CN107816328A - 一种密闭取心工具及密闭取心钻井工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种密闭取心工具，包括外筒、内筒、密封装置、岩心爪组合件和取心钻头，内筒套装在外筒内，内筒的底端与岩心爪组合件螺纹连接，外筒的底端与取心钻头螺纹连接，密封装置包括本体和第一密封圈，本体的顶端设置在内筒内，底端位于取心钻头外，第一密封圈设置在是本体上，本体通过该第一密封圈与岩心爪组合件的内壁密封连接。使用该密闭取心工具时向内筒中倒入岩心密闭液，将取心工具连接在钻具上，并向下钻，循环钻井液，下放取心工具，当密封装置失效时，设置树心参数和取心钻进参数，当取心钻进阶段结束后，割心起钻。本发明的密闭取心工具可以更准确、全面了解地层岩性，增加岩心分析和探井地质储量预测的可信度。
Description
技术领域
本发明属于钻井取心技术领域，具体涉及一种密闭取心工具及密闭取心钻井工艺。
背景技术
岩心是通过取心工具等设备将井下的岩石取出，供研究人员研究、分析、化验的岩石样品。岩心的主要用途是用来了研究地层、油气层和生油层，因此钻井取心是提供地下原始资源的重要途径，也是获取地层岩性、含油情况等资料的直接手段，为准确的获取这些地下原始资源的信息，就需要确保得到的岩心不被污染，在钻井取心过程中，井中会有一定量的钻井液，钻井液会将岩心污染，影响岩心的质量。
发明内容
本发明的目的在于：解决上述现有技术中的不足，提供一种密闭取心工具以及利用该密闭取心工具进行密闭取心钻井工艺。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种密闭取心工具，包括外筒、内筒、密封装置、岩心爪组合件和取心钻头，所述的内筒套装在所述的外筒内，所述内筒的底端与所述的岩心爪组合件螺纹连接，所述外筒的底端与所述的取心钻头螺纹连接，所述的密封装置包括本体和第一密封圈，所述的本体的顶端设置在所述的内筒内，底端位于所述的取心钻头外，所述的第一密封圈设置在是所述的本体上，所述的本体通过该第一密封圈与所述岩心爪组合件的内壁密封连接。
进一步的，所述的本体顶端上设置有缺口，在所述的本体上还设置有定位销，所述的本体通过定位销与所述的取心钻头固定连接。
进一步的，在所述内筒的顶部设置有平衡活塞，该平衡活塞用于密封所述内筒。
进一步的，在所述的外筒的顶部设置有内外筒接头，所述内筒的顶部与所述内外筒接头螺纹连接，在所述内外筒接头内设置有平衡活塞，该平衡活塞用于密封所述内筒。
进一步的，在所述的岩心爪组合件的外壁设置有第二密封圈，所述的岩心爪组合件通过该第二密封圈与所述取心钻头的内壁密封连接。
使用上述的密闭取心工具，其密闭取心钻井工艺包括以下步骤，
(a)用提环将所述的取心工具吊入井内,在井口处座上卡瓦，并用安全卡瓦卡住所述的取心工具的外筒，使所述的取心工具的顶端离井口的距离为0.5～1.5m，卸掉所述的提环，装上提升短节；
(b)将所述的取心工具上提至所述的取心钻头离所述的井口0.5～1.5m，用所述的定位销将所述的密封装置固定在所述的取心钻头上，再将所述的取心工具放入到井内，当所述的取心工具的顶部离井口0.5～1.5m时，用安全卡瓦卡牢所述的取心工具，卸掉所述的提升短节；
(c)从所述的取心工具的内外筒接头的顶部向所述的内筒中倒入岩心密闭液，待岩心密闭液注入完成后，将所述的平衡活塞装入到所述的内外筒接头中，装上所述的提升短节，将所述的取心工具上提，检测有无岩心密闭液渗漏；
(d)将所述的取心工具连接在钻具上，并向下钻，当所述的钻具离井底2～3m时，循环钻井液，待井底的沉沙被全被循环到地面后，下放所述的取心工具，当所述密封装置的底部接触井底时，缓慢增加钻压，当钻压回零时，设置树心参数和取心钻进参数，开动转盘并循环钻井液，进入树心阶段，当树心的长度达到0.3～0.5m，进入取心钻进阶段，当取心钻进阶段结束后，割心起钻。
