永冻层取心简介

永冻层是砂、砂砾等透水性物质，在寒冷地区冻结而成的地层。一般多覆盖在第四纪地层的浅部或中部，坚硬、不易破碎，遇热后即融化成松散的地层。常用加热法钻进，即向孔内加入热水或热蒸汽，使孔底地层融化变得松散，以利于套管的护孔钻进及管内取样。热水法只适用于3-5m左右的浅孔施工，蒸汽法适用于较深的钻孔。冲洗液的最佳温度在5℃左右，并应控制所加热水或蒸汽量。原苏联在永冻层中采用过无套管的施工工艺，即用劈刀将孔内岩层破碎，然后再取样，样品体积采用井径仪测定或注水法测定 。

绳索取心对冲洗液性能指标要求很高，解决了冲洗液问题将利于绳索取心钻探的推广应用。绳索取心钻探冲洗液应具备如下性能要求。

1.用尽量小的环空动压，防止压跨地层；

2.钻杆内能实现紊流冲刷，以防内壁结垢；

3.环空流动状态要能调节到紊流状态，保持薄而韧的泥皮，防止坍塌及吸附卡钻；

4.具有抑制水敏性地层的能力。

为了在冻土层地带顺利进行钻探，保证孔壁不坍塌、不发生事故，送入孔内冲洗液介质的温度必须低于所钻岩石的温度。为了降低冰点我们使用NaCI、Na₂CO₃盐类可以得到低温耐寒泥浆。

随着盐量的增加，泥浆的冰点降低，随着孔深的增加，钻头在孔底碎岩产生的热量，再外环空间返流的冲洗液温度升高了。但仍低于0℃。在这种情况下，为了保证正常钻进、孔壁不融解坍塌，冲洗液介质的温度始终保持在-5℃ 。

当冲洗液在地表流动或静止时，空气温度的升高，使泥浆中的初始温度发生变化。如送到孔内泥浆接近冻结石的岩石，随着孔深的增加，温度的升高，上部孔段就出现孔壁失稳，导致孔内发生复杂情况，对冻结石的岩石最为不利。如果在受初始温度影响较大的上部孔段使用下套管的方法，可防止事故发生 。

在冻结石的岩石中钻进，不能使岩石的自然负温度升高到0℃，如果使岩石中的冰状态交接物变成液态时，孔壁就开始解冻，并失去岩石的聚散性。所以使孔壁岩石的温度只能低于0℃，这是防止孔壁岩石解冻坍塌的必要条件。

1.冻结岩石钻进时，井内的温度情况是选择冲洗液性能和数量的重要依据，也是确定钻进合理参数，避免事故的一个重要因素，冲洗液介质是保证井内温度规程正常的关键。

2.冻结岩石钻进时，井内的温度主要取决于钻井周围冻结岩石的温度及井底破碎岩石产生的热量、数量和热的互相转换。

3.送到井内的冲洗液选用初始温度应低于-2℃。

4.为了保证正常钻进，宜使用冲洗液的温度接近孔壁岩石的温度，应该使用冰点低的冲洗液 。2100433B

钻井取心常规取心

对岩心无任何特殊要求的取心称为常规取心。常规取心是取心作业中最大量、最常见的，无论是什么油气藏，在勘探阶段或开发阶段都要进行大量的常规取心。

（1）主要目的：

①发现油气层，了解含油气情况与储集特征，并确定油气层岩性、物性、厚度、面积等基础数据。②建立地层剖面，研究岩相及生、储特征。③了解岩性与电性关系。

（2）常规取心方式：①一般短筒取心，是指取心钻进中途不接单根的常规取心。它的工具只含有一节岩心筒，结构简单。它在整个取心作业中所占的比例最大，在任何地层条件下均可进行。②中、长筒取心，是指钻进中途要接单根的取心。它的工具必须含有多节岩心筒，通常只有当地层岩石的胶结性与可钻性较好时，才进行中、长筒取心。中、长筒取心的目的是在保证岩心收获率较高的前提下，尽可能提高取心的单筒进尺，以大幅度提高取心收获率，降低取心成本。

