于高雷 張成敏 王昆 滕東奇 于濤

摘要：空氣鉆井取芯技術(shù)在普光氣田屬于探索，之前沒(méi)有應(yīng)用和嘗試過(guò)。為了解上部陸相地層含氣儲(chǔ)量情況，探明陸相地層淺層氣的開(kāi)發(fā)價(jià)值,采用了空氣鉆井取芯技術(shù)并取得了較好的效果。保證了氣體鉆井方式的延續(xù)，避免了鉆井液對(duì)巖芯污染，對(duì)分析地層巖性、計(jì)算儲(chǔ)量等提供了最有價(jià)值的資料。

關(guān)鍵詞：普光氣田；陸相地層；機(jī)械鉆速；空氣鉆；取芯；收獲率；

中圖分類(lèi)號(hào)：TE242文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3520（2014）-06-00304-02一、空氣鉆取芯背景

隨著空氣鉆技術(shù)在普光氣田的廣泛應(yīng)用，大幅度提高了上部陸相地層機(jī)械鉆速，平均機(jī)械鉆速達(dá)到6.8m/h，是常規(guī)鉆井液鉆井的6-8倍，縮短了鉆井周期。

空氣鉆井取芯可以有效保護(hù)巖芯，避免鉆井液對(duì)巖心污染。P107-1H井空氣鉆取芯10筒次，進(jìn)尺34.82米，芯長(zhǎng)30.38米，收獲率87.25%；P3011-5井空氣鉆取芯7筒次，進(jìn)尺62.5米，芯長(zhǎng)49.59米，收獲率79.34%。P3011-5井的平均機(jī)械鉆速達(dá)到3.24m/h，而常規(guī)鉆井液取芯機(jī)械鉆速只有0.22m/h。

二、空氣鉆井取芯技術(shù)應(yīng)用

空氣鉆井取芯是用空氣作為循環(huán)介質(zhì)來(lái)冷卻鉆頭和攜帶巖屑，滿足鉆井取芯需要的一種取芯方法。

（一）空氣鉆取芯技術(shù)難點(diǎn)

空氣鉆井取芯相比較普通的取芯工藝，主要有以下難點(diǎn):

1．由于缺少鉆井液的潤(rùn)滑,懸掛軸承易失效。2．巖芯爪長(zhǎng)期在干燥空氣、高溫下與堅(jiān)硬的巖石接觸，易先期磨損，造成割芯困難并影響巖芯收獲率。3．空氣鉆井取芯的巖屑呈粉末狀，對(duì)割芯位置的巖性不易判斷。

（二）空氣鉆井取芯技術(shù)在P107-1H井的應(yīng)用

空氣鉆取芯技術(shù)首先在P107-1H井Φ241.3mm井眼中試用,現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)少,鉆進(jìn)參數(shù)和鉆頭選擇都是在應(yīng)用中探索,故第一口井機(jī)械鉆速低,應(yīng)用效果不佳。

1、鉆具組合及取芯參數(shù)：鉆具組合：Φ215.9mmPDC+川7-5取芯工具+Φ158mmDC*3根+Φ127mmHWDP*15根+127mmDP

鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓20～30 KN，轉(zhuǎn)速35 rpm，排氣量100～120 m3/min，立壓1.9～2.1MPa。

取芯鉆頭入井前要保證井眼的暢通。鉆頭入井后，控制下鉆速度，下鉆至井底1m左右進(jìn)行循環(huán)清潔井底。

2、取芯鉆頭的選擇和使用：當(dāng)時(shí)可供選擇的鉆頭類(lèi)型太少,根據(jù)以往鉆井液取芯的經(jīng)驗(yàn),從廣漢、川克制造廠家選擇了幾種取芯鉆頭,機(jī)械鉆速較低,應(yīng)用效果不理想。

普光107-1H的取芯效果不是很好，機(jī)械鉆速低，平均只有0.28m/h,除了可鉆性差外，主要原因是鉆頭選型不對(duì)，其破巖機(jī)理與井下巖性不符。

