钻井取心工艺技术

钻井取心工艺技术钻井工程技术公司 第一技术服务部钻井取心是提供地下原始资 料的重要途径，也是获取地层岩 性，地下含油情况等资料的最直 接、最可靠的手段通过取心并 对所取岩心分析、研究，才能制 定出合理的开发方案，才能准确 地计算出地下油气储量，并为开 发做准备一、基本知识v基本概念Ø 岩心：利用钻井、测井工设备及特制工具 把岩石从井下取到地面，供人研究、分析、 化 验的岩石样品Ø 取心收获率：实取岩心与取心进尺比值的 百分数v 岩心的用途： Ø 主要用于研究地层：通过对各种不同地区地层的 描述，来对比和研究它们的相互关系说明其特点 ，确定其形成及在剖面上和平面上的分布规律 Ø 研究油气层性质：利用岩心测定岩石的空隙度、 渗透率含油饱和度等 Ø 研究生油层：利用目的层所取岩心确定生油条件 （有机碳、沥青质和烃类物质含量）的好坏 Ø 指导油气田开发和检查开发效果：利用岩心进行 油层模拟实验，进行注水采油试验，为开采、开 发提供理论依据二、取心工具的 组成、结构及特 点1、取心工具的分类及组 成分类：按方式与目的不同分为：常规取心 工具和特殊取心工具 常规取心工具： • 按结构分为：单筒取心工具、双筒取心工具 • 按取心长度分为：短筒取心工具、中长筒取心 工具 • 按获取岩心的方法分为：自锁式、加压式、差 动式与砂卡式取心工具特殊取心工具：v密闭取心工具v保压取心工具v定向取心工具组成：Ø取心钻头：环形破碎地层钻取岩心。

旋转取信钻头复合片聚晶取心钻头天然金刚石取心钻头Ø岩心筒：是由外岩心筒和内岩心筒组成外筒：承受钻压、传递扭带动钻头旋转和保护内岩心筒：维持钻井液循环、清 洗井底 内筒：接受、储存和保护岩心组成：Ø岩心抓：卡住并割断岩心卡箍式岩心抓卡板式岩心抓卡瓦式岩心抓卡簧式岩心抓Ø扶正器（差值短节）：调节内外筒间隙及稳定岩 心筒规规 范型 号部 件 川8-3型 CQ180-105 川7-4型 CQ172-10 川6-3型 CQ133-70 川6-4型 CQ133-7 0单单筒有效长长度(毫 米)9100920090009000外 筒 尺 寸 长长度×外径×内径× 壁厚 （毫 米 ）8600×180× 144×188600×172× 136×189000×133× 101×169000×133× 101×16内 筒 尺 寸 长长度×外径×内径× 壁厚 （毫 米 ）9100×127× 112×7.59100×121× 108×6.59000×88.9× 75.9×6.59000×88.9× 75.9×6.52 2、工具技术规范、工具技术规范规 范型 号 部 件 川8-3型 CQ180- 105 川7-4型 CQ172-10 川6-3型 CQ133-70 川6-4型 CQ133-7 0岩 心 直 径（毫 米 ）Φ105 Φ101Φ70Φ70岩心爪组组合 长长度×外径（毫 米）325×140220×129240×98240×98取 心 钻钻 头头 外径×内径×台肩深度 （毫米）212~215×10 5×340212~215×10 1×230150×70×26 0150×70× 260循环钢环钢 球（毫米）42.531.7525.425.4差 值值 短 节节（毫米）5006005005003、技术要求Ø 每节内、外筒有效长度的正负误差不超过10毫米。

Ø 每节内、外筒的弯曲度不超过总长的1/2000（约 4.5毫米） Ø 每节内、外筒的椭圆度不超过允许公差的0.8毫米 Ø 川8-3型外筒应该用 Φ142 毫米内径规通过；川7- 4型外筒应该用 Φ134 毫米内径规通过; 川6-3型、 川6-4型外筒应该用 Φ98毫米内径规通过 Ø 川8-3型内筒应该用 Φ110毫米内径规通过；川7-4 型内筒应该用 Φ106毫米内径规通过；川6-3型、川 6-4型内筒应该用 Φ74毫米内径规通过v各丝扣光洁、无毛刺，外筒用手上紧后其紧密 距为：川8-3型 川7-4型 （0.5-2.2 毫米） 川6-3型 川6-4型 （0.5-1.8毫米）v轴承转动必须灵活，轴向间隙不得超过5毫米 ，弹子及轨道无损伤v卡箍座最小内径必须大于钻头内径1-2毫米， 同时必须小于闭合后的卡箍外径1-2毫米4、川式工具的结 构特点川式取心工具适用于中硬、硬地层取 心可一次下一至三节取心筒，具有下列特 点：Ø外岩心筒强度高、稳定性好、 组合方便、使用范围广外岩心筒是用无缝厚壁钢管制 成使用了带有台阶的锥度扣，强 度高、稳定性好，提高了岩心的收 获率，延长了取心钻头的使用寿命 ，并且上卸扣方便：内外筒等长（外筒带有差值短节 ），各套内外筒可以互换，用了一个 差值短节来补偿悬挂器总成的差值， 既可以单筒取心，也可以用做长筒取 心。

