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摘 要：利页1井是江汉油田部署在鄂西区块的一口非常规页岩气预探井，取心技术可以非常直观地了解海相页岩气成藏及储层的基本特征。由于非常规页岩易断裂、破碎的特性，并且要求运到实验室内进行后期分析，故采用保形取心方式，可以更好的保护岩心的完整性，便于运输。本文从介绍利页1井非常规页岩取心作业中的特点入手，分析了取心技术在非常规页岩气井中的应用情况和应用效果。
关键词：利页1井 取心技术 保形取心 非常规页岩
利页1井是江汉油田部署在鄂西区块的一口非常规页岩气预探井，设计井深3080m，主要钻探目的是了解下志留统龙马溪组-上奥陶统五峰组页岩含气性和产气能力，获取岩石矿物组成、储积性能和生烃能力、含气性等地质参数。该井位于中扬子湘鄂西褶皱带利川复向斜中南部。依据本区已钻井情况看，龙马溪组-五峰组沉积了厚层的以泥岩、页岩、间夹粉砂岩为主的地层。
根据地质设计，利页1井固定取心95m，取心方式为常规保形取心。固定取心原则为：进入龙马溪组约424m，灰色泥岩结束见灰色粉砂质泥岩开始连续取心；进入临湘组深灰色云质灰岩10m结束取心。
一、取心工具介绍
利页1井取心层位为下志留统龙马溪组，该次取心井段较深，岩石较硬，且呈柱性较好，因此取心工具选用适用于中硬-硬地层取心的Yb-8100取心工具，该取心工具适用于8〞及以上井眼取心作业。针对页岩气储层泥页岩具有易断裂、破碎的特点，我们对工具进行改进，采用整体式铝合金衬筒，分段切割，更好的保护岩心，同时减少岩心出心难度。
1.结构组成
Yb-8100取心工具由上接头、外岩心筒、内岩心筒、铝合金衬筒、分水悬挂总成、缩颈套、岩心爪、取心钻头等组成，如图1所示。
图1 Yb-8100取心工具示意图
2.工作原理
当取心工具下钻至预订取心位置时，先开泵，大排量循环钻井液清洗内筒，将下钻过程中进入内筒的钻井液固相颗粒及杂物冲洗干净，将井底的沉砂及小块落物冲离井底。待井底清洗干净，投入一直径为47mm的钢球，待钢球到位后，校正方入树心钻进，钻进完毕，静压磨心10-15min，上提钻具。靠内筒底部缩颈套的限位作用迫使卡箍岩心爪产生较大摩擦力而拔断岩心。工具从井口起出，将带有岩心的铝合金衬筒从钢制内筒中顶出，根据地质分析要求进行分段切割取样，实现保形取心的目的。
3.结构特点
3.1采用双筒单动，上提自锁、导向滑动式岩心抓结构，适用于深井硬地层。
3.2采用泥浆润滑悬挂轴承，轴承无弹夹，结构简单，转动灵活，寿命长。
3.3内筒中加用低阻减摩铝合金衬筒，利于岩心的进入保证收获率。
3.4采用内洗结构，下钻到底后开泵循环清洗井底和内筒后，再投球取心。
3.5通过钢制内岩心筒中加用合适尺寸的铝合金作衬管，能较好地保护岩心原始形状和保存所取资料的完整性，利于提高资料利用率。
二、取心作业技术措施
1.作业技术难点
取心井段位于龙马溪组-五峰组，岩性以灰黑色泥岩、灰质泥岩、含炭质、硅质泥、页岩为主。地层可钻性差且页岩纹层状发育、易破碎，并且容易掉块、垮塌，取心过程中容易发生“堵心”，导致取心作业的失败。
该井9-5/8〞技术套管下深1850m，裸眼段达到近1000米，取心工具在裸眼段下钻过程中容易造成取心钻头提前磨损，影响取心速度。
2.取心作业技术应对方案及技术措施
2.1应对方案
针对技术难点，优选取心作业参数，采用小钻压（10～20）KN造心，钻进0.5m后逐渐将钻压增加至（40～50）KN正常钻压进行取心钻进。根据地层特点排量选择20-25L/s，转盘转速为（50-60）rpm，在保证较高机械钻速的前提下，避免因过高转速造成岩心断裂堵心。
2.2 取心技术措施
2.2.1井身质量符合设计要求，起下钻遇阻、遇卡井段必须处理正常。
2.2.2确保地面设备运转正常和仪表性能良好。钻井液性能良好，保证井下无缩径、无坍塌，粘度、切力适当，常温失水不大于3ml。
2.2.3下钻至井底后大排量清洗井底。在取心前测量后各种工况下摩阻。
2.2.4取心过程中，要求技术熟练人员扶刹把，送钻均匀，增压及时，严禁溜钻，在整个取心过程中要求不停泵、不停转。起钻要求平稳操作，起钻过程中，应连续灌好钻井液。
