渤南油田页岩油“长筒取心”钻井实践研究

陈照胜  王西峰

摘 要：《胜利岩油国家级开发示范区》的开发需要对沙三下页岩油目的层进行取心作业，单井取心长达500-600米。通过对胜利工区、西南工区等4个区块24口井，249筒次页岩取心数据库统计发现，目前页岩取心单次平均取心进尺：9.97m，常规的单双筒取心技术时效性已无法满足页岩油勘探开发的需要迫切需要的钻井技术和全新取心理念，大幅提高单趟取心进尺和取心效率来满足生产的需要。本文在总结了长筒的取心技术和与之配套的工程保障技术，并介绍了典型的成功事例。

关键词：长筒取心 页岩油 泥岩  井控 内桶 岩心抓 取心钻头  扶正器

1 施工过程中的难点和迫切性

1.1 甲方实现《胜利济阳陆相断陷湖盆页岩油国家级开发示范区》迫切需求。

为了进一步优化油藏关键开发技术，同时给《胜利济阳陆相断陷湖盆页岩油国家级开发示范区》提供基础资料、勘探开发基础理论、示范井组效益开发技术支持，实现页岩油特色油气藏规模效益开发，设计部署2口页岩取资料井。（义页1-1VF，4500米-5100米，600米井段的连续取心；义页1-2VF,3650米-4250米600米井段的连续取心）取心周期投资1VF为60天，2VF为57天。同时也为后续井义页1-3VF井的1000m连续取芯和渤页5-1HF井350m取芯施工进行技术验证。

1.2 验证和完善超长筒钻井取心工艺在渤南油田油页岩层位的应用

（1）超长筒取心技术对于提高取心效率、减少钻井周期具有重要意义。通过超长筒+高效取心钻头的组合，能最大程度上提高取心时效性，节约施工周期。

（2）渤南油页岩油藏地质特征极其复杂，主要是富含有机质的灰黑色泥岩、油泥岩夹少量砂岩，裂缝填充方解石等矿物，储层表现非常强的各向异性，埋深深度深，地层厚度大。目前部署的单井最高连续取心长达1000米，通过对胜利工区、西南工区等4个区块24口井，249筒次页岩取心数据库统计发现，目前页岩取心单次平均取心进尺：9.97m，常规的单双筒取心技术时效性已无法满足页岩油勘探开发的需要。

（3）为满足异常高压（原始地层温度最高突破200℃，压力系数1.75）超深超长（义页1-1VF井4500米-5100米）连续取心工作的高效实施，实现钻井工程、钻井液理念和技术上的创新和突破。

（4）页岩油气裂缝发育为油气藏的生储提供了良好的地质条件，但是高压油气层在页岩油区域高压低渗的情况下也会面临钻井液施工窗口极窄的情况，极端条件下面临涌漏共存的情况。

2 技术对策

2.1 长筒取心堵心识别与解堵技术。

（1）、渤南地区岩性变化快，钻速时快时慢，正确的识别是地层变化导致的钻时慢还是堵心极为关键，如果是堵心要果断割心。

（2）长筒取心最大的难题就是多桶后内桶的稳定性变差，导致岩心入桶困难，现象就是钻时慢，扭矩变化不明显，需要对整个区块岩性的理解细致的分析，耐心精细的操作度过前10-15米的困难时期。

（3）堵心现象是扭矩减小、加压钻压不回、钻时变慢，造成原因有地层碎块筒内卡、断岩心、加压过大岩心变粗、岩性变化等，在取心过程中没有人为突然加压（每次加压差都在1吨内），解堵还是有很大的希望，维持较小钻压、重新树心再继续取心。现场多次应用取得了成功。

2.2 长筒取心接心引心连接技术。

长筒取心在取心中途接心引心是增加单趟取心进尺的核心技术。通过现场实践对比，岩心在轻微受拉的情况下比在受压的情况成功率更高。因此我们选择了微上提塞入卡瓦、再使用榔头夯实减少钻具回座距，接完取心筒后缓慢上提取出卡瓦，放回原井深，小钻压引心后继续取心。现场应用，全部成功。

