隨著水平井鉆井技術(shù)的普遍應(yīng)用，鉆井作業(yè)對取芯技術(shù)也提出了更高的要求。水平井取芯是最直觀、最經(jīng)濟(jì)獲取地質(zhì)資料和了解油氣層情況的有效方法，是提高大位移井和水平井鉆遇率的有效保證，水平井取芯與直井取芯相比難度較大。吐哈紅南平6井，烏茲別克魯克鉆井項目G173井是吐哈鉆井公司承鉆的兩口水平井，在兩口井的取芯施工中，通過對工具的改進(jìn)，制定合理的技術(shù)措施，取得了較好的成績。
技術(shù)難點
其一，水平井的井眼軌跡的特殊性使取芯工具的受力狀況改變，工具在自身重力的作用下，不能在井眼內(nèi)居中，由此影響工具的穩(wěn)定性。取芯鉆進(jìn)時，外筒轉(zhuǎn)動不平穩(wěn)會造成取芯鉆頭擺動，將嚴(yán)重影響巖芯成形和進(jìn)筒;內(nèi)筒不居中，取芯鉆進(jìn)時巖芯不易進(jìn)入內(nèi)筒，巖芯易折斷和變形造成堵芯、磨芯，同時也易造成巖芯磨細(xì)，割芯時抽芯、漏芯和掉芯，因此常規(guī)的取芯工具不能滿足水平井取芯要求。
其二，取芯工具和鉆具與井壁的接觸面積大，作用在井壁上的正壓力大，易發(fā)生壓差卡鉆。
其三，取芯鉆進(jìn)參數(shù)選擇問題。鉆壓太大，易壓彎取心筒，不利于巖心進(jìn)入內(nèi)筒造成堵心、磨心;轉(zhuǎn)速太快，會使工具工作不平穩(wěn)，對成巖性差的地層，易造成巖芯破碎。
應(yīng)對措施
工具的改進(jìn) 由于常規(guī)取芯工具不能滿足水平井取芯要求，因此對川7-4型取芯工具進(jìn)行了改進(jìn)，使其滿足水平井取芯要求。
SPQ172×101型取芯工具是在川7-4型取芯工具的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，其區(qū)別在于，為滿足安全取芯和工具穩(wěn)定性的需要，外筒上設(shè)計了兩個橄欖形穩(wěn)定器，這種設(shè)計減小了工具與井壁的接觸面積，降低了發(fā)生復(fù)雜的風(fēng)險，又使外巖芯筒具有較大的穩(wěn)定能力; 旋轉(zhuǎn)總成增加了兩幅扶正軸承組成，這種結(jié)構(gòu)能使工具處于傾斜狀態(tài)時，能更好的扶正內(nèi)筒;在巖芯爪座與鉆頭內(nèi)腔環(huán)空內(nèi)安放滾柱軸承形成內(nèi)筒的下支撐點，與上部特殊的旋轉(zhuǎn)總成配合，形成了上下兩個支點，使取心工具處于傾斜狀態(tài)時，內(nèi)筒居中，工具的改進(jìn)使其達(dá)到了水平井取芯要求。
取芯鉆頭的選型 由于水平井取芯的特殊性，取心鉆頭應(yīng)選切屑效率高、能獲得較高機(jī)械鉆速的取芯鉆頭，以縮短巖芯進(jìn)筒時間和減少鉆井液對巖芯的沖蝕，提高取芯收獲率。在兩口井的鉆頭選型上，紅南平6井選用國產(chǎn)F5G5型取芯鉆頭，烏茲別克魯克項目G173井選用國產(chǎn)RC476型取芯鉆頭。
取芯鉆進(jìn)參數(shù)選擇 取芯參數(shù)要充分考慮到取芯工具的穩(wěn)定性。鉆壓太大，易壓彎取心筒，不利于巖心進(jìn)入內(nèi)筒造成堵心、磨心;轉(zhuǎn)速太快，會使工具工作不平穩(wěn)，對成巖性差的地層，易造成巖芯破碎，排量的不合理會增加鉆井液對巖芯的沖蝕。因此在保證機(jī)械鉆速的前提下，考慮到工具的穩(wěn)定性，選用中等鉆壓。轉(zhuǎn)速選擇 40rpm~50rpm;排量在滿足鉆頭不泥包和能充分清洗井底的情況下，控制排量減少泥漿對巖芯的沖蝕，因此排量選擇在15l/s~20l/s為宜。
