泡沫鉆井條件下巖屑取樣方法研究

摘 要：介紹了泡沫鉆井條件下巖屑取樣方法，應(yīng)用了新的泡沫鉆巖屑采樣裝置，在試驗(yàn)中取得了比較好的效果，解決了巖屑采集中出現(xiàn)的問(wèn)題，在以后的泡沫鉆中能進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：泡沫鉆；巖屑錄井

泡沫鉆井技術(shù)是時(shí)下較為先進(jìn)的欠平衡鉆井技術(shù)，能減少對(duì)油氣層的傷害，有效保護(hù)油氣層；并非常有利于提高低壓、低滲儲(chǔ)層的油氣層發(fā)現(xiàn)和成倍的增加單井產(chǎn)量。同時(shí)，泡沫鉆井在小鉆壓下能有效地提高機(jī)械鉆速，為難鉆地層提高鉆井速度提供了一條有效的新途徑。因此，在勝利油田非常規(guī)開(kāi)發(fā)水平井Y227-1HF井水平段沙四段純上亞段砂礫巖油層鉆井中被首次采用，在提速提效、油層保護(hù)中取得了良好的效果。Y227-1HF井泡沫鉆井條件下返出巖屑均呈細(xì)顆粒狀，巖屑直徑一般0.01-1mm，且?guī)r屑均吸附在泡沫之上，很難把巖屑從泡沫上分離出來(lái)，這為現(xiàn)場(chǎng)巖屑撈取帶來(lái)很大困難。

1 泡沫鉆井工藝技術(shù)流程

泡沫鉆井工藝技術(shù)流程：是以泡沫基液為工作對(duì)象，用空壓機(jī)對(duì)空氣先進(jìn)行初級(jí)加壓，然后經(jīng)過(guò)增壓機(jī)增壓后的氣體再與霧化泵泵出泡沫基液混合，經(jīng)立管三通進(jìn)入鉆具，泡沫通過(guò)鉆頭時(shí)對(duì)鉆頭進(jìn)行冷卻，再通過(guò)井口的旋轉(zhuǎn)頭（旋轉(zhuǎn)密封），泡沫和鉆屑進(jìn)入排砂管線，最后到巖屑池，完成攜帶巖屑和消除粉塵的任務(wù)，泡沫自然破泡后基液回收到上水池進(jìn)行再利用。

泡沫鉆井施工作業(yè)工藝流程圖如下：空氣→空壓機(jī)→增壓機(jī)→霧化泵（基液與氣體混合）→立管→鉆具→鉆頭→環(huán)空→井口→排砂管→巖屑池→破泡后基液→上水池。

2 泡沫鉆井條件下巖屑取樣裝置改進(jìn)

2.1原始巖屑取樣存在的問(wèn)題

因?yàn)榕菽@攜帶巖屑返出時(shí)壓力較大、速度快，再加上巖屑細(xì)小、吸附在泡沫上，在排砂管線出口處采集巖屑樣是不現(xiàn)實(shí)的，因此針對(duì)泡沫鉆井的巖屑采集必須在排砂管上焊專(zhuān)門(mén)的采樣口。

Y227-1HF井在泡沫鉆施工前，在排砂管線上焊接了取砂樣接口，采用兩端開(kāi)口帶閥門(mén)控制的紗布袋來(lái)取樣，一端密封固定接在巖屑采樣口上，另一端用繩子捆扎。取樣時(shí)，將“紗布采樣袋”下部扎緊，并置于盛有消泡劑與清水的桶中，打開(kāi)上端取樣閥門(mén)，調(diào)節(jié)其開(kāi)啟程度讓泡沫、巖屑緩慢進(jìn)入袋內(nèi)，按采樣時(shí)間先關(guān)閉上端閥門(mén)，再打開(kāi)巖屑采樣紗袋，取出布袋內(nèi)巖屑，用砂樣盆接住，按順序排放，晾曬裝袋。由于Y227-1HF井泡沫鉆返出巖屑呈面粉狀、細(xì)顆粒狀，巖屑直徑多小于2mm，且?guī)r屑均吸附在泡沫之上，難以把巖屑從泡沫上分離出來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)在井段3511m-4434m先后采用長(zhǎng)0.6m寬0.4m紗布、長(zhǎng)度0.5m周長(zhǎng)0.96m紗布袋及長(zhǎng)度1m周長(zhǎng)0.96m紗布袋來(lái)取樣，撈取巖屑平均數(shù)量為30.5g/包，不能滿足X射線元素、地化、定量熒光、碳酸鹽含量等分析項(xiàng)目取樣要求。同時(shí)，在取樣時(shí)，要關(guān)閉閥門(mén)，造成巖屑取樣不連續(xù)。

