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[摘 要]大斜722是胜利油田的一口重点探井，目的是了解该井区沙三段含油气情况。该井的岩心资料对于了解该区块各层系地层、储层发育特征等具有重要意义，因此对钻取高质量的岩心样品提出了更多的需求。本文介绍了取芯工具与钻头的选型、针对性的技术措施，对不同地层取芯过程进行了分析和总结。现场实践表明，该技术能提高岩心采收率及取芯质量。
[关键词]取芯钻头 取芯 取芯工具
中图分类号：TE244 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）33-0009-01
1 概述
大斜722是胜利油田在济阳坳陷车镇凹陷北带大80鼻状构造带上布置的一口探井，目的是了解车镇北带大斜722井区沙三段含油气情况。大80鼻状构造带位于埕南大断层下降盘上，向南倾伏于车镇凹陷之中，东西方向位于套尔河洼陷与大王北洼陷之间。局部发育南北向正断层，断距小延伸短。低部位的套尔河洼陷与大王北洼陷油源丰富，可为大80鼻状构造带提供油源，沙三中扇体发育，是有利油气聚集带。该井位于大80鼻状构造带较高部位上，储集层和圈闭条件均处于有利部位，预计通过钻探可望获得良好勘探成果，因此通过岩心获取可靠的地层参数对勘探开发具有重要意义，这对岩心样品提出了更多的要求，如岩心结构保形、原生气体样品采集、岩心现场处理等。
2 钻井取芯技术
2.1 工艺优选
取心工具分为常规取心工具和特殊取心工具。具体根据井身结构取心工具又有不同的尺寸设计。常规的取心工具主要分为硬地层和软地层两种工具。特殊取心工具主要根据取心的需求分为密闭取心，保压密闭取心，定向取心，随钻取心等。不同的取心方式工具设计和原理也不相同，取心过程中的操作规范有很大区别，工具的选择和参数的使用要根据目的层特性和取心的要求而定。
常规的取芯钻头是切削刃分布在同一个圆心的环形面积上【1】，采用耐磨性较高的孕镶或表镶式钻头（如图1所示），其胎体没有切削齿或只有很小的研磨颗粒，主要靠钻头胎体或研磨颗粒的研磨切削地层，机械钻速相对较低，坚硬的岩心重复研磨的可能性大，容易造成堵心及取芯工具的一些部件损坏，岩心还有可能被钻井液冲散。
由于取芯地层属于沙三下，以灰色砂砾岩为主，夹深灰色泥岩、灰褐色油泥岩、油面岩、灰质泥岩。经过综合分析后，采取由取心钻头、岩心爪和岩心内外筒组成的取芯钻具组合。
2.2 取芯技术难点
取心主要难点体现在储层以泥页岩、粉砂岩、灰岩为主，脆性强，岩心成柱性差，且易破碎，碎块坚硬而不规则（如图2所示），进筒困难；甚至有些碎块容易在取芯钻头与卡箍座、岩心爪之间大量堆积，造成堵心或取芯钻头、卡箍座和岩心爪的严重磨损；层理与裂缝发育好，出心作业时易从层理和裂缝处破裂，造成岩心二次损害；储层评价时效性强，现场数据处理与采集要及时准确。
除此，常规钢质内筒取心工具采取的是岩心直接出筒方式，岩心在出筒过程中将造成岩心结构的破坏，易人为造成大量裂缝；传统保型取心工具是采用内衬管模式，主要采取单筒取进方式，取心时效性差，取心操作困难，不利于岩心的评价。
PDC钻头的切削齿一般由硬质合金柱和金刚石复合片用平面结合方式烧结而成，在遇到坚硬地层时容易产生由于应力释放导致复合片脱落，加上黏结强度不够，容易发生崩齿或钻头破坏。
2.3 技术措施
取芯时选用PMC136-8101C取芯钻头（如图3所示），因PDC取芯钻头切削齿的强度和切削齿与钻头胎体黏结强度对取芯成功起关键作用，其头冠类似锥形，保径齿大部分镶嵌在外侧，布齿密度大，靠近外侧的切削齿线速度大，受地层的冲击力也越大。与常规取芯钻头对比，用多颗PDC切削齿分担外侧的切削面积【2】，降低了取芯钻进停钻过程中钻具回旋造成工具螺纹脱扣，增强了钻头的稳定性和耐久性，同样地提高了切削效率。其布齿及受力分析如图4所示。
具体操作步骤：
（1）起钻前进行短程起下钻，上下活动及用大排量循环钻井液，尽量将掉块循环出井。
（2）泥浆参数按钻井工程设计进行调整，严格控制失水在3mL以内，防止泥岩水化造成掉块加剧。
（3）在裸眼、井眼不规则或井斜变化较大处控制下钻速度，遇阻不超过40KN，避免长井段划眼，防止泥饼进人内筒并吸附其内壁上。
