团论文网
团论文网
-
摘要：深层钻井取心是精细研究低孔渗致密储层的有效手段，而确保取心作业成功是开展储层实物研究的前提。文章通过分析曹妃甸A油田东三段致密砂砾岩沉积储层特征以及川式高强度取心工具在东三段砂砾岩储层中的应用，提炼了古近系硬质砂砾岩储层钻井取心的一系列技术措施，包括卡准取心层位，选择合适的取心工具，细化取心作业中每一道工序的具体实施措施，保证了深层砂砾岩取心的高收获率，为后期同类型致密储层的油藏开发提供参考。
关键词：致密砂砾岩；钻井取心；岩心获取率；石油化工
0引言
渤海湾盆地曹妃甸A油田东三段混杂厚层砂砾岩储层，是该区块的主力油气产区，储层具有沉积物源近，母源混杂、搬运距离短、埋藏深、机械压实作用强等特征[1]，储层岩性粒径分布范围0.25 mm～15 cm，砂砾岩中含大直径石英砾，极易发生堵心、碎心现象，导致取心作业失败。故针对东三段深层硬质砂砾岩储层特征，若选用液力加压取心工具，容易出现割心难，损坏岩心爪，出现岩心整筒岩心掉落的风险。综上，选用川式自锁式高强度取心工具CQX172-101式是确保深部硬地层砂砾岩取心成功的关键。结合曹妃甸A油田东三段硬质砂砾岩取心案例和该工具在硬地层取心应用中的技术细节，供硬地层砂砾岩后续取心作业参考。
1储层沉积岩性特征
曹妃甸A油田古近系整体为依附于石南一号边界断层发育的大型断鼻构造[2]。古近系东三段发育厚层砂砾岩储层，是该油田主力油层。东三段物源来自石臼坨凸起，母源为太古界、中生界火山岩混杂沉积而成。东三段为扇三角洲沉积，沉积亚相主要为扇三角洲前缘，沉积微相包括辫状河水下主河道、河口坝、席状砂及水下分流河道间湾。东三段储层岩性以中、粗粒岩屑长石砂岩和含砾砂岩为主，碎屑颗粒分选差-中等，磨圆度次棱-次圆状。
2取心层位对比卡取
东三段垂向上沉积多期次扇体，依据电性、岩性特征把东三段扇三角洲沉积体自下而上依次划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个沉积期次。取心层段位于扇三角洲第Ⅲ期沉积，依据邻井录井岩性和电性对比，该期砂体主要为含自生高岭石的含砾砂岩。设计揭开高岭石质含砾砂岩垂厚10 m取心一筒，用以研究沉积母源成因及储层非均质性特征。依据邻井连井剖面分析，东三段砂体取心层顶以上划分1、2、3、4四套标志层，在预测该四套标志层区域上稳定，且沉积粒序相同，沉积厚度相近，1、2号标志层为Ⅴ期扇三角洲前缘辫状河水道的细-粗砂岩，成分以石英、长石及泥质填系物为主，岩性以泥质胶结为主。3号标志层为Ⅳ期扇中辫状水道中-粗粒长石砂岩为主，含石英砾，成分主要为石英、长石，泥质填隙物含量少。Ⅲ期次叠置砂体，周边已钻探井揭示为区域稳定的高岭石质含砾砂岩。卡准取心层的关键点是卡准3号标志层的底界即4号标志层高岭土质含砾砂岩的顶界。钻探证实3号标志层与邻井粒序均为反韵律沉积，但垂厚增加近一倍。
A4井为一口定向井，东三段稳斜角30°钻进至取心顶。钻探揭示在井深3 377.0 m、垂深2 982.0 m揭开3号标志层顶，在井深3 433.0 m、垂深3 031.0 m揭开4号标志层顶。岩屑录井显示3号标志层储层岩性为长石砂岩，长石岩屑颗粒清楚，未蚀变，手触摸无粘连感。4号标志层发育高岭土质含砾砂岩，长石风化、蚀变成黏土特征明显，手触摸有滑腻、粘连感。继续钻探斜厚15.5 m、垂厚13.0 m高岭石质砂岩后，最终确定在井深3 448.5 m、垂深3 044.0 m确定取心层位。
3取心工具及取心工艺
川式CQX172-101高强度取心工具为油田勘探、开发钻井中直井、定向井(井斜≤75°)的取心工具。该工具适用于软、中、硬及破碎地层取心，该工具作业环境宽泛，适用于耐地下高温250℃,硫化氢浓度范围≤100μg/mL的硬地层。
3.1取心工具
采用川7-4型高强度取心工具，该取心工具抗拉强度180 t，抗扭强度37 kN·m，工作时最大允许立压为20 MPa，其具体参数如表1所示。
3.2取心钻头
