混凝土取芯技术.ppt

第一节 取芯技术 概述 第二节 取芯工具组成及类型 第三节 常规取芯工艺 第四节 密闭取芯 第五节 保压密闭取芯 第六节 定向取芯 本章需要6学时第四章 取 芯l－、取芯的目的 l 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 l 1．研究地层 l 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 l 2．研究生油层l 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 l 3．研究油气层性质 l 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，油层的空隙度、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 l 第四章 取 芯 第一节 取芯技术 概述l4．指导油、气田开发l 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l5．检查开发效果l 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 ，提高采收率，并做到合理开发油田l 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l二、钻进取芯的几个环节l 1、环状破碎井底岩石，形成岩芯（圆柱体） l 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l 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l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l三、取芯钻进的评价指标l 取芯钻进，其目的是获得岩芯，应将与取芯钻进进尺同样长 度的岩芯全部取出。

但常常由于种种原因（如冲蚀、磨损等）不 能将应有长度的岩芯取出一般以“岩芯收获率”来评价即实 际取出岩芯长度与本次取芯钻进进尺之比的百分数l其计算方法如下：第四章 取 芯 第一节 取芯技术概述l一、取芯工具的组成l 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，l1、取芯钻头l（1）取芯钻头的功用：是环状破碎井底岩石，形成岩芯柱l（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l（3）对取芯钻头的要求l 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 （c）西瓜皮取芯钻头 （d）金刚石取芯钻头第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型l2、岩芯筒l石油钻井常用的岩芯筒由内筒种外筒〈双筒〉组成。

l （1）内岩芯筒的作用 l 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 l（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l（3）内、外岩芯筒的技术规范l 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l3、岩芯爪l（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l图 4-3 岩芯爪 l卡箍式（一把抓）；b—卡箍式；c—卡板式；（d）卡瓦式： l1—挂套；2—卡瓦弹簧；3—卡瓦轴；4—卡瓦套；5—轴销第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型l（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 l（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 l（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 l（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 l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l4、扶正器及回压凡尔l （1）外筒扶正器的作用： l 可保持外岩芯筒和钻头工作稳定，防止井斜外筒扶正器，致 使岩芯收获率很低实践证明：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〞 为宜 l（2）内筒扶正器的作用l 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 l（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 l5、悬挂装置 l6、分水接头 第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型l二、取芯工具各部分的配合 l（1）钻头与外岩芯筒 l 通常情况下，取芯钻头外径比全面钻进用钻头外径略小，钻头 内径应比内筒的内径要小些，一般比内岩芯筒的内径小5～10毫米 l（2）内、外筒的间隙，l 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 l（3）岩芯爪的最大内径应稍大于或等于内筒内径，在易膨胀及破 碎地层应稍大些，硬地层要小些卡箍式岩芯爪，自由状态下内径 比岩芯略小2～3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，内齿表 面敷焊碳化钨颗粒以增强其耐磨性，有利于卡芯这种岩芯爪操作 方便，割芯时只需上提钻具，卡箍收缩卡紧即可拔断岩芯，在硬地 层及超深井中使用取得很高的取芯收获率 l（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l三、取芯工具的类型l1、短筒取芯工具l在钻进中不接单艮的取芯钻 进，叫做短筒取芯。

常用的 工具有川式工具 ，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—Φ12.7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l2、长筒取芯工具l （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l1—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。

取芯钻进时，靠六方滑 动管和六方滑动套传递扭矩和钻压接单根时提起六方滑动套（ 六方滑动管可在六方滑动套内上下滑动），保证钻头不离开井底 l接单根操作过程l如图4-9所示l图4-9a为钻进取芯时，l六方滑动套一直顶住l下接头施加钻压图4-9bl是当方钻杆打完（方入不超过9米） 如图4-9所示l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l3、取芯工具注意事项l（1）取芯时和加压接头连接好，在井口要检验滑动接 头上下滑动灵活性及密封性l（2）取芯工具下到距井底10米左右时，应循环处理好 泥浆l（3）钻进前要将开泵时的钻具悬重和开泵后的正常悬 重记录下来作为接单根时观察悬重的参考l（4）接单根或钻完进尺上提时，必须观察悬重正常后 ，方可上起钻具，拉开滑动距离，才能接单根或投球 加压割芯l（5）取芯工具拉上或拉下钻台时，必须使六方滑动管 进入六方滑动套，合拢后用绳索捆牢，方可上下钻台 ，以免六方滑动管弯曲。

第四章 取 芯 第二节 取芯工具组成及类型l一、取芯工具的选择l 1、取芯工具选择主要的根据 l 地层岩性和井下条件（井深、泥浆性能等）合理确定钻头和 岩芯爪的类型以及工具的长度等 l 2、取芯钻头的选择 l 软地层取芯，一般选用刮刀式取芯钻头或内出刃较大的硬质 合金取芯钻头；硬及研磨性较高的地层可选用领眼式硬合金取芯 钻头、金刚石取芯PDC钻头超深井取芯为了减少趣下钻行程时间 多选用金刚石PDC取芯钻头 l 3、岩芯爪的选用， l 一般地层较软可选用一把爪式岩芯爪；中硬地层宜选用卡板 式岩芯爪；硬及较破碎地层，可选用卡箍式及卡板式的复合式岩 芯爪；坚硬及胶结致密的地层可选用卡箍式岩芯爪 l 4、岩芯筒的选用 l 地层松软，岩芯胶结性差或岩性破碎的地层，为了提高收获率 取芯工具宜短一些；岩性较硬而所选钻头又能取得较高的进尺时 ，可选用中、长筒取芯工具第四章 取 芯 第三节 常规取芯工艺l二、取芯工具的检查l取芯工具入井前，主要检查内容如下：。