钻井取心技术课件

,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,、取芯的目的,岩芯是石油勘探、开发过程中取得完整的,第一性资料,，通过大量对岩芯的分析与研究才能为,制定合理的开发方案、准确计算油田储量、制定增产措施提供依据。,1,研究地层,利用岩芯的岩性、物性、电性、矿物成分及化石等资料对地层进行对比分析。通过对岩芯的机械力学性能测定，,了解其强度、可钻性、研磨性等，以指导钻井作业。,2,研究生油层,在一个沉积盆地内寻找油气，需要从目的层的岩芯取样化验分析各项生油指标。根据化验所得结果可以,从生油角度选择勘探油气藏的目的层和有利地区。,3,研究油气层性质,通过对取出岩芯的分析，进一步了解储集层中油、气、水的分布情况，油层的,孔隙度、渗透率、含油气饱和度以及油气层的有效厚度，以确定油气层的工业开采价值,。,第四章 取 芯 第一节 取芯技术 概述,、取芯的目的第四章 取 芯 第一,1,4,指导油、气田开发,通过对取出岩芯的分析，掌握水驱油的原理和在不同条件下的油水运移规律，为油田开发,二次采油,提供理论依据和实践经验。同时对岩芯的研究还可为低渗油气田的,酸化压裂,提供可靠依据。,5,检查开发效果,在油田开发过程中，通过对取出岩芯的分析，掌握油田,开采动态,，,注入流体推动情况及驱油效率,，以获取油层的油水饱和度、岩性、物性资料。得出有关规律，提高采收率，并做到合理开发油田。,综上所述，在油气田勘探、开发各阶段，为查明储油、储气层的性质或从大区域的地层对比到检查油气田开发效果，评价和改进开发方案，任一研究步骤都离不开对岩芯的观察和研究。,第四章 取 芯 第一节 取芯技术概述,4指导油、气田开发第四章 取 芯,2,二、钻进取芯的几个环节,1,、环状破碎井底岩石，形成岩芯（圆柱体）。,2,、保护岩芯。,钻进取芯时，已形成的岩芯要加以保护，避免循环的钻井液冲蚀岩芯及钻柱转动的机械碰撞损坏岩芯。,3,、取出岩芯。,在钻进取芯到一定长度后（通常为一个单根长度，也可以进行长筒取芯达几十米甚至百米），要从所形成岩芯的底部割断并夹紧）在起钻时随钻具一同提升到地面。,钻进取芯时，以上三个环节都应做好，任一环节处理不当，轻则会得不到应有数量（长度）的岩芯，严重时会导致取芯失败，取不出岩芯。,三、取芯钻进的评价指标,第四章 取 芯 第一节 取芯技术概述,二、钻进取芯的几个环节第四章 取 芯,3,一、取芯工具的组成,为了完成钻出岩芯，保护岩芯和取出岩芯三个环节，取芯工具一般都包括有取芯钻头、岩芯筒、岩芯爪、挟正器和悬挂装置等部件，,1,、取芯钻头,（,1,）取芯钻头的功用：是环状破碎井底岩石，形成岩芯柱。,（,2,）取芯钻头的类型：刮刀取芯钻头；领眼式硬合金取芯钻头；,“,西瓜皮,”,取芯钻头；金刚石取芯钻头；,PDC,取芯钻头等。牙轮取芯钻头由于其收获率很低已被淘汰。,如图,4-2,所示,（,3,）对取芯钻头的要求,为了提高岩芯收获率，除在下部钻柱,使用扶正器,外，要求取芯,钻头工作稳定,，钻头的切削元件要对称分布，耐磨性一致，,钻头底面,井底,与岩芯爪的距离尽可能短，岩芯直径大。,第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型,一、取芯工具的组成 第四章 取 芯 第二,4,图,4-1,取芯工具组成示意图,1,取芯钻头；,2,岩芯爪；,3,内岩芯筒；,4,外岩芯筒；,5,扶正器；,6,回压凡尔；,7,悬挂轴承；,8,悬挂装置,图,4-2,常用的取芯钻头,（,a,）刮刀取芯钻头；,（,b,）领眼式硬质合金取芯钻头,（,c,）西瓜皮取芯钻头,（,d,）金刚石取芯钻头,（,e,）,PDC,取芯钻头,第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型,图 4-1 取芯工具组成示意图,5,钻井取心技术课件,6,2,、岩芯筒,石油钻井常用的岩芯筒由内筒和外筒,双筒,组成。,（,1,）,内岩芯筒,的作用,内岩芯筒的作用是存储及保护岩芯。取芯时岩芯顺利进入内筒，防止泥浆冲刷岩芯；为了有效保护岩芯，一般采用,悬挂式滚动轴承装置,将内筒挂在外筒的顶部，取芯钻进时内筒不转。,（,2,）,外筒,的作用是承受钻压、传递扭矩带动钻头旋转及保护内岩芯筒。