钻井取芯技术

钻井取芯

一、取芯方式

按取心方式分：

常规取心和特殊取心

常规取心可分短筒取心和长筒取心

特殊取心：

1）油基钻井液取心

2）密闭取心

3）海绵取心

4）保压密闭取心

5）疏松砂岩保形取心

6）定向取心

二、常规取心主要目的：

①发现油气层，了解含油气情况与储集特征，并确定油气层岩性、物性、厚

度、面积等基础数据。

②建立地层剖面，研究岩相及生、储特征。

③了解岩性与电性关系。

2）常规取心方式：

短筒取心：取心钻进中途不接单根的常规取心。

它的工具只含有一节岩心筒，结构简单。它在整个取心作业中所占的比例最大，在任何地层条件下均可进行。

中、长筒取心：钻进中途要接单根的取心。它的工具必须含有多节岩心筒。中、长筒取心的目的是在保证岩心收获率较高的前提下，尽可能提高取心的单筒进尺，以大幅度提高取心收获率，降低取心成本。

2、取心工具的选择

1）．不同井深条件下取心工具的选择浅井选短筒，深井中长筒。

2）．根据地层岩性选择取心工具在松散、松软地层中应选用加压式取心工具，而在中硬～硬地层以及岩心成柱性较好的软地层中应选用自锁式取心工具。

3）．根据取心方式选择取心工具

3、取心钻头的选择

目前，国内外钻井取心均广泛使用金刚石取心钻头。

1）．金刚石取心钻头使用效果好特别是胎体式金刚石取心钻头，能保证钻头出刃均匀。金刚石耐磨，胎体耐冲蚀，因而钻进平稳，速度快，收获率高，使用寿命长，综合经济效益好。2）．金刚石取心钻头适用范围广。从极软至极硬地层，均有与之相适应的各种系列的金刚石取心钻头供选择，完全能满足各种条件下取心的需要。

3）．胎体金刚石取心钻头成型容易，加工简便，成品率高。

4、取芯工具的组成

取心工具由上稳定器、分水接头、堵孔钢球、外返孔嘴、悬挂总成、内岩心筒组、外岩心筒组、下稳定器、组合内筒鞋、岩心爪、取心钻头等部件组成。

5、取心前的准备

A．井眼准备

（l）钻进一开始就要保持良好的井身质量，防止井斜、狗腿、键槽、台肩、缩径等。（2）取心前的一个钻头要带打捞杯，要修平井底。大排量循环清除井底沉砂，必要时进行短起下钻，保证井底干净、平整、下钻顺利。

（3）连续取心，每钻进20米要扩眼一次。

B．设备、仪表、钻具的准备

（1）取心之前应把设备、仪表检查保养好，保证取心期间不停钻。

（2）对钻具进行一次全面的检查，保证取心期间不刺、不漏、不脱扣。

（3）对取心工具、配件、辅助工具、钻头要进一步进行检查，避免因等工具配件而停工。

三、取心操作程序

1．取心工具的组装

（1）在地面上把取心工具放平，每一节的连接螺纹都要用链钳上紧，两头要带好护丝。（2）检查稳定器外径与钻头是否相符，丈量取心筒长度。

（3）吊上钻台后，用吊卡下入井中，用卡瓦卡在上稳定器下面，并用安全卡瓦卡好。（4）卸开安全接头，提出内筒，把装有岩心爪的内筒鞋接在内筒上，用链钳上紧。

（5）下入内筒，检查安全接头、轴承是否灵活，涂上丝扣油（不宜太多），对扣后用链钳上紧，最后用大钳紧扣。

（6）把岩心筒提出井口，卸开下护丝，用专用尺子检查纵向间隙，一般为8～13毫米。如果不合适，要通过加减垫片调节，然后将检查好的取心钻头接上，每一节的连接螺纹都要用大钳上紧。

2．下钻

缩径的井段，应缓慢下入，若遇阻应先开泵循环，并用低钻压、低转速、大排量进行短井段、下钻要求操作平稳，不得猛放、猛顿、猛刹、猛转，防止钻具剧烈摆动。在井、斜较大、短时间划眼。禁止用取心钻头进行大段（10米以上）划眼或强行下钻。

3．循环下钻距井底0.5～l米时，循环钻井液，并平稳活动和适当转动钻具。校正指重表，探实际到底方入，上提钻具卸开，投入钢球，待泵压上升后，做钻头压力降试验。

4．造心

先启动转盘，缓慢施加钻压，以低转速、轻钻压试运转，待运转平稳、钻进0.3～0.5米以后，逐渐调整到正常取心钻进参数。

5．钻进

（l）钻压

取心钻进时的钻压，应根据岩石的硬度与可钻性、钻头类型和钻具结构、强度来决定。钻压必须大于地层的抗压强度，否则，无进尺。如果钻压太小，钻头的牙齿吃入地层少，虽然有进尺，钻速却很慢，钻头磨损也很快；钻压愈大，钻头吃入地层愈深；钻速愈高。目前所采用的金刚石钻头取心，切削作用主要取决干金刚石和所钻地层的稳定接触程度，转速不变，增加钻压，观察钻速的变化，如果钻速不再增加或者增加相当慢，或者扭矩增加很大，那么