吐哈紅南平6井取芯參數(shù)：鉆壓20-30KN、轉(zhuǎn)速40rpm、排量20l/s
魯克項目G173井取芯參數(shù)： 鉆壓30-40KN、轉(zhuǎn)速50rpm、排量15-18L/S
取芯鉆具組合 水平井取芯鉆具組合在滿足鉆壓需要前提下，應(yīng)盡可能簡化：一是減少下部鉆具和井壁的接觸面積，增加環(huán)空過流面積，保證流道暢通;二是減小下部鉆具剛性，確保工具順利下入;三是利于發(fā)生復(fù)雜和事故的處理。
紅南平6井使用的鉆具組合：Ф216mmF5G5+SPQ172-101水平井取芯筒+Ф127mm加重鉆桿×14根+Ф127mm斜坡鉆桿46根+Ф127mm加重鉆桿×16根+Ф127mm斜坡鉆桿+133mm方鉆桿。
魯克G173井使用的鉆具組合：216mmRC476取芯鉆頭+取芯筒+159mm鉆鋌×3根+127mm加重鉆桿×33根+159mm隨鉆震擊器+127mm加重鉆桿×12根+127mm鉆桿。
取芯前的技術(shù)措施 取芯前對下部鉆具進(jìn)行嚴(yán)格探傷，防止不合格鉆具入井，降低鉆具事故的發(fā)生率;下鉆遇阻不得超過50KN(不包括摩阻)，不得長段劃眼，否則應(yīng)起鉆換牙輪鉆頭通井，嚴(yán)禁強(qiáng)下;取芯前充分循環(huán)鉆井液，保證井底干凈和井眼暢通。并且準(zhǔn)確記錄鉆具摩阻。投球后，泵送球入座，旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下校正指重表，開始取芯，取芯鉆進(jìn)，要保證送鉆均勻。
割芯 取芯結(jié)束，待鉆壓恢復(fù)，進(jìn)行割芯。割芯時上提鉆具，要保證勻速、緩慢提升，上提最大拉力不得大于200KN+摩阻。如果割芯困難，時間較長，應(yīng)及時開泵，防止發(fā)生沉砂卡鉆。
現(xiàn)場應(yīng)用
紅南平6井：取芯井段井斜86度，取芯井段1415.02-1418.02米，取芯進(jìn)尺3.00米，芯長3.00米，收獲率100%。
魯克G173井：取芯井段井斜45度，取芯井段2671.85-2771.46米，取芯7筒，累計進(jìn)尺40.05米，芯長39米，收獲率97.40%。
SPQ172×101型取芯工具完全滿足水平井取芯要求，同時驗證了技術(shù)對策的正確性;進(jìn)一步完善了吐哈取芯工藝技術(shù)，填補(bǔ)了吐哈取芯技術(shù)的一項空白。
G173井取芯收獲率達(dá)到97.40%，比所處油田的平均收獲率提高了67.4%，比考核指標(biāo)高出37.4%，圓滿完成了取芯任務(wù)，得到了甲方的肯定。
水平井取芯，鉆井參數(shù)選擇和取芯工具的選擇是取芯成功與否的關(guān)鍵。水平井取芯使用的鉆具組合，下部鉆具剛性較小，在加壓鉆進(jìn)時易彎曲，影響工具的穩(wěn)定性，建議在工具上部加入液力加壓器，以進(jìn)一步提高工具的穩(wěn)定性。
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