长筒取心时，利用岩心爪割心接 单根的方法实现连续取心Ø采用了215毫米的取心钻头不需要进行大段的划岩，节约了时间 Ø采用了双盘单向推力轴承上排用于悬挂内岩心筒，使其不随外岩心筒旋转， 从而保护了内筒中的岩心；下排防止内岩心筒上顶轴 承两边无密封，可以允许少量泥浆通过，起到润滑和冷 却的作用，使得其结构简单，转动灵活、寿命长 Ø采用了投球法清洁内筒取心工具下到井底后，开始开泵循环清洗内筒及井 底，待清洗干净后，投入钢球，清洗内外筒间隙，从而 保证了内外筒之间的干净，避免了堵心、卡心 三、取心前的准备1、取心工具入井前的各 项准备工作：Ø取心工具入井前,工程.地质技术员应分别丈量 内外筒及其它工具的尺寸并绘制草图 Ø工程,地质技术员必须分别核算钻具长度和井深 ,计算取心工具到底方入并核对 Ø工程技术员应对井内起出牙轮钻头的外径,使用 状况进行检查、分析，确保取心钻头顺利入井 Ø取心工具入井前,由井队干部(工程技术员)组织 人员清洗,检查Ø认真检查钻具和井口工具、吊钳、吊卡、卡 瓦和安全卡子等工具,应灵活好用,安全可靠, 防止牙板和手工具落井 Ø做好设备和仪表的修理、维护和保养做到 在取心钻进中不停车,不停泵,设备不发生故 障。

指重表、记录仪、泵压表应灵敏可靠 Ø 井下不正常，有阻卡现象、沉砂显示,有井 漏、油气显示活跃等复杂情况时，要处理循 环钻井液,使钻井液性能稳定,符合设计要求, 井眼畅通后方可起钻准备取心Ø保持井底干净如有落物必须采取 打捞、磨铣等方法清理干净后,才 能下入取心工具 Ø起下钻畅通在井眼曲率变化大和 起下钻遇阻井段,要采用起下钻通 井划眼后再下入取心工具 Ø井下静止时间超过24小时必须先下 钻头通井，再下取心筒2、取心前取心工具的检查：井队工程技术员对送井的取心工具及附件逐 项检查，下井使用前应重点检查以下部位及 尺寸 Ø取心钻头外径、内径尺寸及钻头腔体内径均符合取心工具及井眼尺寸要求,与取心筒配 合同心度好、不偏心 Ø各取心筒丝扣无碰伤、断裂、变形,紧密距 合乎要求内外筒畅通,无咬扁、无裂纹、 无变形,无深度超过2毫米的麻坑内外筒的 长度、弯曲度、椭圆均符合技术要求Ø悬挂轴承灵活,装配后内筒用手转动灵活， 安全接头 内的“O”形密封圈必须完好密封,安全接头必须记录 倒扣圈数Ø详细丈量岩心爪组合件长度及卡箍的内外径卡箍 座无裂纹、无毛刺与卡箍装配后,卡箍在其内活动 自如,卡箍下移,其下端露出卡箍座不得超过2-3毫米 。