,（,3,）内、外岩芯筒的,技术规范,强度大，无弯曲变形，常用,14,25mm,的优质厚壁刚材（如,35CrMo,、,30CrMnSi,）加工制成。长度一般为,5,13m,左右。在较硬的致密岩层中取芯，若钻头进尺较多时，内；外筒可长一些。在松软地层取芯，内、外岩芯筒长度宜短一些，一般为,5,8,米。破碎地层取芯，内、外筒的长度也应短些在钻头进尺较多又能有效保护岩芯时，内、外筒长度可尽量长一些。一次可取芯,145,、,42,米。,第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型,2、岩芯筒第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成,7,3,、岩芯爪,。,（,1,）岩芯爪的作用是,割取岩芯和承托已割取的岩芯柱,。常用的岩芯爪有卡箍式、卡板式、卡瓦式等几种结构，如图,4-3,所示。,图,4-3,岩芯爪,a,卡箍式（一把抓）；,b,卡箍式；,c,卡瓦式；,d,卡板式：,e,卡簧式,5,挂套；,6,卡瓦弹簧；,7,卡瓦轴；,8,卡瓦套；,9,轴销,第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型,3、岩芯爪。第四章 取 芯 第二节 取芯工具组,8,（,1,）卡箍式岩芯爪,：它的形状如圆箍，一圈开有数道缺口，把它分为许多瓣，每瓣内车有数圈卡牙，卡箍的外壁呈截锥状，与,缩径套配合,使用。缩径套有同样锥面。岩芯爪沿爪座移动时，其爪牙收缩卡紧岩芯。它用于,软及中硬地层。,（,2,）卡瓦式岩芯爪：适用于,中硬及硬,地层。它由挂套、销轴、扭簧及卡瓦片组成。卡瓦片可依赖扭簧力量使其张开。钻进时紧贴钻头内壁。割芯时，在外力作用下使岩芯爪沿钻头内壁向下移动，卡瓦片收缩包紧岩芯,（,3,）卡板式岩芯爪：适用于,中硬地层及硬地层,取芯，一般和其他岩芯爪复合使用。其结构由外座、扭簧及片状卡板组成。,（,4,）卡簧式岩芯爪：适用于,硬地层，地质钻探,使用，石油钻探取芯使用较少。,岩芯爪的类型可根据不同地层来选用，,其内、外径间隙,要合适，才能有效的提高岩芯收获率。,第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型,（1）卡箍式岩芯爪：它的形状如圆箍，一圈开有数道缺口，把它,9,4,、扶正器及回压凡尔,（,1,）外筒扶正器的作用：,可,保持外岩芯筒和钻头工作稳定，防止井斜,。实践证明：外筒扶正器是,增加钻头寿命及提高取芯收获率,的有效措施。扶正器外径一般比钻头外径小,1/16,（,1.6mm,）为宜。,（,2,）内筒扶正器的作用,可,保持内筒稳定，使钻头与内筒对中，岩芯易于进入内岩芯筒。,（,3,）回压凡尔是装在内岩芯筒上端的一个单流凡尔，其作用,防止钻井液刺坏岩芯,。目前对回压凡尔结构有所改进。下钻时只装上回压凡尔球座，下完钻后可通过大排量循环泥浆，这样既清洗内筒又可将井底冲洗干净。循环后开始取芯钻进前才将凡尔钢球投入，使用效果良好。,5,、分水接头和悬挂轴承,6,、悬挂装置,第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型,4、扶正器及回压凡尔第四章 取 芯 第二节 取,10,二、取芯工具各部分的配合,（,1,）钻头与外岩芯筒。,通常情况下，取芯钻头,外径比,普通钻头外径,略小,，一般钻头,内径比内筒的内径要小,3,4,毫米,。,（,2,）内、外筒的间隙，,保证泥浆顺利流过，避免发生泵压过高的现象（特别是深井取芯）。一般以,10,20,毫米,间隙为宜。,（,3,）岩芯爪的最大内径应稍大于或等于内筒内径,.,卡箍式岩芯爪，,自由状态下内径比岩芯略小,1,1.5,毫米,，卡箍张开时的内径比自由状态大,5,毫米，收缩后又比其小,5,毫米。此外，,卡箍锥面与爪座内锥面吻合,。这种岩芯爪操作方便，在硬地层及超深井中使用取得很高的取芯收获率。,（,4,）钻头内台肩与岩芯爪应有,5,10,毫米,间隙,第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型,二、取芯工具各部分的配合 第四章 取 芯 第二,11,三、常规取芯工具的类型,按工具结构分单筒取心工具：无内岩心筒。