密闭取心技术是指在水基钻井液中取得的岩心基本不受钻井液的污染,能真实再现地层原始地质孔隙度、含油饱和度及水侵和含水率等资料。它是通过专用密闭取心工具和密闭液的共同作用来实现的一种特殊钻井取心工艺。
基本介绍
- 中文名:密闭取心技术
- 外文名:Sealed coring technology
- 学科:钻井工程
- 研究油田:胜利油田
- 用途:钻检查井、替代油基钻井液取心
- 特点:结构设计新颖等
简介
油田勘探开发需要準确获得油层原始含油饱和度和地层孔隙度等重要地质资料,以制定合理的勘探开发方案。对于注水开发的老油田,需要检查注水效果,定量分析油层的油水动态,水淹油层情况及水驱油效果,以制定出有效的挖潜增效增产措施,完善开发方案。这些都需要以岩心分析资料为依据。
常规取心获得的岩心因受到钻井液的污染,钻井液中的部分固相颗粒进入岩心使地层孔隙率数据失真,钻井液滤液进入岩心使地层液体矿物质成分发生变化并造成油水饱和度数据不準,最终对该岩心分析得到的资料会有较大误差,从而使勘探开发方案的制定受到较大的制约。
密闭取心是指在水基钻井液中取得的岩心基本不受钻井液的污染,能真实再现地层原始地质孔隙度、含油饱和度及水侵和含水率等资料。它是通过专用密闭取心工具和密闭液的共同作用来实现的一种特殊钻井取心工艺。
工具
密闭取心工具主要由安全接头、外筒、悬挂结构、内筒和取心钻头组成。採用双筒单动结构,内、外筒可相对运动。金刚石密闭取心钻头採用钻井液只通过钻头水眼和外泄水槽循环,清洗冷却外唇面的型式,杜绝岩心受钻井液直接沖蚀。
工艺原理
取心工作开始前,在井口将取心工具内筒里注满密闭液,内筒下端由销钉固定密封活塞,上端由浮动活塞密封,形成密封腔。取心钻进时,由于钻压的作用,销钉被剪断,密封活塞上行,内筒密封被打开,之后取心钻头接触井底,并迫使密封活塞完全进入内筒。此时内筒里的密闭液开始被挤出,在井底形成保护区。随着钻进,岩心不断形成和增长,推着活塞不断上行。由于内筒上端是密封的,故筒内密闭液只能被进入内筒的岩心所挤压,且只能从内筒环空间隙等体积向外排出,排出的密闭液立即涂抹在岩心柱表面形成保护膜。同时在井底岩心柱周围形成一定範围的保护区,钻井液只通过钻头水眼和外泄水槽循环,在携带岩屑和清洗冷却外唇面,使保护岩心免遭钻井液污染的目的得以实现。
用途
密闭取心的主要用途之一, 是对于以注水方式开发的油田,在开发过程中钻检查井用。检查注水开发效果、油水界面及油层水洗情况, 综合分析剩余油饱和度及驱油效率的分布规律与变化规律, 为增产挖潜、提高水驱油效率提供地质依据。实践证明, 油田开发中后期, 即油田中含水和高含水期, 密闭取心不失为一种有效方法。
密闭取心的用途之二, 是在油田开发之前, 在岩心收穫率与密闭率有保证的前提下,可替代油基钻井液取心, 用以取得油层的原始含油饱和度资料, 为计算油田储量、制定合理的开发方案提供可靠依据。
技术特点
①内筒上部採用浮动活塞结构,能自动消除井眼液柱压力对工具密封性的影响,从根本上解决了任意井深条件下的密封问题,使工具的使用範围不受井眼深度的限制。这一结构设计新颖 ,属国内外首创,已获国家实用新型专利。
②在有油基密闭液润滑的条件下,首次採用自锁式岩心抓获得成功,使工具结构与割心操作简化,实现了硬地层必须的提钻摩擦割心方式。
③取心钻头採用斜水眼结构,避免了钻井液射流对岩心根部沖刷,有利于提高岩心密闭率。
④採用胜利钻井院自己研製的新型水基密闭液,与该项技术结合,取得了理想的效果,该水基密闭液具有粘度高、流动性好、附着力强、耐高温等特点,能在岩心表面及时形成一层不易被钻井液渗透的密闭膜,既不会污染岩心,也不会被钻井液熔化,达到保护岩心的目的。
技术难题
1、密闭取心的技术难题
1)、保持内筒内部压力与井筒间压力的平衡,确保下钻时内筒内密闭液不被污染、提钻时不因内筒内岩心间的气体压力无处释放而顶掉岩心。
2)、在确保内外筒间密封不使密闭液在钻进时被污染的同时,保证内筒无周向运动,提高取心收穫率和岩心成形率。
2、鬆散地层取心的技术难题
鬆散地层是指胶结性差、易破碎、易水化、高含水等地层的统称,在这些地层取心往往难度大、複杂程度高,不易得到理想的效果,造成以上结果的主要原因是由于:
1)、 地层胶结物强度低,岩心不易成形,难以进入取心工具;
2)、 当岩心胶结物具有较强水敏性时,在水基钻井液沖蚀下,岩心承载能力降低,易坍塌破碎,造成堵心、磨心现象的发生,影响取心技术指标;
3)、 在胶结鬆散、不均质含砾砂砾岩取心过程中,取心钻头和工具振动易造成岩心断裂、破碎;
4)、 岩心的出筒过程中,由于岩心柱受力状态发生变化,岩心易坍塌破碎,减小了岩心地质分析的选样範围,降低了地质资料的準确性。
套用情况
深井密闭取心技术自85年投入现场以来,已先后在国内胜利、青海、中原、大港、华北、吉林、滇黔桂、内蒙、新疆等九个油田推广套用,累计取心38口井,取心进尺4197.56m,总取心收穫率94.91%,总岩心密闭率86.35%,各项指标均满足地质勘探、开发要求,并创造了许多密闭取心的最好指标。
①最深井密闭取心指标: 塔里木轮南2-2-J1井
井深:4509.94-4883.40m,进尺80.70m,心长80.33m,收穫率99.50%,密闭率83.10%。
②最浅井密闭取心指标: 内蒙检4井:
井深:783-818.80m,进尺35.80m,心长33.08m,收穫率92.4%,密闭率95.31%。
③高含水、高渗透率地层密闭取心指标: 华北京617井:
井深:1302-1523m,进尺209.26m,收穫率95.79%,密闭率91.26%。
④最高密闭率取心指标: 胜利桩74井:
井深:3469-3650m,进尺165.14m,收穫率91.92%,密闭率98.48%。