永凍層取心

為了在凍土層地帶順利進(jìn)行鉆探，保證孔壁不坍塌、不發(fā)生事故，送入孔內(nèi)沖洗液介質(zhì)的溫度必須低于所鉆巖石的溫度。為了降低冰點(diǎn)我們使用NaCI、Na?CO?鹽類(lèi)可以得到低溫耐寒泥漿。

隨著鹽量的增加，泥漿的冰點(diǎn)降低，隨著孔深的增加，鉆頭在孔底碎巖產(chǎn)生的熱量，再外環(huán)空間返流的沖洗液溫度升高了。但仍低于0℃。在這種情況下，為了保證正常鉆進(jìn)、孔壁不融解坍塌，沖洗液介質(zhì)的溫度始終保持在-5℃ 。

當(dāng)沖洗液在地表流動(dòng)或靜止時(shí)，空氣溫度的升高，使泥漿中的初始溫度發(fā)生變化。如送到孔內(nèi)泥漿接近凍結(jié)石的巖石，隨著孔深的增加，溫度的升高，上部孔段就出現(xiàn)孔壁失穩(wěn)，導(dǎo)致孔內(nèi)發(fā)生復(fù)雜情況，對(duì)凍結(jié)石的巖石最為不利。如果在受初始溫度影響較大的上部孔段使用下套管的方法，可防止事故發(fā)生 。

永凍層是砂、砂礫等透水性物質(zhì)，在寒冷地區(qū)凍結(jié)而成的地層。一般多覆蓋在第四紀(jì)地層的淺部或中部，堅(jiān)硬、不易破碎，遇熱后即融化成松散的地層。常用加熱法鉆進(jìn)，即向孔內(nèi)加入熱水或熱蒸汽，使孔底地層融化變得松散，以利于套管的護(hù)孔鉆進(jìn)及管內(nèi)取樣。熱水法只適用于3-5m左右的淺孔施工，蒸汽法適用于較深的鉆孔。沖洗液的最佳溫度在5℃左右，并應(yīng)控制所加熱水或蒸汽量。原蘇聯(lián)在永凍層中采用過(guò)無(wú)套管的施工工藝，即用劈刀將孔內(nèi)巖層破碎，然后再取樣，樣品體積采用井徑儀測(cè)定或注水法測(cè)定 。

繩索取心對(duì)沖洗液性能指標(biāo)要求很高，解決了沖洗液?jiǎn)栴}將利于繩索取心鉆探的推廣應(yīng)用。繩索取心鉆探?jīng)_洗液應(yīng)具備如下性能要求。

1.用盡量小的環(huán)空動(dòng)壓，防止壓跨地層；

2.鉆桿內(nèi)能實(shí)現(xiàn)紊流沖刷，以防內(nèi)壁結(jié)垢；

3.環(huán)空流動(dòng)狀態(tài)要能調(diào)節(jié)到紊流狀態(tài)，保持薄而韌的泥皮，防止坍塌及吸附卡鉆；

4.具有抑制水敏性地層的能力。

在凍結(jié)石的巖石中鉆進(jìn)，不能使巖石的自然負(fù)溫度升高到0℃，如果使巖石中的冰狀態(tài)交接物變成液態(tài)時(shí)，孔壁就開(kāi)始解凍，并失去巖石的聚散性。所以使孔壁巖石的溫度只能低于0℃，這是防止孔壁巖石解凍坍塌的必要條件。

1.凍結(jié)巖石鉆進(jìn)時(shí)，井內(nèi)的溫度情況是選擇沖洗液性能和數(shù)量的重要依據(jù)，也是確定鉆進(jìn)合理參數(shù)，避免事故的一個(gè)重要因素，沖洗液介質(zhì)是保證井內(nèi)溫度規(guī)程正常的關(guān)鍵。

2.凍結(jié)巖石鉆進(jìn)時(shí)，井內(nèi)的溫度主要取決于鉆井周?chē)鷥鼋Y(jié)巖石的溫度及井底破碎巖石產(chǎn)生的熱量、數(shù)量和熱的互相轉(zhuǎn)換。

3.送到井內(nèi)的沖洗液選用初始溫度應(yīng)低于-2℃。

4.為了保證正常鉆進(jìn)，宜使用沖洗液的溫度接近孔壁巖石的溫度，應(yīng)該使用冰點(diǎn)低的沖洗液 。2100433B

鉆井取心常規(guī)取心

對(duì)巖心無(wú)任何特殊要求的取心稱(chēng)為常規(guī)取心。常規(guī)取心是取心作業(yè)中最大量、最常見(jiàn)的，無(wú)論是什么油氣藏，在勘探階段或開(kāi)發(fā)階段都要進(jìn)行大量的常規(guī)取心。

（1）主要目的：

①發(fā)現(xiàn)油氣層，了解含油氣情況與儲(chǔ)集特征，并確定油氣層巖性、物性、厚度、面積等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。②建立地層剖面，研究巖相及生、儲(chǔ)特征。③了解巖性與電性關(guān)系。

（2）常規(guī)取心方式：①一般短筒取心，是指取心鉆進(jìn)中途不接單根的常規(guī)取心。它的工具只含有一節(jié)巖心筒，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。它在整個(gè)取心作業(yè)中所占的比例最大，在任何地層條件下均可進(jìn)行。②中、長(zhǎng)筒取心，是指鉆進(jìn)中途要接單根的取心。它的工具必須含有多節(jié)巖心筒，通常只有當(dāng)?shù)貙訋r石的膠結(jié)性與可鉆性較好時(shí)，才進(jìn)行中、長(zhǎng)筒取心。中、長(zhǎng)筒取心的目的是在保證巖心收獲率較高的前提下，盡可能提高取心的單筒進(jìn)尺，以大幅度提高取心收獲率，降低取心成本。