钻井取心特殊取心

对岩心有一定特殊要求的钻井取心称为特殊取心。它多用在油田开发阶段，通常有下列几种方式：

（1）油基钻井液取心，是指在油基钻井液条件下进行的取心。对储量较大的砂泥岩油气藏，在开发之前一般都要进行这种取心，其目的是取得不受钻井液自由水污染的岩心，以求获得较为准确的储层原始含油饱和度资料，为合理制定油田开发方案提供依据。由于油基钻井液不失水，性能稳定，流动性和润滑性都很好，因而岩心不存在吸水膨胀或剥落的问题，也不易断裂或磨损，取出的岩心规矩、完整、成柱性好、收获率高。

（2）密闭取心，是指以注水方式开采的砂岩油田，在开发过程中为检查油田注水开发效果，了解地下油层水洗情况及油水动态，以制定合理的开发调整方案，采用密闭取心工具与密闭液，在水基钻井液条件下取出几乎不受钻井液自由水污染的岩心。由于油基钻井液取心成本高，在密闭取心质量指标有保证的前提下，密闭取心可代替油基钻井液取心。

（3）海绵取心，是指内岩心筒装有特制海绵衬管的取心。采用预饱和的海绵衬管，在水基钻井液条件下，能取得含油饱和度相当准确的岩心。这是国外近年来发展起来的一种取心，工艺结构不太复杂，但成本高，适用于中硬～硬地层。

（4）保压密闭取心，是指在砂岩油田的开发后期，为了准确求得当时井底条件下储层流体饱和度、储层压力、相对湿度及储层情况等资料，为了制定合理的开发调整方案，提高油田最终采收率，采用保压密闭取心工具与密闭液，在水基钻井液条件下，钻取保持储层流体完整性的岩心。也就是钻取不受钻井液自由水污染并保持当时井底条件下储层压力的岩心。这种取心装备与工艺比较复杂，成本高，适用于具有成岩性的软、中硬及硬地层。

（5）疏松砂岩保形取心，是指在疏松砂岩地层中保持岩心原始（出筒前）形状的取心。因为在疏松砂岩地层，由于岩心强度低，不成柱，岩心出筒后就往往自成一堆散砂，岩心物性资料无法获得。因此，保持岩心原有形状，避免人为破坏，就成为保形取心的技术关键。多级双瓣组合式岩心筒、橡皮筒、玻璃钢内筒以及复合材料衬筒，均可满足保形取心的要求，但唯有多级双瓣组合式岩心筒成本低，使用方便。

（6）定向取心，是指在油气藏的勘探开发过程中，为直观了解储层的构造参数，全面掌握地质构造的复杂性及其变化，制定出经济合理的勘探开发方案，采用定向取心技术以取出能反映地层倾角、倾向、走向等构造参数的岩心。定向取心只适用于岩心成柱性较好的地层。

取心钻头的主要功用是形成岩心，而取心工具的主要功用则是保护岩心和取出岩心。显然没有合适的取心工具就不可能高质量地取好岩心。根据割心方式，国内外的取心工具基本上可分为加压式、自锁式和砂卡式三类。

割心时，下放钻具，岩心爪靠钻压和内筒下滑冲击力收缩变形，包住、卡断或扭断岩心的取心工具称为加压式取心工具。割心时上提钻具，岩心抓靠自身的弹性力或它与岩心之间的摩擦力收缩变形，卡紧并拔断岩心的取心工具称为自锁式取心工具。割心时，钻具不动，因没有岩心抓，只能靠形状大小不同的石子（砂子），在液力作用下将岩心根部卡紧、扭断或拔断岩心的取心工具称为砂卡式取心工具。需要特别指出的是，经过30多年来的生产实践证明，加压式取心工具是我国特有的，是用于松散、松软地层的简单而有效的取心工具，不仅岩心收获率高，而且使用方便，成本低。通常在取心方式确定以后，就要根据井眼大小、井段深浅、岩石软硬与胶结情况以及其他特殊的要求来选择取心工具。 2100433B