双岩心爪取心工具的研究与应用

复杂地层一般是指裂缝发育,软硬互层,胶结性、稳定性及强度较差的地层,在对该地层进行取心施工时,一直存在撸心、掉心、岩心收获率低等问题。依据复杂地层的特点,研制了双岩心爪取心工具,该工具结合了自锁式取心工具与加压式取心工具的优点,在软地层割心时,可以通过加压式岩心爪将岩心割断并封堵内筒,防止撸心、掉心;在硬地层割心时,启动自锁式岩心爪,楔入岩心,将岩心割断。现已在大庆地区进行了两口井的现场应用,应用表明,该工具有良好的地层适应性,工艺操作简单,成本低,能够有效提高复杂地层取心收获率指标,保证化验分析的准确度,为油田的高效开发提供可靠的地质依据。

取心筒自锁式岩心爪受力分析

本文对石油钻井取心工具的核心部件—自锁式岩心爪进行了各种工况下的受力分析,并说明了分析结果在实践中的意义。

新近系地层大直径取心质量影响因素分析及对策研究

在郑州市主城区与东部新城区地热资源勘查评价项目中,勘查目的层为新近系明化镇组和馆陶组,在勘查初期存在取心质量不稳定的问题。通过对影响取心质量的地质因素和工程因素的分析发现,初期采用的川7-4型单动双管取心工具配装的卡箍式岩心爪,难以适应胶结程度差异大、复杂多变的新近系地层。针对影响取心质量的因素,采用了钙化泥浆,优化了钻进参数,改进了钻头结构,设计加工了卡板式岩心爪与卡箍式岩心爪组合的双作用岩心爪。在后续的勘查施工中,有效提高了岩心采取率,解决了取心质量不稳定的问题。

可控局部热熔钻头的研制与应用试验

岩心是了解地层和含矿特征最直观、最实际的资料。复杂地层资源勘查采用常规取心钻具的取心率往往满足不了规范或设计要求。泥岩、泥页岩互层等易造浆地层进行矿产资源勘查时,绳索取心钻杆内壁结垢,导致内管投不到底而无法采用;小型化的单动双管取心钻具较短,仅用于矿层取心;采用单管取心钻具卡心方式是岩心+卡簧(或岩粉、卡料)+钻头(或岩心管)三者之间配合的“挤力”卡心,三者之间往往因配合存在极大的不确定性而导致回次岩心采取率的不确定性,岩心采取率无法得到保障。为此,利用孔底温度及粘接剂粘接温度≤2倍粘接剂熔点温度≤2倍钻探用金刚石材料的安全使用温度,研制出一种干、湿钻法下的可控局部热熔钻头,将卡心方式优化为岩心爪封闭钻头内径的“托举”卡心,并与单管岩心管组合进行了取心实验,取心率达75%以上,解决了常规单管岩心管存在卡心不牢、卡心不确定性的技术难题。为类似地层的钻探施工提供了新的思路,可借鉴、推广、普及。

顺北超深水平井破碎地层取心技术

为探索顺北油田奥陶系一间房和鹰山组目的层储层发育情况与含油气性,同时刻画油气藏内部储集空间,需要在断控缝洞体进行取心作业。断控缝洞体取心面临地层破碎、堵心或掉心、取心收获率低等技术难题,通过调研分析、数值模拟和研究试验相结合等方式,优选抗研磨的金刚石取心钻头,采用具有“灯笼罩”式双卡箍岩心爪、内壁光滑铝合金内筒等的高强度短筒取心工具,配套形成顺北油田超深水平井断控缝洞体破碎地层的取心技术。现场试验应用18回次,取心收获率由11.3%提高至94%。该技术为提高超深水平井破碎地层取心收获率积累了宝贵经验,支撑了顺北油田断控缝洞体油气藏内部储集空间精细刻画及地质模型的建立。

页岩油超长取心创全国新纪录

济阳页岩油国家级示范区某井页岩油超长筒取心获重大突破,单趟取心进尺达到75米,取心收获率100%,再次刷新国内页岩油单趟取心进尺纪录。技术团队针对该井地层呈柱型好、不易破碎的特点,使用超长筒取心技术,采取了取心外筒加双螺旋扶正器、取心内筒内表面涂层、改进岩心爪及缩颈套短节结构、选用长寿命高效取心钻头和优化取心参数等措施。

老油区疏松地层取心关键技术研究及现场应用

疏松地层松散,岩心难以成形,取心难度大。为进一步提高疏松地层取心收获率,针对疏松砂岩地层孔隙度较高、岩性脆等特点,采用滤失量低的取心钻井液,低钻压、低转速和小排量的取心参数,及切削型取心钻头和全封闭岩心爪,形成了老油区疏松地层取心关键技术。该技术在现场应用14口井,取心进尺311.36m,平均岩心收获率达到85.40%。应用结果表明,该技术有利于保护岩心、提高岩心收获率,能够满足浅层疏松砂岩地层取心的需要。