鉆井取心特殊取心

對(duì)巖心有一定特殊要求的鉆井取心稱(chēng)為特殊取心。它多用在油田開(kāi)發(fā)階段，通常有下列幾種方式：

（1）油基鉆井液取心，是指在油基鉆井液條件下進(jìn)行的取心。對(duì)儲(chǔ)量較大的砂泥巖油氣藏，在開(kāi)發(fā)之前一般都要進(jìn)行這種取心，其目的是取得不受鉆井液自由水污染的巖心，以求獲得較為準(zhǔn)確的儲(chǔ)層原始含油飽和度資料，為合理制定油田開(kāi)發(fā)方案提供依據(jù)。由于油基鉆井液不失水，性能穩(wěn)定，流動(dòng)性和潤(rùn)滑性都很好，因而巖心不存在吸水膨脹或剝落的問(wèn)題，也不易斷裂或磨損，取出的巖心規(guī)矩、完整、成柱性好、收獲率高。

（2）密閉取心，是指以注水方式開(kāi)采的砂巖油田，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中為檢查油田注水開(kāi)發(fā)效果，了解地下油層水洗情況及油水動(dòng)態(tài)，以制定合理的開(kāi)發(fā)調(diào)整方案，采用密閉取心工具與密閉液，在水基鉆井液條件下取出幾乎不受鉆井液自由水污染的巖心。由于油基鉆井液取心成本高，在密閉取心質(zhì)量指標(biāo)有保證的前提下，密閉取心可代替油基鉆井液取心。

（3）海綿取心，是指內(nèi)巖心筒裝有特制海綿襯管的取心。采用預(yù)飽和的海綿襯管，在水基鉆井液條件下，能取得含油飽和度相當(dāng)準(zhǔn)確的巖心。這是國(guó)外近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種取心，工藝結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，但成本高，適用于中硬～硬地層。

（4）保壓密閉取心，是指在砂巖油田的開(kāi)發(fā)后期，為了準(zhǔn)確求得當(dāng)時(shí)井底條件下儲(chǔ)層流體飽和度、儲(chǔ)層壓力、相對(duì)濕度及儲(chǔ)層情況等資料，為了制定合理的開(kāi)發(fā)調(diào)整方案，提高油田最終采收率，采用保壓密閉取心工具與密閉液，在水基鉆井液條件下，鉆取保持儲(chǔ)層流體完整性的巖心。也就是鉆取不受鉆井液自由水污染并保持當(dāng)時(shí)井底條件下儲(chǔ)層壓力的巖心。這種取心裝備與工藝比較復(fù)雜，成本高，適用于具有成巖性的軟、中硬及硬地層。

（5）疏松砂巖保形取心，是指在疏松砂巖地層中保持巖心原始（出筒前）形狀的取心。因?yàn)樵谑杷缮皫r地層，由于巖心強(qiáng)度低，不成柱，巖心出筒后就往往自成一堆散砂，巖心物性資料無(wú)法獲得。因此，保持巖心原有形狀，避免人為破壞，就成為保形取心的技術(shù)關(guān)鍵。多級(jí)雙瓣組合式巖心筒、橡皮筒、玻璃鋼內(nèi)筒以及復(fù)合材料襯筒，均可滿足保形取心的要求，但唯有多級(jí)雙瓣組合式巖心筒成本低，使用方便。

（6）定向取心，是指在油氣藏的勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為直觀了解儲(chǔ)層的構(gòu)造參數(shù)，全面掌握地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性及其變化，制定出經(jīng)濟(jì)合理的勘探開(kāi)發(fā)方案，采用定向取心技術(shù)以取出能反映地層傾角、傾向、走向等構(gòu)造參數(shù)的巖心。定向取心只適用于巖心成柱性較好的地層。

取心鉆頭的主要功用是形成巖心，而取心工具的主要功用則是保護(hù)巖心和取出巖心。顯然沒(méi)有合適的取心工具就不可能高質(zhì)量地取好巖心。根據(jù)割心方式，國(guó)內(nèi)外的取心工具基本上可分為加壓式、自鎖式和砂卡式三類(lèi)。

割心時(shí)，下放鉆具，巖心爪靠鉆壓和內(nèi)筒下滑沖擊力收縮變形，包住、卡斷或扭斷巖心的取心工具稱(chēng)為加壓式取心工具。割心時(shí)上提鉆具，巖心抓靠自身的彈性力或它與巖心之間的摩擦力收縮變形，卡緊并拔斷巖心的取心工具稱(chēng)為自鎖式取心工具。割心時(shí)，鉆具不動(dòng)，因沒(méi)有巖心抓，只能靠形狀大小不同的石子（砂子），在液力作用下將巖心根部卡緊、扭斷或拔斷巖心的取心工具稱(chēng)為砂卡式取心工具。需要特別指出的是，經(jīng)過(guò)30多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐證明，加壓式取心工具是我國(guó)特有的，是用于松散、松軟地層的簡(jiǎn)單而有效的取心工具，不僅巖心收獲率高，而且使用方便，成本低。通常在取心方式確定以后，就要根據(jù)井眼大小、井段深淺、巖石軟硬與膠結(jié)情況以及其他特殊的要求來(lái)選擇取心工具。 2100433B