此时的钻压就是最优钻压。如果已取得较满意的钻速，就该保持钻压不变，做到送钻均匀。（2）转速

从理论上讲，在一定的限度下，如果钻头吃入地层的深度不变，转速提高，钻速也会增快，岩心入筒的时间随之缩短，有利于提高岩心收获率。但较高的转速会使钻头发生摆动，增大其横向作用力和钻柱的离心力。这对于保护岩心和钻头不利。实际上钻头在井底工作还受到很多其它因素的影响。所以，为了保护岩心，应该使用低转速，以减少岩心筒的离心力（3）排量

排量的大小以能够满足清洁井底和冷却钻头为前提，进行适当选择。排量过大，从钻头水眼出来的钻井液冲击力大，虽然不直接冲击在全部岩心上，但对于松软地层或不够坚硬的地层来说，也是给岩心根部的一种破坏力量。为了保护岩心，排量应该小一些。

6．接单根

进行中、长筒取心过程中，要进行接单根作业。自锁式取心工具的接单根的方法，首先是停钻、停泵，然后上提钻具至岩心被割断为止。如果上提拉力达到一定数值而岩心还割不断，可保持在这个拉力下开泵循环，直至将岩心割断。岩心割断以后，保持钻具不转动，平稳地上提2～3米，然后慢慢下放至离井底0.3米处，观察指重表的变化，确认没有岩心余留在井底，即可进行接单根。接单根后，下入钻具，施加比取心钻压大50％的钻压顶松岩心爪，上提钻具恢复原悬重后，按刚开始取心的方法进行钻进。

7．割心

（l）正常情况下的割心

在岩性均一、成柱性较好的中硬或硬地层取心时，可以根据内岩心筒的长度来确定割心的位置。在岩性不均一、软硬交错变化复杂的地层中取心时，在内岩心筒长度的范围内，尽量把割心位置选择在比较硬的地层为好，不要勉强多打进尺。割心像接单根前割心一样，割完岩心后要在不同高度分别上提钻具，并以不同方向缓慢下放钻具探心。如果井底余心较多，为了取全取准资料，应进行“套心”。

（2）异常情况下的割心

在取心钻进中，如果发现钻头泥包，钻头循环水道堵塞，以及因取心工具异常或地层因素引起“磨心”、“卡心”、“堵心”、“烧心”等异常现象而不能排除时，必须立即割心。

8．起钻

起钻操作要平稳，要轻提、轻放、慢卸，防止钻具猛烈摆动，禁止用转盘卸扣。

9．岩心出筒

无论在钻台还是在场地通心，都要严格注意岩心出筒顺序，防止岩心错位。操作方法是先卸开安全接头，提出内筒，冲洗干净，用链钳卸松内筒鞋2～3扣，把内筒拉至司钻容易看见的地方，用绳子栓住内筒，卸开内筒鞋，装上岩心钳，然后司钻操作，一上一下，放出岩心。如果是铝合金和玻璃钢管取心，卸开安全接头后，上提0.2米，用卡盘卡住内岩心筒，并坐于外筒上，用链钳卸开安全接头，用提升护丝将内筒和岩心吊下钻台，平放于场地上，用水冲洗干净，按地质要求，用电锯分段切开，并用岩心帽封好，用卡箍卡好。

四、取心故障分析

五、取心工具质量检查与标准

1．严格选择材料。欲修理的每一个部件都应该按照用途和技术条件的不同要求，工作时受力的大小来选择合适的材料。

2．认真进行校直。从现场复员回来的工具，必须认真进行内外筒的校直，确保无弯曲。一般规定10米长度以内的弯曲度必须小于2～3毫米。

3．严格检查尺寸。工具组装之前，必须对全部零件按图纸标准、技术条件进行检查和试上扣，外筒螺纹用手上紧后的间距为0.5～2.2毫米。

4．外岩心筒必须测厚、探伤，磨损不得超过壁厚的1／6。接头、螺纹处无伤痕。外筒必须用比内径小4毫米的内径规通径，内筒必须用比内径小3毫米的内径规通径。

5．轴承组装后，间隙合适，最大不超过3毫米，转动灵活。

6．扶正器的外径磨损不得小于取心钻头外径3毫米。

7．内筒鞋最小内径应该大于钻头内径1～2毫米。岩心爪外表光滑无伤痕，弹性适宜，碳化钨颗粒均匀、平整，装入内筒鞋后，活动自如，下移时下端露出内筒鞋不得超过2～3毫米。

8．内外筒的有效长度正负误差不超过10毫米。