破碎地层取心工具的研制与应用

文章介绍了一种适用于破碎地层取心的新型取心工具,该工具设计采用双岩心爪新型割心系统,特别是隐藏式卡板岩心爪,解决了在不均质松散破碎地层取心时的漏心问题。

保压取心工具连续割心系统设计

现行保压取心工具割心系统投球式差动总成响应速度慢,割心位置误差较大;自锁式岩心爪不能有效抱紧下行岩心、岩心易滑脱,针对这些问题,提出一套可用于保压取心装置的智能割心系统设计构想;基于保压取心技术要求,采用数值仿真及理论计算,研发连续可控割心技术,创新性地引入传感器等电子元件,与所设计的活塞式可控差动机构配合。结果表明:所设计的保压取心工具连续割心系统能够实现割心动作的智能控制,可以有效降低投球割心位置误差;设计的杠杆加压自锁式岩心爪采用预紧力+杠杆结构双重加压方式增大与岩心的摩擦力,可以有效提升割心成功率;岩心爪强度设计满足要求。

提高深井取心效率技术研究

针对大庆油田深井钻井取心效率低的问题,设计了井下动力钻具取心工具、高效研磨取心钻头。动力钻具取心工具增加了液力投球机构、堵心报警及内筒保护机构、双岩心爪割心机构,解决了传统取心工艺钻速慢、收获率低的问题,并有效规避了堵心事故和撸心的现象。高效研磨取心钻头提高了火成岩地层取心机械钻速,同时也提高了钻头的井下使用寿命。现场试验证明,动力钻具取心工具和高效研磨取心钻头应用效果良好,性能突出,切实提高了深井取心效率。

肯基亚克盐下油田小井眼取心技术

哈萨克斯坦肯基亚克盐下油田油层埋藏深,地质条件复杂,特别是更改为四层井身结构后,?149.2 mm小井眼高密度钻井液钻进,更增加了勘探开发难度,也给该地区钻井取心作业造成了极大困难。为克服肯基亚克盐下油田地质条件复杂、钻井液密度高等技术难题,通过分析盐下油藏地层规律,结合该区块钻井技术特点,研制了小直径高强度取心工具。通过采用带扶正机构的铝合金内筒和密封轴承提高了内筒稳定性,通过采用新型取心钻头,增加篮式岩心爪和防钻井液倒返装置,提高了取心作业效率和取心收获率。现场应用表明,该技术能够有效克服该区块钻井取心技术难题,取心效果提升明显,值得进一步推广应用。

绳索取心技术在煤层气DP1井的应用

煤层气井煤层段采用绳索取心技术,具有不用起下钻而由钻杆内捞取岩心的技术优势,但常规绳索取心工具存在取心收获率低的问题。对绳索取心工具的钻头和岩心爪进行改进,将钻头改为梭形,顶部改为非连续环,齿间开水槽,将八刀翼4复合片改为六刀翼6复合片结构,增强攻击性,同时去除内圆水眼,减少对岩心的冲蚀;将岩心爪改为卡箍式和篮爪式二合一结构,提高了岩心爪的通用性。配合钻井参数的优化,使在煤层气井DP1井取心施工中收获率提高到75.68%,为准确获取煤层顶底板情况及煤层含气的各项参数起到重要作用。

保形取心工具的改进及其应用

潜山风化壳破碎地层软硬交错,在该地层取心难度大,取心收获率低,满足不了勘探开发的需要。为此对保形取心工具进行了改进,改进主要体现在两个方面,一是使用双岩心爪,在全封闭岩心爪的上部加装卡箍式岩心爪,防止单一岩心爪割心失败和起钻掉心等情况发生;二是取心钻头设计为5刀翼抛物线形8 mm PDC密集布齿,对硬夹层有较强的攻击性;另外该钻头在取心钻进时,钻井液由一定角度水眼分流,可减小对岩心的直接冲蚀。使用改进后的保形取心工具和取心钻头在PL9-1油田的两口井进行了取心作业,取心收获率有明显提高,实践表明,改进后的保形取心工具对蓬莱地区潜山地层的适应性较强,能够很大程度的提高取心质量。

古巴Majaguillar稠油油藏大斜度井取心技术

针对古巴Majaguillar稠油油藏地层成岩性差,井身结构复杂,钻头水眼易堵塞,软硬交替地层割心困难等问题,研究了适合该区块稠油油藏的大斜度井取心技术。通过使用钢体PDC取心钻头、一体化悬挂加压装置、防砂倒返装置以及双保险岩心爪等关键工具,优化取心工艺措施,有效解决了以上技术难题。现场应用结果表明:该取心技术针对Majaguillar稠油油藏大斜度井取心效果提升明显,平均取心收获率较以往提高30%。该技术的成功应用对类似稠油油藏的取心作业具有一定的指导意义。