钻井取心工艺中探心的研究与应用
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摘 要：钻井取心工艺是获取地层岩心最直接，也是唯一途径。岩心收获率是评价取心质量的重要指标，如何提高岩心收获率是每一位取心技术人员毕生研究的课题，但因地层的多样化和工具的不同，为研究带来了许多挑战。本文研究的探心是钻进结束并割心后采取的一种补救措施，可以有效的提高岩心收获率，并通过实际应用确认了该操作的可行性。
关键词：钻井取心工艺;探心;岩心收获率
岩心作为一个地层最直接、最准确的第一手地质研究资料，是了解地层岩性和储层特性最可靠的手段。因此，岩心对初期勘探地层及后期油气田开采有着极其重要的影响，而钻井取心工艺则是获取岩心的最直接手段，也是唯一途径。在钻井取心施工中，如何保证岩心质量、提高岩心收获率，是每一个钻井取心技术人员探讨和研究的永恒话题。探心作为钻井取心钻进结束后、起钻前的一种补救措施，经常被钻井取心技术人员提及并应用，特别是在钻进过程中和割心时有异常情况时，探心则可以有效的防止岩心丢失和避免空筒（岩心收获率为0）的出现。
1 探心理论探讨
探心顾明思议就是在取心钻进结束、割心完毕后，通过上提和下放钻具来确认井底是否有岩心，从而判断岩心是否丢失的一种补救措施。取心工具按照割心方式可分为自锁式和加压式两种，因工具结构的不同，割心后进行探心的操作也是有明显区别的。
1.1 自锁式取心工具
自锁式取心工具主要适用于成柱性好、岩性中硬到坚硬的地层，割心原理是当取心钻进结束后，通过岩心与自锁式岩心爪之间的摩擦拉力，带动岩心爪下行并锁死岩心，当岩心爪随钻具继续上行时，岩心受到持续向上的拉力，当拉力达到岩心的拉伸破坏极限时，岩心就会因拉伸破坏而断裂，达到割心的目的。
自锁式岩心爪割心后，岩心爪在卡箍座处锁死岩心，取心筒内的岩心无法从岩心爪处掉出，但在割心后如果想继续钻进取心，岩心可以在外力的作用下从外部通过岩心爪进入取心筒，自锁式岩心爪是可以重复使用的，自锁式取心工具的割心原理是探心及采取补救措施提供了必备条件。
1.2 加压式取心工具
加压式取心工具主要适用于岩性较松软、成柱性差的地层，割心原理是在取心结束后再循环管线中投入50mm的钢球，利用钻井液将钢球带入井底取心工具上部的球座。鋼球落座后，钢球会封堵取心工具的所有循环通道，随着钻井液的持续进入，球座处的泵压持续上升，当泵压达到一定值时，取心工具上部的悬挂销钉就会被剪短，取心内筒下行，靠着钻井液瞬间的水击冲击力和下部钻头的倾斜倒角，使得下部的一把抓式岩心爪收缩而切断岩心，并将岩心封死在取心内筒中。
加压式取心工具的岩心爪为一次性使用，加压割心后进行探心操作只能确认丢失岩心数量，为下一步施工做准备。
2 探心的实际应用
2.1 在腾xx井自锁式取心工具中的应用
腾xx井属于二连盆地白音昆地凹陷东部陡坡带，取心目的为了解该地层岩性及含油气性质，该井取心总进尺24.77米，共取心7筒次，取心钻遇地层主要岩性为灰色泥岩、灰色砂砾岩、深灰色荧光砂砾岩、灰色凝灰岩，所取地层难度较大，再者因钻井设备的限制，对取心作业是一个不小的挑战。
第1筒、第3筒、第5筒、第6筒取心作业中，取心钻进钻时小，平均仅为5min/m，钻进过程中钻时均匀，钻进平稳，无蹩跳，泵压上下变化小，割心时上提拉力增加5-10t左右岩心断裂。割心后探心，井底无丢心，起钻出心，岩心收获率均在98%以上。
第2筒取心作业中，取心钻进钻时大，平均钻时达90min/m，蹩跳现象严重，泵压变化大，取心进尺4m时割心起钻，割心时上提拉力无明显反应。割心后上提到开始取心井段下放遇阻，阻力达到5t左右突然下降，说明岩心全部掉落，随即开转盘缓慢下放引心，转盘转速20rpm，引进0.5m左右停转盘下放，下放阻力小，到底开转盘大钻压钻进1.0m，割心起钻，割心时拉力为6t，再次下放无遇阻，说明岩心已全部进筒。出心时发现，上部岩心断裂面较多，而且都有不同程度的磨圆，说明第一次割心岩心全部掉落，探心之后进行补救，将岩心再次全部捞出，充分说明了探心的可行性和可靠性。
2.2 在孔10xx-xx井加压式取心工具中的应用
孔10xx-xx井属于孔店油田孔一断块，取心目的是为了完善孔一断块注采井网。该井取心设计65米，实际共取心15筒次，取心71.51米，心长66.72米，平均岩心收获率为93.3%。
该井在前11筒次的取心过程中，总体钻时较快，但是因夹层较多，钻时也是忽快忽慢，在投球割心时也较顺利，泵压上升在5-8Mpa，然后上提钻具钻压恢复正常，说明割心时悬挂销钉剪短，一把抓岩心爪收缩，割心之后将钻具提出取心新井眼然后下放，正常下放到底，无遇阻现象。说明无岩心掉落，起钻对岩心丈量，收获率均为100%。
但在第12筒取心时，钻进先快后慢，有疑似堵心的现象，由于岩心偏软要克服密闭液的重量进入内筒较为困难，造成轻微堵心，泵压上涨1Mpa后回落，岩心逐渐进入筒内后恢复正常。钻进完毕投球割心时，泵压增加11Mpa，造成憋泵，检修泵之后再次割心，泵压增加达到9Mpa时突然下降，说明悬挂销钉剪短，岩心爪收缩，割心完毕。然后上提之后再下放探心，发现下放不到1米后遇阻，然后再也无法继续下放，说明岩心大部分丢失。本次取心纯钻时为225分钟，进尺为4.8米，心长为0.96米，收获率20%，岩性为砂岩。取心结果与探心结果一致，说明探心能准确的确定岩心的丢失情况，但加压式取心工具却无法进行补救，只能做到心中有数，和自锁式取心工具有明显的差异。
3 结论
（1）在自锁式取心工具取心中，探心不仅能有效地确定岩心是否掉落，同时还可以通过引心将丢掉岩心重新引进取心筒，并利用大钻压钻进及割心进行补救，从而将丢失岩心取出，因此探心是完全可行的。
（2）在加压式取心工具取心中，因一把抓岩心爪为一次性使用的，探心只能确认岩心掉落的数量，但却无法进行补救。
（3）探心在取心过程中不仅是可行的，而且可以有效的确认岩心掉落的数量，从而做到心中有数。
参考文献：
[1]孔志刚，于希.辽河油田古潜山储层钻井取心技术[J].石油钻探技术，2014，42（03）：50-54.
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