油田鉆井密閉取芯施工方案一、施工工藝原理密閉取芯技術(shù)通過專用雙筒單動取芯工具與水基密閉液協(xié)同作用，實現(xiàn)巖芯無鉆井液污染采集。其核心機制為：內(nèi)筒注滿密閉液后形成密封腔，取心鉆進時巖芯進入內(nèi)筒推動浮動活塞上行，擠壓密閉液從環(huán)空間隙等量排出，在巖芯表面形成保護膜并在井底構(gòu)建保護區(qū)。鉆井液僅通過鉆頭斜水眼和外泄水槽循環(huán)，避免直接接觸巖芯，確保獲取原始含油飽和度、孔隙度等地質(zhì)參數(shù)。該工藝采用自鎖式巖芯抓與浮動活塞結(jié)構(gòu)，可適應(yīng)任意井深條件，在硬地層實現(xiàn)摩擦割心，在松散地層保持巖芯完整性。二、工具系統(tǒng)配置（一）主體工具選型根據(jù)地層特性選擇工具類型：松軟地層采用加壓式取芯工具，中硬至硬地層選用自鎖式工具。工具組合自上而下為：安全接頭+外筒懸掛系統(tǒng)+內(nèi)筒密封組件+金剛石密閉取心鉆頭。其中鉆頭選用斜水眼結(jié)構(gòu)，水眼傾斜角15°-20°，確保鉆井液定向循環(huán)；內(nèi)筒采用鈦合金材質(zhì)，直徑127mm，壁厚8mm，平直度誤差≤0.5‰。（二）關(guān)鍵部件技術(shù)參數(shù)浮動活塞：采用氟橡膠材質(zhì)，直徑125mm，行程300mm，耐壓≥30MPa巖芯抓：自鎖式結(jié)構(gòu)，爪齒硬度HRC58-62，收縮率35%-40%密封組件：包含"Y"形密封圈（丁腈橡膠）、支撐環(huán)（聚四氟乙烯），工作溫度-20℃~150℃密閉液：水基配方，密度1.05-1.10g/cm3，粘度35-45mPa·s，pH值7-8，含2%納米級成膜劑（三）輔助工具配置工具名稱規(guī)格型號數(shù)量用途內(nèi)徑規(guī)Φ127mm±0.02mm2套檢測內(nèi)筒橢圓度銷釘沖直徑8mm5支安裝密封活塞銷釘扭矩扳手0-3000N·m1把連接工具螺紋巖芯測量尺2m/精度0.5mm2把巖芯長度計量密閉率檢測儀精度±0.5%1臺檢測巖芯保護膜完整性三、施工準備（一）井眼條件準備取芯前通井至井底，確保井眼暢通，井斜≤3°/30m，井徑擴大率≤15%循環(huán)鉆井液4周以上，清除井底沉砂，調(diào)整鉆井液性能：密度1.15-1.25g/cm3，粘度45-55s，API失水≤5mL/30min測井確認目標層位：根據(jù)地質(zhì)設(shè)計標記取芯段頂界上5m、底界下3m位置（二）工具檢查與組裝內(nèi)筒檢測：用內(nèi)徑規(guī)全行程通過，確認無縮徑、鼓包；超聲波探傷檢測焊接部位鉆頭檢查：觀察金剛石出刃高度差≤0.3mm，水眼通暢無堵塞，內(nèi)腔密封面粗糙度Ra≤1.6μm組裝流程：安裝上部浮動活塞，涂抹硅基潤滑脂注入密閉液至內(nèi)筒容積的95%，排除氣泡安裝密封活塞，插入直徑5mmshearpin（剪切強度8kN）連接外筒與懸掛系統(tǒng)，扭矩控制2500±50N·m整體試壓：清水介質(zhì)，壓力20MPa，保壓30min壓降≤0.5MPa（三）技術(shù)交底與人員配置召開班前會，明確取芯段參數(shù)：取芯井段：2850.00-2930.00m（總進尺80m）巖性預計：灰白色砂巖（70%）、深灰色泥巖（30%）設(shè)計收獲率≥90%，密閉率≥85%人員配置：現(xiàn)場指揮1人（持鉆井工程師證）取芯操作手2人（5年以上經(jīng)驗）地質(zhì)觀察員2人（巖石鑒定資格）安全監(jiān)督員1人（持注冊安全工程師證）四、施工操作流程（一）下鉆作業(yè)采用雙吊卡接單根，每接3柱鉆桿檢查一次內(nèi)筒壓力（正?！?MPa）距井底100m時開始慢下，下放速度≤0.5m/s，嚴禁頓鉆距井底1m處開泵循環(huán)，排量由小到大（15L/s→30L/s），循環(huán)兩周后停泵（二）取芯鉆進參數(shù)控制：鉆壓：軟地層8-12kN，中硬地層15-20kN轉(zhuǎn)速：60-80r/min（避免高頻振動導致巖芯破碎）排量：28-32L/s，泵壓≤18MPa接單根時間＜5min（減少巖芯浸泡時間）過程監(jiān)控：每30min記錄一次懸重變化，當懸重突降＞2kN時檢查是否堵心實時監(jiān)測返出巖屑，發(fā)現(xiàn)巖芯碎屑比例＞5%立即停鉆接單根前泵入