2.2.5 钻具组合：取心钻头+Yb-8100取心工具（双筒）+止回阀+转换接头411*4A10 +6-1/4”钻铤*9+转换接头4A11*410+ 5”加重钻杆*15+5”钻杆
2.2.6 取心钻头选择：结合之前海相页岩取心经验，首先选用8mmPDC取心钻头进行作业，收获率不错，但是机械钻速不理想，ROP为0.7m/h，并且钻头PDC片磨损较严重，后采用国产13mmPDC取心钻头作业，机械钻速有了很大的提高，ROP为1.4m/h，但PDC片磨损问题并没有得到解决，然后采用进口13mmPDC取心钻头作业，机械钻速有了巨大提高，ROP为3.6m/h，并且PDC片几乎无磨损，大大提高了取心时效问题，并且取心收获率也很好。可见龙马溪组多为灰黑色泥页岩，地层较硬，可钻性一般，但岩性均质，岩心呈柱性好，利于取心作业。
三、结论与认识
取心工程师在利页1井海相泥页岩地层龙马溪组、五峰组、临湘组2675.02-2836.37m处共取心作业10筒次，取心总进尺142.53m，平均收获率100%，并且在海相页岩地层采用中长筒取心技术获得成功。通过对该井的精细施工，我们得到以下几点认识：
1.选用的Yb-8100型取心工具，采用双筒单动，上提自锁、导向滑动式岩心抓结构，适用于深井硬地层。通过该井取心作业，进一步验证了Yb-8100型取心工具在深井海相硬地层的适应性，并采用双筒取心，获得成功，达到了提高钻井取心时效，节约钻井成本的目的。
2.13mmPDC取心钻头在利页1井所在的区块非常适用，钻头刀翼布局合理，稳定性好，钻速较快且均匀，利于进行取心作业，在不同的海相地层，应选用不同型号的PDC钻头与之相匹配。
3.优化取心参数，针对不同的地层，不同的岩性，合理的选择钻井参数。
4.选用的整体铝合金衬筒能够保证所取岩心的初始形状，可以完全避免由于出心对岩心的破坏。
5.利页1井的龙马溪组泥（页）岩呈柱性好，岩性均匀，有利于进行取心作业。
参考文献：
[1]刘志和，谢桂芳，王卫.SLYb-8100型取心工具的研制与现场试验，[J].石油机械，2002，30（12）：30-45
[2]刘德华，肖佳林，关富佳.页岩气开发技术现状及研究方向[J].石油天然气学报，2011，33（1）：119-123
[3]王朝平.伊朗雅达油田F9井中长筒取心技术探讨[J].中国高新技术企业，2013，7：110-112
作者简介：宁仁磊（1984-），助理工程师，2009年毕业于西南石油大学石油工程专业，主要从事井下工具研究及技术服务工作。
关键词：利页1井 取心技术 保形取心 非常规页岩
利页1井是江汉油田部署在鄂西区块的一口非常规页岩气预探井，设计井深3080m，主要钻探目的是了解下志留统龙马溪组-上奥陶统五峰组页岩含气性和产气能力，获取岩石矿物组成、储积性能和生烃能力、含气性等地质参数。该井位于中扬子湘鄂西褶皱带利川复向斜中南部。依据本区已钻井情况看，龙马溪组-五峰组沉积了厚层的以泥岩、页岩、间夹粉砂岩为主的地层。
根据地质设计，利页1井固定取心95m，取心方式为常规保形取心。固定取心原则为：进入龙马溪组约424m，灰色泥岩结束见灰色粉砂质泥岩开始连续取心；进入临湘组深灰色云质灰岩10m结束取心。
一、取心工具介绍
利页1井取心层位为下志留统龙马溪组，该次取心井段较深，岩石较硬，且呈柱性较好，因此取心工具选用适用于中硬-硬地层取心的Yb-8100取心工具，该取心工具适用于8〞及以上井眼取心作业。针对页岩气储层泥页岩具有易断裂、破碎的特点，我们对工具进行改进，采用整体式铝合金衬筒，分段切割，更好的保护岩心，同时减少岩心出心难度。
1.结构组成
Yb-8100取心工具由上接头、外岩心筒、内岩心筒、铝合金衬筒、分水悬挂总成、缩颈套、岩心爪、取心钻头等组成，如图1所示。
图1 Yb-8100取心工具示意图
2.工作原理
当取心工具下钻至预订取心位置时，先开泵，大排量循环钻井液清洗内筒，将下钻过程中进入内筒的钻井液固相颗粒及杂物冲洗干净，将井底的沉砂及小块落物冲离井底。待井底清洗干净，投入一直径为47mm的钢球，待钢球到位后，校正方入树心钻进，钻进完毕，静压磨心10-15min，上提钻具。靠内筒底部缩颈套的限位作用迫使卡箍岩心爪产生较大摩擦力而拔断岩心。工具从井口起出，将带有岩心的铝合金衬筒从钢制内筒中顶出，根据地质分析要求进行分段切割取样，实现保形取心的目的。
3.结构特点