2.3 全新的钻头设计和使用理念

  在钻头方面使用了全新的设计理念，利用我们多年对该区块可钻性的研究，对渤南区块页岩油地层重新认识：沙三中的泥页岩在井下高温高压的环境下泥岩表现为塑性为主，进入沙四后泥岩杂质增多含灰增多研磨性加强。按照这个理念使用了屋脊齿、锥形齿增加钻头的攻击性，增加了钻头辅助水眼，优选四刀或五刀翼钻头提高机械钻速。

2.4 开创性的随钻扩眼技术。

通常情况，每取30-50m需要通井扩眼1次，取心钻头从以前外径215mm改为215.9mm，增加了2只带有划眼功能的扶正器(外缘增加硬质合金，并镶有复合片)，在取心过程中即时修整井壁，增加扶正器的数量可有效改善多桶的稳定性，提高取心收获率。现场应用3口井仅义页1-2VF井300m通井1次，基本实现免通井功能。

钻具结合： 216mm取心钻头+172mm配合接头＋210mm扶正器+172mm取心筒1根+210mm扶正器+172mm取心筒3根+定位接头+回压凡尔+411*4A10接头+158.8mm钻铤9根+4A11*410接头+6柱加重+127mm钻

杆。

2.5 增加泥浆稳定性和抑制能力。

优选抗高温泥浆材料，防止井底高温导致泥浆变质失效。复合盐泥浆的强抑制性防止泥岩膨胀缩径，将Cl-含量使其保持在（1.1-1.3）*105mg/L，及时补充 KCl保持其含量8%左右。严格控制钻井液体系的滤失量，特别是高温高压滤失量。中压滤失量控制在3.0 ml 以内，高温高压滤失量控制在 12.0 ml以内。保持钻井液良好的润滑性，随着进尺增加及时补充润滑剂。

2.6 取心工具的改进（增加内桶涂层）

根据渤南页岩气地层横向纹理发育多，多桶取心在中后期岩心进桶阻力大的实际问题，首次提出取心筒的内桶可以按照钻杆的内壁一样有个涂层，可以大幅减少岩心进桶阻力，从而减少堵心，增加取心进尺和收获率。在渤页6HF的取心过程中取得了很好的效果。

2.7 溢流检测法起钻。

正常情况下，钻开新地层后需要短起下测油气上窜速度再起钻，渤南区块沙三沙四油泥岩段油气异常活跃，属于高压低渗地层，井控问题不能忽视。取心完成后，循环一个迟到时间观察，确保无油气显示方可起钻；起钻至技套内观察半小时，井口无外溢，确认井筒安全后方可继续起钻；在起钻过程中灌好泥浆、坐好岗。现场应用，此法安全可行

3 认识和结论

施工的“义页1-1VF”和“渤页6HF”,多次刷新“中石化”多项取心纪录。

义页1-1VF井设计取芯井段4500-5100m，该连续取芯段创出了目前胜利油田最深最长连续取芯段纪录，自2月7日9:00组装第一趟取芯筒以来，历时57天，27趟钻成功完成本井取芯任务。

施工的“义页1-1VF”和“渤页6HF”大幅提高了单趟取心进尺和收获率，（9.8米/趟提升到55米/趟）。4000米的井深每天平均取心10-15米。随钻扩眼支持连续600米取心不通井：复合盐钻井液体系在施工周期保持井下稳定。

地层的破碎和裂缝是制约取心收获率和进尺的最大因素。有效的穿越破碎带和裂缝带会提高时效。会在今后的工作中结合渤南区块的地层特点，优化工程参数，探索穿越地层破碎带和泥岩裂缝带的能力。顺利的完成了《胜利济阳陆相断陷湖盆页岩油国家级开发示范区》的取心任务“ 随着技术的进步和发展取心技术还会有更大的突破。

参考文献

[1]  蒋庆祥,宋维华. 机械加压式取心工具在井斜小于40°定向井的应用[J].西部探矿工程，2006，124：196-197.

[2]  蒋庆祥.  胜利保型取心技术在南海油田应用[J].钻采工艺，1999，22（6）：90-92.

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