有效提高旋转井壁取心收获率的工艺探讨

2022-10-07

引言

在进行石油的勘探和开发时, 需清楚地认识和了解地质构造以及地层属性, 认识和了解地层最为直接的方式就是取地层岩心。目前常用的取心方式主要有三种, 即旋转式井壁取心、钻井取心与爆炸撞击式井壁取心, 其中钻井取心的施工作业比较复杂, 成本较高, 同时劳动强度也比较大, 对钻进速度容易造成影响, 不适合在全井地层取心中应用;爆炸撞击式井壁方法所获岩心形状不规则, 且体积也比较小, 不便于物理分析以及化验, 同时得不到储集层参数, 比如孔隙度或者渗透率等;旋转式井壁取心方法施工作业简单方便, 所获岩心为规则, 且成本也比较低, 不仅能直观地实施岩性含油性观察, 同时还可经分析仪器实施岩性物性以及电性分析化验, 获得相应的储集层参数[1]。上述三种方式目前应用最为广泛的一种为旋转式井壁取心。下面笔者就影响旋转式井壁取心收获率的因素进行分析和研究, 基于此, 提出提高旋转井壁取心收获率的工艺。

一、旋转井壁取心工作原理分析

旋转井壁取心器由两大部分所构成, 即地面控制系统与下井仪器系统, 其中下井仪器系统包含有安全保障系统、测量控制系统、液压控制系统以及供电系统。仪器经自然伽马曲线的跟踪以及测量, 实施深度定位, 接着基于微机的控制, 确保各个电磁阀正常且有序地运作, 对液压油流的方向进行相应的控制, 仪器按照顺序完成取心动作, 即推靠井壁→液压电机的旋转→钻头钻进→折断岩心→钻头退钻→收推靠臂→推心→收储岩心等。在整个仪器中, 其核心为液压控制系统, 该系统有液压外壳、双相异步电机、平衡装置、大泵系统以及小泵系统所构成, 该系统工作程序主要如下:当启动电机以后, 小泵系统与大泵系统开始运作, 其中大泵系统主要用于液压电机的驱动, 使电机转动的速度为每分钟2500r, 以此带动钻头进行转动;而小泵系统则主要用于液压油流方向的控制, 以此完成折心动作、推靠动作以及钻头进退动作, 液压系统工作原理示意图如图1所示[2]。

二、影响旋转井壁取心收获率的因素分析

对取心收获率产生影响的因素主要有地层因素、取心器因素以及其他因素[3]。下面笔者就三个方面的因素进行探讨:第一:地层因素。地层属性对于取心收获率所产生的影响表现在岩石胶结特征、地层岩石可钻性、井眼扩径以及地层温度, 该因素为客观存在, 于施工作业时加强对取心设计综合方式的研究与分析, 可使取心收获率得到提高。第二, 取心器因素。首先表现为液压油污染, 由于取心器在井下施工作业时, 所处作业环境比较恶劣, 对此对于仪器抗污染能力的要求比较高, 据调查资料显示, 液压系统超过80%的故障都是由于液压油污染所造成;其次为各种典型干扰, 即传感器模拟小信号干扰、通信干扰以及保护监测各干扰;最后表现为液压系统元件受到破坏和损伤。第三, 其他因素。如井斜、滤饼质量、卡钻、钻井液密度以及仪器操作。

三、提高旋转井壁取心收获率的工艺分析

经旋转井壁取心工作原理和影响取心收获率因素的分析, 为使旋转井壁取心收获率得到提高, 可采取以下工艺。

1.

借助于测井资料所获声波时差构建地层可钻性剖面, 实施作业比较分析, 当井径规则和声波时小于300us/m的时候, 则岩心收获率较高。基于海上与陆地作业经验的总结, 于井径规则, 除了胶结差以及煤层较差含砾岩性以外, 若岩性声波时差小于322us/m, 可借助于旋转井壁取心进行施工作业。借助于测井数据资料且结合勘探所获岩屑资料, 对岩石可钻性进行评价和研究, 于井壁取心分析设计的时候, 需对地层可选性以及取心器性能指标进行综合考虑, 合理且可科学地进行取心点的设计。在进行取心性能的研究与开发时, 经取心器结构设计的改进以及完善, 利用齿轮液压驱动钻头装置以及新型液压驱动技术, 可使其工作性能得到明显地提高。此外, 在现场施工作业时, 应对区域地层温度进行仔细的研究与分析, 基于测井测温资料以及测试测温资料来选择取心器液压油, 从而提高取心收获率。

2.