（4）取芯筒下钻至井底一个单根高度，低泵冲开泵，顶通后以排量30L/s循环，定时上下活动钻具，将井底清洗干净【3】。
（5）校核井深，探底成功后，保证有足够的方余。
（6）取芯钻进：开始时加压20～30kN“造芯”，钻进0.2～0.3m后慢慢把钻压加至正常钻压。整个过程要求送钻均匀，避免“放空”，控制钻进速度，跟压及时，取芯过程中要不停泵、不停转。
（7）割芯：割芯时要先磨大约3min，再停泵、停转，稍微上提钻具后投球，清洗内外筒间隙，保证内外筒之间的干净，避免堵心、卡心。割芯150KN不断时应停止上拔，应刹住刹把，视地层情况磨芯15～45min，不可强拔。
3 取芯实践
钻至3880.00m时根据返出岩屑分析进入取芯地层，进行第一次取芯，取芯钻具组合：取芯钻头十取芯筒十158.80mm钻挺十127.00mm加重钻杆十127.00mm钻杆。
取芯钻进过程中，进尺4.41m，钻时变慢，泵压基本不变，判断可能出现了堵心，随割心起钻，出芯4.13m，主要岩性为灰色砂砾岩，间杂粉砂岩、泥岩，岩性脆，易碎。
第2次取芯，取芯进尺6.00m，出芯5.79m，取芯进尺也有所提高，岩芯整体成柱，呈砂泥岩互层，部分岩芯含有砾石，砾石胶结较好，出芯时人为原因，导致中间部分粉碎，收获率较之前提高很多。
第3次取芯，为了提高取芯速度和出芯质量，优化钻井参数，提高机械钻速。取芯进尺7.97m，岩心收获率100%。
4 结论
（1）大斜722井是一口探井，取芯要确保收获率，采取措施防范堵心、卡心，在了解地层情况后再确定下一步的具体技术措施。
（2）PMC136-8101C型取芯钻头比常规钻头在岩心收获率方面具有优越性。
（3）取芯时应调整参数，尤其是控制转盘转速以降低取芯筒的震动，从而避免岩芯被震碎后发生碎块卡芯的情况。
（4）取芯时应降低转速减小对岩芯的震动破坏，割芯时应选择在泥岩部分实施，以提高岩芯收获率。割芯前应充分磨芯，割不断时应尝试继续磨芯等方法，不可向上猛提导致岩芯损失或井下事故。
参考文献
[1] 陈平等.钻井与完井工程[M].北京：石油工业出版社，2005
[2] 孔志刚、于希.辽河油田古潜山储层钻井取心技術[J].石油钻探技术，2014；42（3）：50-54
[3] 庄伟、木参1井取芯实践与认识[J].西部探矿工程，2014，10：52-57
[关键词]取芯钻头 取芯 取芯工具
中图分类号：TE244 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）33-0009-01
1 概述
大斜722是胜利油田在济阳坳陷车镇凹陷北带大80鼻状构造带上布置的一口探井，目的是了解车镇北带大斜722井区沙三段含油气情况。大80鼻状构造带位于埕南大断层下降盘上，向南倾伏于车镇凹陷之中，东西方向位于套尔河洼陷与大王北洼陷之间。局部发育南北向正断层，断距小延伸短。低部位的套尔河洼陷与大王北洼陷油源丰富，可为大80鼻状构造带提供油源，沙三中扇体发育，是有利油气聚集带。该井位于大80鼻状构造带较高部位上，储集层和圈闭条件均处于有利部位，预计通过钻探可望获得良好勘探成果，因此通过岩心获取可靠的地层参数对勘探开发具有重要意义，这对岩心样品提出了更多的要求，如岩心结构保形、原生气体样品采集、岩心现场处理等。
2 钻井取芯技术
2.1 工艺优选
取心工具分为常规取心工具和特殊取心工具。具体根据井身结构取心工具又有不同的尺寸设计。常规的取心工具主要分为硬地层和软地层两种工具。特殊取心工具主要根据取心的需求分为密闭取心，保压密闭取心，定向取心，随钻取心等。不同的取心方式工具设计和原理也不相同，取心过程中的操作规范有很大区别，工具的选择和参数的使用要根据目的层特性和取心的要求而定。
常规的取芯钻头是切削刃分布在同一个圆心的环形面积上【1】，采用耐磨性较高的孕镶或表镶式钻头（如图1所示），其胎体没有切削齿或只有很小的研磨颗粒，主要靠钻头胎体或研磨颗粒的研磨切削地层，机械钻速相对较低，坚硬的岩心重复研磨的可能性大，容易造成堵心及取芯工具的一些部件损坏，岩心还有可能被钻井液冲散。