2.2泡沫鉆井液巖屑取樣器設(shè)計(jì)

為了解決Y227-1HF井泡沫鉆井條件下巖屑撈取質(zhì)量不足和取樣不連續(xù)問(wèn)題，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，使用了泡沫鉆井液巖屑取樣器（圖1）。

設(shè)計(jì)思路：取樣器整體外觀為一長(zhǎng)方體，箱體為泡沫鉆井液緩沖罐，罐頂蓋一半可以自由打開(kāi)與關(guān)閉，底座與上面箱體可以分開(kāi)；取樣器核心裝置為可調(diào)式支架濾網(wǎng)（內(nèi)部濾網(wǎng)有5種型號(hào)： 60目、80目、100目、120目、150目，可以根據(jù)需要更換不同目數(shù)濾網(wǎng)），用于分離泡沫與巖屑，濾網(wǎng)外側(cè)設(shè)計(jì)一固定支架，可以輕松取出和放入濾網(wǎng)，分離裝置與箱底之間有一支架支撐。取樣器左側(cè)下部安裝有閥門(mén)，用于排放取樣器中廢液、消泡劑。

泡沫鉆井液巖屑取樣器操作說(shuō)明：在巖屑取樣器中盛入泡沫消泡劑，用于消除泡沫，并避免泡沫外溢，由閥門(mén)控制泡沫、空氣與巖屑混合物進(jìn)入取樣器的流量，當(dāng)泡沫、空氣與巖屑混合物進(jìn)入取樣器后，利用濾網(wǎng)將吸附在泡沫上的巖屑分離出來(lái)，利用消泡劑消泡，取樣時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)，打開(kāi)分離裝置，倒出巖屑，晾曬后即可描述和取樣。當(dāng)取樣器中廢液較多時(shí)，可以打開(kāi)左側(cè)下部閥門(mén)排出。

在試驗(yàn)泡沫鉆井液巖屑取樣器過(guò)程中，由于閥門(mén)關(guān)閉，造成取樣不連續(xù)。通過(guò)如下設(shè)計(jì)可以解決不連續(xù)的問(wèn)題：在進(jìn)取樣器前管線上安裝一個(gè)三通，并安裝二只閥門(mén)，在取樣器的另一側(cè)增加一個(gè)相同的分離裝置，使用二只分離裝置輪流來(lái)取樣，保證巖屑撈取連續(xù)性。

3 應(yīng)用效果

3.1泡沫鉆井液氣體采集器應(yīng)用效果

Y227-1HF井自井深4394m之后開(kāi)始采用泡沫鉆氣體采集器，在巖性與含油顯示級(jí)別不變情況下，氣測(cè)基質(zhì)整體明顯上升，全烴基質(zhì)由0.082%上升至0.250%，反映泡沫鉆氣體采集器密閉性要好于簡(jiǎn)易桶，更能真實(shí)反映地下油氣顯示情況。

3.2泡沫鉆井液巖屑取樣器應(yīng)用效果

在Y227-1HF井錄井對(duì)泡沫鉆井液巖屑取樣器取樣效果進(jìn)行試驗(yàn)，采用泡沫鉆井液巖屑取樣器撈取巖屑井段4434m-4534m，撈取巖屑平均質(zhì)量為174.9g/包，巖屑質(zhì)量能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)巖屑描述與地化、定量熒光、X射線元素、碳酸鹽含量分析樣品所需要求，解決了巖屑取樣不足的難題，并保證了巖屑錄井的連續(xù)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

泡沫鉆井液巖屑取樣器撈取巖屑質(zhì)量明顯要高于傳統(tǒng)紗布袋取巖屑質(zhì)量，基本解決了泡沫鉆井條件下巖屑取樣不足和不連續(xù)的問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中取得了良好的效果，在以后的泡沫鉆巖屑錄井中能進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：

李玉杰（1980—），甘肅省秦安縣人，大學(xué)本科，工程師。