进一步的，所述的树心参数为钻压10～20KN、转盘转速为30～40r/min、钻井液排量为11～13L/s。所述的取心钻进参数为钻压35～65KN、转盘转速为40～50r/min、钻井液排量为14～16L/s。在循环所述的钻井液时，缓慢转动和上下移动所述的钻具，其中，所述的取心工具的取心钻头离井底的距离大于2m。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：在内筒中设置有密封装置，密封装置的上设置有第一密封圈，该第一密封圈与所述的沿心爪组合件的内壁连接，在钻井液介质中进行岩心密闭取心作业，密闭液完全包裹住岩心，避免了岩心与钻井液发生直接接触，从而可以获得污染更小的地层岩心，可以更准确、全面地了解所取地层岩性，增加岩心分析和探井地质储量预测的可信度，有效缩短勘探时间、提高勘探效率和准确性，并对取全取准地质资料有积极作用。
附图说明
图1为本发明密闭取心工具的主视示意图；
图2为本发明密闭取心工具的局部主视示意图一；
图3为本发明密闭取心工具的局部主视示意图二；
图4为本发明密闭取心工具的密封装置的主视示意图；
附图标记：1-外筒，2-内筒，3-密封装置，31-本体，32-第一密封圈，33-缺口，34-定位销，4-岩心爪组合件，5-取心钻头，6-平衡活塞，7-内外筒接头，8-第二密封圈。
具体实施方式
参照附图1-4，对本发明的实施方式做具体的说明。
实施例1：一种密闭取心工具，包括外筒1、内筒2、密封装置3、岩心爪组合件4和取心钻头5，所述的内筒2套装在所述的外筒1内，所述内筒2的底端与所述的岩心爪组合件4螺纹连接，所述外筒1的底端与所述的取心钻头5螺纹连接，所述密封装置3与所述的岩心爪组合件4的内壁密封连接，所述的密封装置3包括本体31和第一密封圈32，所述的本体31的顶端位于在所述的内筒2内，底端位于在所述的取心钻头5外，所述的第一密封圈32设置在是所述的本体31上，所述本体31通过该第一密封圈32与所述岩心爪组合件4的内壁密封连接。在取心开始时，密封装置3的底端先与井底接触，井底岩石给密封装置3一个向上的反作用力，密封装置3沿着内筒2的内壁往上推，使第一密封圈32的密封失效，当密封装置3失效后，内筒2中的岩心密闭液从内筒2中溢出，包裹岩心，随着取心的进行，内筒2中的岩心密闭液被岩心置换，直到取心结束。
实施例2：优选地，在实施例1的基础上，在所述的本体31的顶端上设置有缺口33，在所述的本体31上还设置有定位销34，所述的本体31通过定位销34与所述的取心钻头5固定连接。通过设置缺口33，岩心密闭液可以从缺口33中溢出，当第一密封圈32失效后，密闭液能通过缺口33，快速的从内筒2中流出并包裹岩心。通过设置定位销34，将第有密封装置固定取心钻头5上，增强了密封装置3的稳固性，避免在取心工具在下放过程中，第一次密封装置因不稳定而从取心工具中滑出，导致第一密封圈32提前失效，影响取心进程。定位销34不仅能将密封装置3固定，还不影响第一密封圈32的失效，因为在取心过程中，密封装置3的底部先与岩层接触，岩层的反作用力使定位销34断裂，当定位销34断裂后，密封装置3向上运动，第一密封圈32的失效。
实施例3：优选地，在实施例1或2的基础上，在所述内筒2的顶部设置有平衡活塞6，该平衡活塞6用于密封所述内筒2。通过在内筒2的顶部设置平衡活塞6，将内筒2的顶部密封，防止在取心过程中，岩心密闭液从内筒2的顶部溢出，损坏取心工具和影响取心效果。
实施例4：一种密闭取心工具，其特征在于：包括外筒1、内筒2、密封装置3、岩心爪组合件4和取心钻头5，所述的内筒2套装在所述的外筒1内，所述内筒2的底端与所述的岩心爪组合件4螺纹连接，所述外筒1的底端与所述的取心钻头5螺纹连接，所述的密封装置3包括本体31和第一密封圈32，所述的本体31的一端设置在所述的内筒2内，另一端设置在所述的取心钻头5外，在所述的本体31顶端上设置有缺口33，在所述的本体31上还设置有定位销34，所述的本体31通过定位销34与所述的取心钻头5固定连接，所述本体31通过该第一密封圈32与所述岩心爪组合件4的内壁密封连接，在所述的外筒1的顶部设置有内外筒接头7，所述内筒2的顶部与所述内外筒接头7螺纹连接，在所述内外筒接头7内设置有平衡活塞6，该平衡活塞6用于密封所述内筒2。