为有效地控制以及减少液压油污染, 应加大适用于恶劣环境下具有强抗污染能力液压元件的研制开发力度, 同时定期对油液实施采样分析, 并及时进行更换, 以此将液压系统污染程度控制在元件污染程度的允许范围内, 从而保证元件使用的寿命以及系统工作的有效性、可靠性。在抗干扰上, 应及时将干扰根源找出来, 针对具体的干扰, 基于仪器自身设计所存不足原因的分析, 改进以及完善仪器的设计。经多年实践发现, 齿轮油于井下高温环境下进行工作, 同时马达动密封位置有少量的井液渗入时, 当仪器在工作了一段时间以后, 此时齿轮油会含有一定的杂质或者变质, 导致泵压降低, 使马达与泵受到损伤。针对这种现象, 在实践工作中, 需定期更换每一支仪器齿轮油, 当仪器取心的时间累积起来大于20小时或者每取心三口井后, 需将仪器中齿轮油放空, 重新将新齿轮油灌注在仪器中。

3.

泥饼质量高低直接关系着井壁稳定性, 若其质量好, 则井壁稳定性较好, 反之则较差。对此, 在施工作业时, 尽量选择和底层配伍性好的钻井液体系统, 确保钻井液流变性以及润滑性好, 以便于泥饼质量的提高, 使所形成的这一泥饼薄且坚韧, 以便获得较长岩心, 使井壁更为稳定, 且井径规则, 以此保证取心收获率。同时还应充分掌握所钻井的井下情况, 严格要求钻井液的性能, 即漏斗粘度应低于60s, 密度低于1.4g/cm3, 含砂量低于0.5%以及失水量低于8ml, 以确保取心作业得以顺利实施。如果钻井液静止超过48小时, 需实施通井, 以确保钻井液循环的时间超过三个周期。此外, 在施工作业时, 应充分分析井况以及地质参数, 对于容易卡钻的取心点可借助于活动电缆进行重新钻取, 精细施工作业, 以免出现卡钻情况。

4.

在仪器下井之前, 需要在井口实施试验, 且做好相应的记录工作, 对密封装置进行仔细地检查, 充分预热电机, 接着再启动, 同时对小泵压力、位移信号以及心长进行观察, 于仪器下井的时候, 每隔500米需要预热一分钟, 让仪器内压力比外部环境压力略高, 从而确保马达动所具密封性能, 防止井液的渗入。于高渗透率层段进行取心钻进时, 钻头需反复进行多次进退, 以便岩屑可从钻孔导出。此外, 仪器下井以后需彻底地进行清洗, 避免泥浆对传动机构以及液压管线造成腐蚀。在扩眼时应用小钻压且低转速进行扩眼, 在钻进时, 需对扭矩变化情况进行密切地观察, 以免扭矩超过钻具空转时候的扭矩。

结束语

综上所述, 在井壁取心施工作业中, 收获率作为评价其质量的一个重要指标, 要想提高取心收获率, 首先应充分认识影响取心收获率的相关因素, 基于影响因素分析原因, 将各方面的影响排除, 其次对操作流程进行优化, 改进并完善取心器的设计, 提高取心器的性能, 加强所用取心器的维护以及保养, 精细施工作业, 结合井下情况和地层资料, 对施工工艺进行合理且有效地改进, 以此进一步提高取心收获率。本文就提高旋转井壁取心收获率的工艺进行了探究与分析, 望通过本文的介绍可为今后旋转井壁取心的深入研究提供相应的参考资料。

摘要：近年来, 伴随着国民经济的快速发展, 科学技术水平的提高, 我国石油勘探事业也取得了相应的发展。旋转式井壁取心适合在全井段不同地层的取心作业中应用, 尤其是坚硬地层, 其兼具撞击式取心与钻井取心所具优势, 但是对于取心设备的设计以及钻井施工作业的质量要求却非常的高。本文就有效提高旋转井壁取心收获率的工艺进行研究与分析。

关键词：旋转井壁取心,工艺,收获率,提高