2m3鉆井液，確保環(huán)空清潔（三）割芯與起鉆達到設(shè)計進尺后，緩慢上提鉆具0.5m，施加10kN拉力實現(xiàn)摩擦割芯割芯后保持鉆具懸重穩(wěn)定30s，確認巖芯抓鎖緊起鉆操作：起鉆速度：0-3000m段≤0.8m/s，3000m以下≤0.5m/s每起5柱鉆桿向鉆具內(nèi)注入2m3鉆井液，保持液柱壓力距井口300m時改用單吊卡操作，避免劇烈擺動（四）巖芯處理與分析出筒作業(yè)：在巖芯筒放置架上固定內(nèi)筒，拆除上堵頭使用專用推芯器以0.2MPa壓力緩慢推出巖芯按1m間隔標記深度，測量直徑（每10cm測一點）質(zhì)量檢測：收獲率計算：（實際巖芯長度/取芯進尺）×100%密閉率檢測：采用熒光滲透法，在巖芯表面噴灑檢測劑，30s后觀察成膜連續(xù)性取樣分析：按20cm間隔取樣，密封包裝后送實驗室檢測含油飽和度五、質(zhì)量控制標準（一）取芯指標控制收獲率：硬地層≥95%，松軟地層≥90%，破碎帶≥85%密閉率：主力油層≥90%，非主力層≥85%，平均≥88%巖芯完整性：長度＞50cm的巖芯段占比≥70%，無明顯壓裂痕跡（二）關(guān)鍵工序控制點工序控制參數(shù)檢測方法允許偏差內(nèi)筒組裝密閉液注滿度容量法≥95%鉆頭安裝同心度百分表測量≤0.15mm鉆進參數(shù)鉆壓波動傳感器實時監(jiān)測±2kN割芯操作上提速度絞車傳感器≤0.3m/s（三）常見質(zhì)量問題處理堵心故障：表現(xiàn)為鉆速突降、泵壓升高，立即停止鉆進，緩慢上提0.3m后下放0.2m，利用鉆具彈性沖擊解堵；無效則起鉆更換取芯工具密閉失效：巖芯表面無保護膜，檢查密閉液粘度（應(yīng)≥35mPa·s），補充2%成膜劑；若因工具磨損導致，更換密封組件巖芯破碎：降低轉(zhuǎn)速至50r/min，增加鉆壓至20kN，改用粘度45mPa·s的高稠密閉液六、安全技術(shù)措施（一）井控安全取芯作業(yè)前進行防噴演習，確保井口裝置處于待命狀態(tài)（閘板防噴器試壓21MPa）儲備重漿（密度1.80g/cm3）50m3，加重劑（重晶石粉）20t發(fā)現(xiàn)溢流（出口流量增加0.5m3/min）立即關(guān)井，按"四七"動作程序處置（二）作業(yè)安全高空作業(yè)（井口操作）使用防墜器，安全帶固定在專用吊環(huán)上密閉液接觸防護：佩戴丁腈橡膠手套（厚度≥0.5mm）、護目鏡（防化學飛濺型）工具吊裝：使用額定載荷5t的專用吊具，設(shè)置雙保險繩，吊裝半徑內(nèi)嚴禁站人（三）應(yīng)急處置卡鉆處理：輕微卡鉆：上下活動鉆具（幅度1-2m），泵入解卡劑（濃度15%）嚴重卡鉆：啟動震擊器（上擊力800kN），嚴禁硬拔（最大拉力≤鉆桿屈服強度80%）有毒氣體超標：當H?S濃度＞20ppm時，啟動應(yīng)急通風系統(tǒng)，人員佩戴正壓式呼吸器撤離七、施工組織管理（一）進度計劃階段工期主要工作內(nèi)容準備階段24h工具檢查、密閉液配置、技術(shù)交底下鉆階段8h鉆具組合、下鉆作業(yè)、循環(huán)鉆井液取芯階段36h分段鉆進（每段20m）、接單根起鉆與處理12h起鉆作業(yè)、巖芯出筒、質(zhì)量檢測（二）技術(shù)檔案要求實時記錄：取芯施工記錄表（每米一記）、鉆井參數(shù)曲線（1min/點）質(zhì)量報告：包含收獲率、密閉率、巖芯照片、檢測數(shù)據(jù)等，簽字確認后歸檔工具檔案：建立工具履歷書，記錄使用次數(shù)（累計進尺）、維修更換情況（三）質(zhì)量追溯體系采用區(qū)塊鏈技術(shù)對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行存證，包括：取芯井段坐標、巖芯編號、檢測人員、儀器編號等信息，生成唯一二維碼貼于巖芯盒，實現(xiàn)全流程可追溯。八、應(yīng)用實例與效果驗證在勝利油田樁74井應(yīng)用本方案，取芯井段3469-3650m（進尺165.14m），實現(xiàn)收獲率91.92%、密閉率98.48%的指標。巖芯分析顯示含油飽和度數(shù)據(jù)與油基鉆井液取芯對比誤差≤3%，孔隙度測試重復性誤差≤1.2%。在吉林油田黑91-2井的應(yīng)用中，針對3200m處高含水疏松砂巖地層，通過優(yōu)化密閉液配方（添加1.5%增粘劑），