3.1采用双筒单动，上提自锁、导向滑动式岩心抓结构，适用于深井硬地层。
3.2采用泥浆润滑悬挂轴承，轴承无弹夹，结构简单，转动灵活，寿命长。
3.3内筒中加用低阻减摩铝合金衬筒，利于岩心的进入保证收获率。
3.4采用内洗结构，下钻到底后开泵循环清洗井底和内筒后，再投球取心。
3.5通过钢制内岩心筒中加用合适尺寸的铝合金作衬管，能较好地保护岩心原始形状和保存所取资料的完整性，利于提高资料利用率。
二、取心作业技术措施
1.作业技术难点
取心井段位于龙马溪组-五峰组，岩性以灰黑色泥岩、灰质泥岩、含炭质、硅质泥、页岩为主。地层可钻性差且页岩纹层状发育、易破碎，并且容易掉块、垮塌，取心过程中容易发生“堵心”，导致取心作业的失败。
该井9-5/8〞技术套管下深1850m，裸眼段达到近1000米，取心工具在裸眼段下钻过程中容易造成取心钻头提前磨损，影响取心速度。
2.取心作业技术应对方案及技术措施
2.1应对方案
针对技术难点，优选取心作业参数，采用小钻压（10～20）KN造心，钻进0.5m后逐渐将钻压增加至（40～50）KN正常钻压进行取心钻进。根据地层特点排量选择20-25L/s，转盘转速为（50-60）rpm，在保证较高机械钻速的前提下，避免因过高转速造成岩心断裂堵心。
2.2 取心技术措施
2.2.1井身质量符合设计要求，起下钻遇阻、遇卡井段必须处理正常。
2.2.2确保地面设备运转正常和仪表性能良好。钻井液性能良好，保证井下无缩径、无坍塌，粘度、切力适当，常温失水不大于3ml。
2.2.3下钻至井底后大排量清洗井底。在取心前测量后各种工况下摩阻。
2.2.4取心过程中，要求技术熟练人员扶刹把，送钻均匀，增压及时，严禁溜钻，在整个取心过程中要求不停泵、不停转。起钻要求平稳操作，起钻过程中，应连续灌好钻井液。
2.2.5 钻具组合：取心钻头+Yb-8100取心工具（双筒）+止回阀+转换接头411*4A10 +6-1/4”钻铤*9+转换接头4A11*410+ 5”加重钻杆*15+5”钻杆
2.2.6 取心钻头选择：结合之前海相页岩取心经验，首先选用8mmPDC取心钻头进行作业，收获率不错，但是机械钻速不理想，ROP为0.7m/h，并且钻头PDC片磨损较严重，后采用国产13mmPDC取心钻头作业，机械钻速有了很大的提高，ROP为1.4m/h，但PDC片磨损问题并没有得到解决，然后采用进口13mmPDC取心钻头作业，机械钻速有了巨大提高，ROP为3.6m/h，并且PDC片几乎无磨损，大大提高了取心时效问题，并且取心收获率也很好。可见龙马溪组多为灰黑色泥页岩，地层较硬，可钻性一般，但岩性均质，岩心呈柱性好，利于取心作业。
三、结论与认识
取心工程师在利页1井海相泥页岩地层龙马溪组、五峰组、临湘组2675.02-2836.37m处共取心作业10筒次，取心总进尺142.53m，平均收获率100%，并且在海相页岩地层采用中长筒取心技术获得成功。通过对该井的精细施工，我们得到以下几点认识：
1.选用的Yb-8100型取心工具，采用双筒单动，上提自锁、导向滑动式岩心抓结构，适用于深井硬地层。通过该井取心作业，进一步验证了Yb-8100型取心工具在深井海相硬地层的适应性，并采用双筒取心，获得成功，达到了提高钻井取心时效，节约钻井成本的目的。
2.13mmPDC取心钻头在利页1井所在的区块非常适用，钻头刀翼布局合理，稳定性好，钻速较快且均匀，利于进行取心作业，在不同的海相地层，应选用不同型号的PDC钻头与之相匹配。
3.优化取心参数，针对不同的地层，不同的岩性，合理的选择钻井参数。
4.选用的整体铝合金衬筒能够保证所取岩心的初始形状，可以完全避免由于出心对岩心的破坏。
5.利页1井的龙马溪组泥（页）岩呈柱性好，岩性均匀，有利于进行取心作业。
参考文献：
[1]刘志和，谢桂芳，王卫.SLYb-8100型取心工具的研制与现场试验，[J].石油机械，2002，30（12）：30-45
[2]刘德华，肖佳林，关富佳.页岩气开发技术现状及研究方向[J].石油天然气学报，2011，33（1）：119-123
[3]王朝平.伊朗雅达油田F9井中长筒取心技术探讨[J].中国高新技术企业，2013，7：110-112
作者简介：宁仁磊（1984-），助理工程师，2009年毕业于西南石油大学石油工程专业，主要从事井下工具研究及技术服务工作。