东三段岩性为细砂岩、含砾砂岩、砂砾岩、混杂交错，要求钻头具有高抗研磨性、抗冲击性，结合取心钻头现场实际使用情况，选用改进型CQP768微切削型PDC取心钻头。该钻头具6刀翼，13 mm切削齿，中等冠部，型号属于微切削型。具备抗冲击强度高，耐磨性强、钻速均匀攻击性强、岩心形状规则等特征。能够有效地增加钻头在井下的使用时间和作业效率，适用于中硬-硬地层钻井取心[3]。
4取心作业工序
4.1取心前准备
取心作业前，须处理井筒，确保井底循环干净，无沉砂，井眼畅通无阻挂，调整钻井液具备维持取心作业期间良好的稳定性及润滑性。检查地面设备、仪表及取心钻具，符合取心作业及井控要求。
4.2组合取心钻具
取心钻具组合：φ215.90 mmPDC取心钻头(CQP768)+CQX172-101高强度取心工具+φ165.10 mm浮阀+φ165.10 mm钻铤×6根+φ165.10 mm震击器+127.00 mm加重钻杆×14根。
4.3取心工具下钻
取心工具下放操作平稳，禁止猛刹车、顿钻，下放过程中锁死转盘，保持钻具不转动。下钻中若遇狗腿度过大、井眼不规则、岩性易垮塌等复杂井段，须缓慢下放钻具。下钻时遇阻不得超过5 t，若不能通过则上提钻具，保持钻具不旋转，开泵循环缓慢通过，循环排量1 000～2 000 L/min，立压≤10 MPa。下钻中多次遇阻，应下通井钻具通井，确保井眼顺畅后再下入取心工具。
4.4循环探井底
取心钻具下放至距离井底50 m时，在接下柱钻具接箍处，校正入井钻具深度。继续缓慢下钻探井底沉砂，设取心钻具钻头的深度为H，实际取心顶深度为H0，记录探到沉砂顶深度为H1，上提钻头至井深H1以上2～3 m开泵循环：循环排量1 000～2000 L/min，立压≤20 MPa；循环探井底过程中锁定转盘转速为0，缓慢下放钻具冲洗沉砂，当钻头深度H与取心顶深度H0满足H0-H≤0.3 m时，证明井底沉砂冲洗干净无残留。上提钻具，取心钻头距离井底以上10 m，循环一个迟到时间直至井底沉砂返出井筒。
依次降低排量至1 500 L/min、1 000 L/min、500 L/min并记录立压值作为后续操作参考并校正指重表钻压为0。缓慢下放钻具，当钻头深度H与井底深度H0满足0≤H0-H≤2m，开始观察指重表钻压是否有变化，硬地层取心探底时要求钻压≤5 t；继续下探深度H至钻压显示5 t，保持钻压不变，此时取心钻头深度H>H0，探底成功，记录此时钻头深度为H2，并在转盘面零点对钻杆进行标记，作为测量取心进尺的起始点。
4.5投球树心作业
上提取心钻具距离井底5 m以上，投0.635～2.540 cm钢球，开泵送球，送球排量1 000 L/min。观察立压变化，立压上涨后稳定不变，确认钢球入座。降低排量至900 L/min，开启转盘转速分别至40、50、60 r/min，记录不同转速下的空转扭矩和立压；继续降排量至600 L/min，转盘转速降至30r/min，并记录此时对应的扭矩和立压。上述测完后，停转、停泵测量上提、下放取心钻具的悬浮重量并记录[4]。
开启转盘转速30 r/min，排量600 L/min，第二次校对指重表为0，缓慢下放钻具到井底，当钻头深度H=H2时开始树心作业，树心钻压1～2 t，转速30～40 r/min，树心排量小于或等于取心钻进排量，树心钻进0.5 m后正常取心钻进。
4.6取心钻进
取心钻进推荐参数：钻压2～6 t，排量600~1 000 L/min，转速40～60 r/min。取心钻进时无井下复杂状况不停泵、不停转，钻头不提离井底，施加钻压要均匀，缓缓增加钻压，杜绝溜钻、顿钻。取心钻进中井下发生溢流、钻进高压层等特殊情况应立即割心，按照井控细则处理。
4.7割心、起钻、出心
钻至设计取心进尺后，缓慢磨心释放掉钻头钻压，停转，不停泵，缓慢上提钻具，注意观察指重表显示，一般悬重增加5～15 t后又立即消除，证明岩心割断。
在取心钻进中若发生溢流须立即割心，并交由监督和井队进行井控处理[5]。起钻过程中，操作平稳，不能大幅度上下活动钻具，防止掉心，遇卡不超过10 t。控制起钻速度裸眼≤300 m/h，套管内≤350 m/h。高压层或特殊高含硫油气层井口出心作业时，须配备呼吸器，硫化氢监测仪等设备，保证出心作业及环境安全[6]。