卡箍外表面光滑无伤痕、弹性适宜Ø丈量并记录内外筒长度、内外径,卡箍张开、闭合直 径,卡箍座最小内径,循环回压钢球直径并确实证明上 述尺寸都符合技术规范3、井场取心工具的装配方法 ： Ø在场地,上紧所用的岩心爪组合件和下稳定 器,戴上护丝,用提升短节将内外筒同时吊 上钻台,外筒上好钻头(注意钻头工作面的 保护,以防碰坏切削齿),按下钻铤的方法下 入井眼内,并用安全卡子卡牢 Ø用内筒卡盘卡住内筒，并座在外筒端面上 ，卸掉提升短节，继续上述方法，将所需下井的内外筒依次连接，内筒用链钳上紧, 内筒严禁悬绳或大钳紧扣Ø将地面组装好的安全接头和旋转总成与内筒内螺 纹连接好后，卸掉内筒卡盘下放内筒，最后将安 全接头外螺纹与外筒内螺纹上紧 Ø岩心爪底面与钻头内台肩的纵向间隙川8-3、 川7-4为10-15毫米;川6-4、川6-3间隙为 8 -15毫米否则，必须卸开旋转总成调整间隙 川8-3型工具则必须卸开卡箍座用调节环调整间 隙 Ø取心工具组装时，不装钢球，待下钻完毕，循环 泥浆冲洗内筒后，从钻杆水眼内投入一个规定尺 寸的钢球，球落座后可开始取心钻进外筒上扣推荐扭矩如下表:取心工 具规规格 外 筒 尺 寸 (外径×内径) 扭矩(牛顿顿 ·米) 猫头绳头绳 川6-3型Φ133×Φ101 8500 二挡挡三道川6-4型Φ133×Φ1018500- 9500 二挡挡三道川7-4型Φ172×Φ136 12500- 13300 二挡挡三道川8-3型Φ180×Φ144 12000 二挡挡三道四、取心工艺及操作1、起下钻 Ø起下钻做到操作平稳，不猛刹、猛放、猛顿， 防止钻具剧烈摆动。

Ø下钻中若遇键槽、狗腿、井径缩小井段，应缓 慢下放，严重遇阻时，应起钻下牙轮钻头划眼 ，严禁用取心钻头大井段、长时间划眼 Ø下钻若遇沉砂，应开泵循环转动钻具，清除沉 砂川—4型取心工具,在转动钻具时严禁钻具 猛烈反转，以防倒开安全接头Ø下钻完毕，充分循环泥浆，冲洗内筒，清洁井底 启动转盘，缓慢下放钻具，使钻头接近井底，校正 好方入、指重表、灵敏表 Ø卸开方钻杆，投入规定尺寸的钢球，当川8-3、川7 -4泵压上升0.5-1.0 兆帕,川6-3、川6-4泵压上 升1.0-2.0 兆帕时，证实钢球已进入球座，方可进 行取心作业 Ø心过程中出现钻时异常，割心显示不明显，起钻时 必须用旋绳卸扣，严禁挂合高速起钻 Ø起钻过程中，遇阻、遇卡、大于原悬重100 KN时, 应立即接方钻杆小排量循环活动，确保取心工具及 井下安全Ø取心工具起出转盘面，用卡瓦、安全卡 瓦将外筒卡牢，卸开上接头，提出内筒 ，用岩心钳在钻台倒心，严禁用大榔头 重击内筒倒心 Ø每取完最后一筒心，卸掉内外筒，戴上 护丝，斜放在大门坡道，用清水冲洗内 外筒，悬挂总成，再给悬挂轴承加一定 量的润滑油防锈，再移到场地垫平放好 2 、取心钻进Ø钻头接近井底时 ，须缓慢下放钻头放到井底 ，钻压5-10千牛，由小到大，待钻出井底与 钻头形状相吻合后，开始树心， 钻压10-30 千牛进尺为0.3-0.5米后方可逐渐加至推荐钻 压。

Ø严格刹把操作制度， 送钻操作应由司钻或指 定专人执行 Ø送钻均匀，钻压增加要缓慢，严禁溜钻、顿钻 和点刹送钻 Ø严禁加足钻压启动转盘 Ø推荐取心参数（见表）钻头钻头 尺 寸 （毫米 ）钻钻 压压 （千牛 ）转转 速 （转转/ 分）排 量 （升/秒 ）150（ 165）30-6040-657-12213（ 215）50-8050-8016-223、取心钻进注意事项 取心钻进时，注意观察机械钻速、泵压的变 化，发现异常，果断处理严防卡心、堵心 、磨心Ø若泵压逐渐升高，机械钻速随之下降，上提 钻具，泵压恢复，一般是钻头磨损，应割心 起钻Ø若泵压突然升高，机械钻速明显下降，一般 是进入软地层，钻头吃入过深或钻头泥包， 应适当调整钻压Ø若泵压升高，机械钻速基本不变，上提钻具，泵 压不降，多属钻头水眼堵塞，若不能排除，应割 心起钻Ø如泵压出现波动大，机械钻速忽高忽低，一般是 钻遇软硬交错地层，应适当调整钻压Ø若泵压出现波动大，机械钻速明显下降，甚至根 本无进尺，有可能磨心，应割心起钻若泵压降 低, 机械钻速明显下降，甚至根本无进尺，一般是 卡心，应割心起钻若泵压基本不变, 机械钻速突 然下降，甚至根本无进尺，一般是堵心，应割心 起钻。

Ø若泵压明显下降，钻井泵上水正 常,则可能是由于钻具刺漏引起， 应立即割心起钻 Ø若蹩跳严重调整参数后也无法消 除，一般是井底不干净，应立即 割心起钻。