3、懸掛軸承的維護(hù)保養(yǎng)：本井使用的是普通取芯工具的懸掛軸承，在空氣鉆井取芯過(guò)程中懸掛軸承的工作環(huán)境是非常惡劣的。前兩筒起出后軸承腔內(nèi)都是干燥的，且磨損嚴(yán)重，被迫每趟鉆換一次懸掛軸承。

（三）空氣鉆井取芯技術(shù)在P3011-5井的應(yīng)用

在總結(jié)P107-1H井空氣鉆井取芯技術(shù)的同時(shí)，對(duì)P3011-5井的空氣鉆井取芯參數(shù)配合和鉆頭選型做了認(rèn)真分析與確定。

1、取芯參數(shù)的調(diào)整：在對(duì)P107-1H井空氣鉆井取芯分析總結(jié)中察覺(jué)到空氣排量可能偏小了。當(dāng)時(shí)只考慮到排氣

量大了會(huì)沖刷巖芯，而忽視了上部大井眼的清巖效果。同時(shí)，在鉆時(shí)慢的研磨性地層,還應(yīng)適當(dāng)增大鉆壓。

鉆具組合：Φ215.9mm（241.3mm）PDC+川7-5取芯工具+Φ158mmDC*3根+Φ127mmHWDP*15根+127mmDP

鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓20～40KN，轉(zhuǎn)速35-40 rpm，排氣量120～140 m3/min，立壓2.1～2.4MPa。

在割芯位置的判斷方面,因巖屑呈粉末狀巖性不易識(shí)別,主要從鉆時(shí)變化分析,盡量選擇在鉆時(shí)較快的脆性地層。若發(fā)現(xiàn)鉆時(shí)突然變慢、堵芯等現(xiàn)象，立即割芯起鉆。

2、取芯鉆頭的選擇：針對(duì)P107-1H井空氣鉆井取芯過(guò)程中鉆頭選型問(wèn)題，組織川石、迪普、川克等鉆頭制造廠家進(jìn)行研討,分析了地層巖性,改進(jìn)了齒形和分布,分別有川石和迪普兩家制造廠商研制適合地層巖性的空氣鉆井取芯鉆頭。

三、應(yīng)用效果分析

空氣鉆井取芯技術(shù)首次在普光氣田使用，取芯收獲率分別達(dá)到79.34%和87.25，機(jī)械鉆速?gòu)牡谝豢诰?.28m/h提高到第二口井的2.71m/h(詳見(jiàn)下表)。

P107-1井空氣取芯統(tǒng)計(jì)

P3011-5井空氣取芯統(tǒng)計(jì)

空氣鉆井取芯的應(yīng)用，成功的解決了常規(guī)鉆井液取芯中遇到的井漏、收獲率低、機(jī)械鉆速低等難點(diǎn)，有效的提高了鉆井速度、縮短了鉆井周期；空氣鉆井取芯實(shí)施完后為下部陸相地層繼續(xù)使用空氣鉆井提供了有利條件，保證了氣體鉆井方式的延續(xù)；避免了鉆井液對(duì)巖芯污染，保持了地層巖性特點(diǎn),對(duì)分析地層巖性、計(jì)算儲(chǔ)量等提供了最有價(jià)值的資料。

四、認(rèn)識(shí)與建議

1．選擇適合地層巖性的取芯鉆頭是提高取芯機(jī)械鉆速的主要因素。

2．空氣鉆井取芯長(zhǎng)期在干燥空氣、高溫下與堅(jiān)硬的巖石接觸，工具易磨損，不宜采用長(zhǎng)筒取芯。

3．選擇合理的取芯鉆進(jìn)參數(shù)，尤其是排量的選擇既不能過(guò)大沖刷巖芯，又要滿足攜巖要求。

4．在空氣取芯過(guò)程中，鉆具的損壞頻率大于鉆井液鉆井。應(yīng)堅(jiān)持鉆鋌每趟鉆進(jìn)行探傷，使用一級(jí)以上的鉆桿。

5．建議使用空氣冷卻密封潤(rùn)滑懸掛軸承。