5应用实例
曹妃甸A油田A4井在古近系东三段高岭土质含砾砂岩储层中间开始取心作业[7]。时间在03:53时开泵送钢球，排量1 000 L/min，04:12时送小球到位，立压上涨，测量不同转速下空转扭矩和上提下放的钻具悬重后，4:26时开始至井深3 448.5 m取心钻进，取心钻进钻压0.5～5.0 t，稳定排量900 L/min，转速40~50 r/min，钻进期间扭矩波动14～19 kN·m，为储层岩性不均质造成，立压稳定，无剧烈波动，取心钻进工况正常，无堵心、碎心异常现象[8]。7:07钻进至3 457.5 m，缓慢释放掉钻头钻压，磨心作业，7:20时取心结束，割心成功。本次实际取心井段3 448.50～3 457.50 m，进尺9.00 m，心长9.00 m，岩心收获率100.0%。
钻井出心显示3 448.50～3 449.00 m为褐灰色油浸砂砾岩，3 449.00～3 450.00 m为灰褐色富含油含砾细砂岩，3 450.00～3 452.00 m为褐灰色油浸砂砾岩，3 452.00～3 453.00 m为浅灰色油斑粉砂岩，3 453.00~3 454.00 m为褐灰色油浸砂砾岩，3 454.00～3 455.00 m为浅灰色油斑粉砂岩3 455.00～3 457.00 m为褐灰色油浸砂砾岩，3 457.00～3 457.50 m为灰褐色富含油含砾细砂岩，达到取心目的，顺利完成取心任务。
6结语
(1)曹妃甸A油田东三段发育巨厚层扇三角洲含砾砂岩、砂砾岩储层，岩屑成分主要为石英、长石和部分石英砾，储层粒径分布广泛，以碳酸盐、高岭土胶结为主，部分储层泥质杂基较重，胶结致密，硬度高，钻井取心堵心、碎心风险高。
(2)东三段硬质砂砾岩取心首选自锁式加压式取心工具，液力加压式取心工具容易出现割心困难，损坏岩心爪，整筒岩心掉落井底的风险，川式高强度机械加压取心工具是硬地层特别是硬质砂砾岩地层的首选取心工具。
(3)总结、细化了CQX高强度取心工具在硬质砂砾岩中钻井取心的作业技术措施及关键控制点，为后续该类型钻井取心提供参考。
参考文献：
[1]赵鹏飞.石臼坨凸起西段东三段储层差异成岩演化及孔隙定量表征[J].海洋地质前沿，2022，38(10)：42-50.
[2]万琳.石臼坨凸起陡坡带东三段扇三角洲砂体成岩作用定量表征[J].大庆石油地质与开发，2017，36(6)：31-37.
[3]王启明.石臼坨凸起西南缘陡坡带东三段古地貌对沉积的控制[J].东北石油大学学报，2016，40(6)：53-59.
[4]王大陆.渤中潜山地层取心技术[J].中国石油和化工标准与质量，2022，42(5)：183-184.
[5]陈立伟，闫园园.常规取心技术在NB某井的应用[J].石化技术，2020，27(10)：73-74.
[6]柳佳期，张汶，孙风涛，等.石臼坨凸起陡坡带砂砾岩体储层特征研究[J].复杂油气藏，2018，11(3)：41-46.
[7]杨迪.基于正演模型的曹妃甸6-4油田东三段砂砾岩储层地震研究[D].北京：中国石油大学(北京)，2018.
[8]张荆洲，黄晓川，董仕明，等.元坝地区超深井钻井取心难点及对策[J].钻采工艺，2013，36(1)：116-117.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
本文标签：
深层钻井取心技术在东三段致密砂砾岩中的应用论文
人参与 2025-01-15 10:07:49 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
-
站内搜索
-
随机文章
-
标签列表
-
-
最近发表
-
-
热门文章 | 最新文章 | 随机文章
-
-
最新留言
-
首页 论文知识 教育论文 毕业论文 教学论文 经济学 管理学 职称论文 法学 理学 医学 社会学 物理学 文献 工程论文 学位论文 研究论文
Powered 团论文网 版权所有 备案号：鄂ICP备2022005557号统计代码
全站搜索