由于取芯地层属于沙三下，以灰色砂砾岩为主，夹深灰色泥岩、灰褐色油泥岩、油面岩、灰质泥岩。经过综合分析后，采取由取心钻头、岩心爪和岩心内外筒组成的取芯钻具组合。
2.2 取芯技术难点
取心主要难点体现在储层以泥页岩、粉砂岩、灰岩为主，脆性强，岩心成柱性差，且易破碎，碎块坚硬而不规则（如图2所示），进筒困难；甚至有些碎块容易在取芯钻头与卡箍座、岩心爪之间大量堆积，造成堵心或取芯钻头、卡箍座和岩心爪的严重磨损；层理与裂缝发育好，出心作业时易从层理和裂缝处破裂，造成岩心二次损害；储层评价时效性强，现场数据处理与采集要及时准确。
除此，常规钢质内筒取心工具采取的是岩心直接出筒方式，岩心在出筒过程中将造成岩心结构的破坏，易人为造成大量裂缝；传统保型取心工具是采用内衬管模式，主要采取单筒取进方式，取心时效性差，取心操作困难，不利于岩心的评价。
PDC钻头的切削齿一般由硬质合金柱和金刚石复合片用平面结合方式烧结而成，在遇到坚硬地层时容易产生由于应力释放导致复合片脱落，加上黏结强度不够，容易发生崩齿或钻头破坏。
2.3 技术措施
取芯时选用PMC136-8101C取芯钻头（如图3所示），因PDC取芯钻头切削齿的强度和切削齿与钻头胎体黏结强度对取芯成功起关键作用，其头冠类似锥形，保径齿大部分镶嵌在外侧，布齿密度大，靠近外侧的切削齿线速度大，受地层的冲击力也越大。与常规取芯钻头对比，用多颗PDC切削齿分担外侧的切削面积【2】，降低了取芯钻进停钻过程中钻具回旋造成工具螺纹脱扣，增强了钻头的稳定性和耐久性，同样地提高了切削效率。其布齿及受力分析如图4所示。
具体操作步骤：
（1）起钻前进行短程起下钻，上下活动及用大排量循环钻井液，尽量将掉块循环出井。
（2）泥浆参数按钻井工程设计进行调整，严格控制失水在3mL以内，防止泥岩水化造成掉块加剧。
（3）在裸眼、井眼不规则或井斜变化较大处控制下钻速度，遇阻不超过40KN，避免长井段划眼，防止泥饼进人内筒并吸附其内壁上。
（4）取芯筒下钻至井底一个单根高度，低泵冲开泵，顶通后以排量30L/s循环，定时上下活动钻具，将井底清洗干净【3】。
（5）校核井深，探底成功后，保证有足够的方余。
（6）取芯钻进：开始时加压20～30kN“造芯”，钻进0.2～0.3m后慢慢把钻压加至正常钻压。整个过程要求送钻均匀，避免“放空”，控制钻进速度，跟压及时，取芯过程中要不停泵、不停转。
（7）割芯：割芯时要先磨大约3min，再停泵、停转，稍微上提钻具后投球，清洗内外筒间隙，保证内外筒之间的干净，避免堵心、卡心。割芯150KN不断时应停止上拔，应刹住刹把，视地层情况磨芯15～45min，不可强拔。
3 取芯实践
钻至3880.00m时根据返出岩屑分析进入取芯地层，进行第一次取芯，取芯钻具组合：取芯钻头十取芯筒十158.80mm钻挺十127.00mm加重钻杆十127.00mm钻杆。
取芯钻进过程中，进尺4.41m，钻时变慢，泵压基本不变，判断可能出现了堵心，随割心起钻，出芯4.13m，主要岩性为灰色砂砾岩，间杂粉砂岩、泥岩，岩性脆，易碎。
第2次取芯，取芯进尺6.00m，出芯5.79m，取芯进尺也有所提高，岩芯整体成柱，呈砂泥岩互层，部分岩芯含有砾石，砾石胶结较好，出芯时人为原因，导致中间部分粉碎，收获率较之前提高很多。
第3次取芯，为了提高取芯速度和出芯质量，优化钻井参数，提高机械钻速。取芯进尺7.97m，岩心收获率100%。
4 结论
（1）大斜722井是一口探井，取芯要确保收获率，采取措施防范堵心、卡心，在了解地层情况后再确定下一步的具体技术措施。
（2）PMC136-8101C型取芯钻头比常规钻头在岩心收获率方面具有优越性。
（3）取芯时应调整参数，尤其是控制转盘转速以降低取芯筒的震动，从而避免岩芯被震碎后发生碎块卡芯的情况。
（4）取芯时应降低转速减小对岩芯的震动破坏，割芯时应选择在泥岩部分实施，以提高岩芯收获率。割芯前应充分磨芯，割不断时应尝试继续磨芯等方法，不可向上猛提导致岩芯损失或井下事故。
参考文献
[1] 陈平等.钻井与完井工程[M].北京：石油工业出版社，2005
[2] 孔志刚、于希.辽河油田古潜山储层钻井取心技術[J].石油钻探技术，2014；42（3）：50-54
[3] 庄伟、木参1井取芯实践与认识[J].西部探矿工程，2014，10：52-57