优选地，在所述的岩心爪组合件4的外壁设置有第二密封圈8，所述的岩心爪组合件4通过该第二密封圈8与所述取心钻头5的内壁密封连接。
使用实施例4所述的密闭取心工具时，先检查井底、取心工具，待检查完毕，物异常情况后，开始取心，(a)用提环将所述的取心工具吊入井眼,在井口处座上卡瓦，并用安全卡瓦卡住所述的取心工具的外筒13，使所述的取心工具的顶端离井口的距离为0.5～1.5m，卸掉所述的提环，装上提升短节；
(b)卸松安全卡瓦，并用大勾将所述的取心工具上提至所述的取心钻头5离所述的井口0.5～1.5m处停止，用所述的定位销34将所述的密封装置3固定在所述的取心钻头5上，再将所述的取心工具放入到井内，当所述的取心工具的顶部离井口0.5～1.5m时，用所述的安全卡瓦卡牢所述的取心工具，卸掉所述的提升短节；
(c)从所述的取心工具的内外筒接头7的顶部向所述的内筒2中倒入岩心密闭液，密闭液加注过程不能太快，同时注意脱气，待岩心密闭液注入完成后，将所述的平衡活塞6装入到所述的内外筒接头7中，再装上所述的提升短节，将所述的取心工具提出钻井，检测有无岩心密闭液渗漏现象；
(d)将所述的取心工具连接在钻具上，并向下钻，钻过程要做到操作平稳，不猛刹、猛放、猛顿，防止钻具剧烈摆动，如严重遇阻，应取出密闭取心工具；当所述的钻具离井底2～3m时，循环钻井液，保证示踪剂分散均匀，同时确保示踪剂含量达标，循环时，要上下活动和缓慢转动钻具，下行时，密闭取心钻头5必须与井底保留2m以上的距离，待井底的沉沙被全被循环到地面后，下放所述的取心工具，所述密封装置3的底部接触井底时，缓慢增加钻压，当钻压增加至40～60KN时钻压突然回零，说明定位销34已经被剪断。当钻压回零时，设置树心参数和取心钻进参数，开动转盘并循环钻井液，进入树心阶段，树心阶段开始后密封头上行至内筒2中，此时密闭取心钻头5接触井底，密闭液从内筒2中流出，并在井底形成保护区，随着岩心形成并沿内筒2壁上行，内筒2中的密闭液被等体积的岩心置换，密闭液流经岩心柱表面并形成保护膜，从而达到保护岩心的目的，避免钻井液对岩心造成污染。当树心的长度达到0.3～0.5m，进入取心钻进阶段，当取心钻进阶段结束后，割心起钻。
优选地，所述的树心参数为钻压10～20KN、转盘转速为30～40r/min、钻井液排量为11～13L/s。所述的取心钻进参数为钻压35～65KN、转盘转速为40～50r/min、钻井液排量为14～16L/s。在循环所述的钻井液时，缓慢转动和上下移动所述的钻具。
在树心阶段和取心钻进阶段都必须做到送钻均匀，增加钻压要缓慢，防止溜钻，严禁加足钻压启动转盘；取心钻进阶段中无特殊情况，一般不停泵、不停转盘、钻头不能提离井底，同时应随时注意观察机械钻速、泵压的变化，如果发现异常，必须果断处理。泵压逐渐增高，机械钻速随之下降，上提钻具，泵压恢复，一般是钻头磨损，应立即割心起钻；泵压突然升高，机械钻速明显下降，一般是进入软地层，钻头泥包引起；泵压升高，机械钻速基本不变，上提钻具、泵压不降，多属钻头水眼堵塞，若不能排除，应立即割心起钻；泵压出现大波动，机械钻速忽高忽低，一般是钻遇软硬交错地层，应适当调整钻压；泵压降低，机械钻速明显下降，甚至无进尺，一般是卡心，应立即割心起钻；泵压明显下降，可能是由于钻具刺漏引起，应立即割心起钻。取心钻进结束后，割心前应按钻井操作规程对钻井液进行充分循环，避免因沉沙造成卡钻事故。割心时，缓慢上提钻具，注意观察指重表显示，一般悬重增加50～150KN又立即消除，证明岩心被提断，如果悬重增加50～150KN稳住不降，则应停止上提钻具，保持岩心受拉状态，增加钻井液排量循环，直至岩心拔断。若上提钻具不增加悬重，则认定割心操作完成。割心完毕后，按正常起下钻作业流程进行起钻作业。密闭取心工具出井后应进行全面检查，确保工具各连接螺纹无损伤、内外筒1无弯曲、内外筒1直线度不得大于4.5mm、各种密封原件无损伤、平衡活塞6流道无冲蚀。再次组装取心工具进行取心时各螺纹必须涂足丝扣油。
