完全充满密闭内筒，灌满后等待5 min，直至密闭内筒中不再有气泡冒出为止，而后上紧放气丝堵。使用工具上紧螺纹，密闭内筒的紧扣螺丝上紧后应能够达到15000±5000 N/m。上紧螺扣后缓缓放下钻具，待到钻具距离井底至少还有8 m以上的距离时，缓慢开泵，使用循环泵循环井底钻井液完成井底的清洗。做好相关准备后进行密闭取芯工作，接单根、量方入，确保所取岩芯长达7 m以上，在达到取芯排量后，转动钻具使钻头接近井底0.5 m～1.0 m后重新对钻压进行校准，待到钻具停止运转后将钻具钻头运行到底井底并加钻压用以切断固定销，而后上提钻具并调整钻压使其能够满足钻具钻进所需要的钻压。进行密闭取芯时，如地层较为松软则需要加大钻压，一般情况下先将钻压调整到20 kN～30 kN，待到钻具钻进一段距离后再缓慢调整钻压至正常钻压。在密闭取芯时，需要合理的选择密闭取芯作业的割芯层位，尽量实现“穿鞋戴帽”。

3 结语

油田开采具有一套复杂而严密的体系，而开采方案的制定离不开详细的地质数据勘测，密闭取芯作业在油田钻井中有着广阔的应用前景，通过对密闭取芯作业所获取的岩芯样本进行分析，以此来获取油井井下岩层中油砂含有率、含水率的准确数据，以备为后期油井的开采通过翔实的数据支持。该文在分析密闭取芯应用特性的基础上对密闭取芯技术在油田钻井中的应用及密闭取芯作业技术要点进行了分析。