双筒取心工具：有内、外岩心筒。它又可分为双动双筒取心工具（钻进时内外岩心筒同时旋转）和单动双筒取心工具（钻进时内岩心筒不旋转）。,按取心长度分短筒取心工具：一般,钻进取心为一个单根长度以内,，即取心,钻进时不能接单根,。,中、长筒取心工具：可连续取心钻进几十米至百米。,按割心方法分,自锁式、,加压式、差动式。,第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型,三、常规取芯工具的类型第四章 取 芯 第二节,12,钻井常用的取心工具类型,1,、短筒取芯工具,常用的有川式工具，在中硬及硬地层中取芯，普遍使用,双筒悬挂式川式取芯工具，,常用取芯钻头有领眼式硬合金取芯钻头、西瓜皮取芯钻头或金刚石取芯钻头，如,81/2,川式取芯工具结构,（图,4,4,）。,图,4-4,川式取芯工具,1,上接头；,2,外岩芯筒；,3,锁紧螺母；,4,悬挂螺母；,5,滚珠槽座；,6,12.7,毫米滚珠；,7,中间滚珠槽座；,8,轴承座；,9,锁紧螺母；,10,螺钉；,11,悬挂芯轴；,12,1.25,钢球；,13,单流阀座；,14,承吊卡座块,15,扶正块；,16,内岩芯筒；,17,连接套；,18,调节环；,19,卡箍座；,20,卡箍；,21,（金刚石）钻头,第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型,钻井常用的取心工具类型图 4-4 川式取芯工具第四章 取,13,2,、长筒取芯工具,（,1,）取芯时,允许上提方钻杆接单根,，一次取芯长度在两根单根钻杆以上，称为长筒取芯。接单根时借助于滑动接头。滑动接头结构如图,4-8,滑动接头,1,上接头；,2,六方滑动套；,3,调节螺母；,4,螺帽；,5,垫片；,9,下接头,第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型,2、长筒取芯工具第四章 取 芯 第二节 取芯工,14,（,2,）长筒取芯工作过程,滑动接头,是长筒取芯工具的重要部件之，,它的上接头与钻铤连接，下接头与机械加压接头相连接。,接单根操作过程如图,4-9,所示,图,4-9a,为钻进取芯时，,六方滑动套一直顶住,下接头施加钻压。,图,4-9b,是当方钻杆打完（方入不超过,9,米）,如图,4-9,所示,时，需接单根的情况。此时上提方钻杆，六方滑动套与下接头拉开，拉开的距离不许超过滑动管的有效滑动长度（一般为,11m,）否则上提钻具接单根时钻头就要离开井底。配好合适长度的单根，接完单根后下至预定方入，继续钻进。,第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型,（2）长筒取芯工作过程第四章 取 芯 第二节,15,3,、加压式取心工具,用于软地层取心。,由取心钻头、岩心爪、内外岩心筒和加压接头组成。,当使用这种工具割心时，需要外力直接加压作用到内岩心筒，使内筒及岩心爪相对于外筒向下移动，迫使岩心爪沿钻头内腔锥面移动并收缩而卡紧岩心。,加压式取心工具的加压方式有机械加压和水力加压两种方式。其内岩心筒组合的悬挂方式有销钉悬挂和钢球悬挂等，以下以机械加压方式介绍加压式取心工具。机械式加压取心工具的特点在于取心工具上部连接一,加压接头，,它是由能相对移动的六方杆（其上接钻柱）、六方套（其下接外岩心筒）及加压中心杆（其下接内岩心筒悬挂总成）组成。,3、加压式取心工具,16,4,、自锁式取心工具（川式）,用于中硬地层。对岩心成柱性较好的地层也适用。一般由取心钻头、卡箍式岩心爪、内外岩心筒和安全接头组成。外岩心筒与安全接头的母接头相连，内岩心筒上部为悬挂总成，与安全接头公接头相连，内筒下接缩径套（岩心爪座）岩心爪放置其内。,当取心钻进结束后，缓慢上提钻具时，岩心爪因与岩心有摩擦力而相对静止，,缩径套则随钻具上行,，由于缩径套内锥面与岩心爪外锥面吻合一致，相对位移,使岩心爪收缩、自锁、卡紧并拔断岩心，并使岩心随钻具一同起到地面。,4、自锁式取心工具（川式）,17,取芯工艺：,做好准备工作,开泵循环,缓慢下放到井底,取,芯,钻进,割,芯,操作,起钻到地面,取出岩,芯,测量、记录,距井底,10m,到达预定进尺,慢转一段时间,