通过本发明的密闭取心工具及取心钻井工艺，与现有技术相比，可以获得污染小的地层岩心，可以更准确、全面地了解所取地层岩性，增加岩心分析和探井地质储量预测的可信度，有效缩短勘探时间、提高勘探效率和准确性，并对取全取准地质资料有积极作用。
Claims (8)
1.一种密闭取心工具，其特征在于：包括外筒(1)、内筒(2)、密封装置(3)、岩心爪组合件(4)和取心钻头(5)，所述的内筒(2)套装在所述的外筒(1)内，所述内筒(2)的底端与所述的岩心爪组合件(4)螺纹连接，所述外筒(1)的底端与所述的取心钻头(5)螺纹连接，所述的密封装置(3)包括本体(31)和第一密封圈(32)，所述的本体(31)的顶端位于在所述的内筒(2)内，底端位于所述的取心钻头(5)外，所述的第一密封圈(32)设置在是所述的本体(31)上，所述的本体(31)通过该第一密封圈(32)与所述岩心爪组合件(4)的内壁密封连接。
2.根据权利要求1所述的密闭取心工具，其特征在于：所述的本体(31)的顶端上设置有缺口(33)，在所述的本体(31)上还设置有定位销(34)，所述的本体(31)通过定位销(34)与所述的取心钻头(5)固定连接。
3.根据权利要求2所述的密闭取心工具，其特征在于：在所述内筒(2)的顶部设置有平衡活塞(6)，所述的平衡活塞(6)与所述的内筒(2)密封连接。
4.根据权利要求2所述的密闭取心工具，其特征在于：在所述的外筒(1)的顶部设置有内外筒接头(7)，所述内筒(2)的顶部与所述内外筒接头(7)螺纹连接，在所述内外筒接头(7)内设置有平衡活塞(6)，该平衡活塞(6)与所述的内外筒接头(7)密封连接。
5.根据权利要求1所述的密闭取心工具，其特征在于：在所述的岩心爪组合件(4)的外壁设置有第二密封圈(8)，所述的岩心爪组合件(4)通过该第二密封圈(8)与所述取心钻头(5)的内壁密封连接。
6.利用权利要求4所述的密闭取心工具的密闭取心钻井工艺，其特征在于：包括以下步骤，
(a)用提环将所述的取心工具吊入井内,在井口处座上卡瓦，并用安全卡瓦卡住所述的取心工具的外筒(1)，使所述的取心工具的顶端离井口的距离为0.5～1.5m，卸掉所述的提环，装上提升短节；
(b)将所述的取心工具上提至所述的取心钻头(5)离所述的井口0.5～1.5m，用所述的定位销(34)将所述的密封装置(3)固定在所述的取心钻头(5)上，再将所述的取心工具放入到井内，当所述的取心工具的顶部离井口0.5～1.5m时，用安全卡瓦卡牢所述的取心工具，卸掉所述的提升短节；
(c)从所述的取心工具的内外筒接头(7)的顶部向所述的内筒(2)中倒入岩心密闭液，待岩心密闭液注入完成后，将所述的平衡活塞(6)装入到所述的内外筒接头(7)中，装上所述的提升短节，将所述的取心工具上提，检测有无岩心密闭液渗漏；
(d)将所述的取心工具连接在钻具上，并向下钻，当所述的钻具离井底2～3m时，循环钻井液，待井底的沉沙被全被循环到地面后，下放所述的取心工具，当所述密封装置(3)的底部接触井底时，缓慢增加钻压，当钻压回零时，设置树心参数和取心钻进参数，开动转盘并循环钻井液，进入树心阶段，当树心的长度达到0.3～0.5m，进入取心钻进阶段，当取心钻进阶段结束后，割心起钻。
7.根据权利要求6所述的密闭取心钻井工艺，其特征在于：所述的树心参数为钻压10～20KN、转盘转速为30～40r/min、钻井液排量为11～13L/s，所述的取心钻进参数为钻压35～65KN、转盘转速为40～50r/min、钻井液排量为14～16L/s。
8.根据权利要求6所述的密闭取心钻井工艺，其特征在于：在所述的步骤(d)中，循环所述的钻井液时，缓慢转动和上下移动所述的钻具，其中，所述的取心工具的取心钻头(5)离井底的距离大于2m。
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