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定向取心技术是什么 关于定向取心技术的详细介绍

钻取定向岩心的技术称为定向取心。定向取心技术是能反映岩心在井下原有位置的取心方法。根据定向的岩心,可以了解到地下岩层的倾角、走向,以及了解储层渗透率在平面上以至在三维空间中变化的方向和规律,这对于制定油田开发方案是极为重要的。

介绍

定向取心技术的应用较快的发展在七十年代,为取得定向岩心,首先要给岩心定向。最早在生产上使用的岩心定向方法是机械法,这种方法是利用工具和仪表对岩心实行定向。其中有代表性的岩心定向器有欧洲的Craelius岩心定向装置、美国的Odsers定向器、Christensen岩心定向钻具、前苏联的K-5岩心定向器等,而我国则有YD-56定向器和KD-1刻痕定向器。机械法岩心定向近十几年来已发展成为标准方法,在地质勘探中得到广泛的应用。定向取心技术经过几十年的发展,定向取心应用范围在不断增加,对取得的定向岩心进行分析可以获取以下一些特定的地质资料:(1)地层走向、倾角; (2)地层沉积方向; (3)地层的渗透率方向性; (4)流体的运移方向; (5)井斜角; (6)井眼方位; (7)地应力方向; (8)裂缝走向; (9)地层各向异性。 [1]

技术内容

定向取心工具研制是为满足定向取心要求而进行的,为此,必须首先了解定向取心技术的整个过程,才能针对此研制出适宜的取心工具。从定向取心的原理分析,岩心定向取心技术包括五个方面内容:

(1) 岩心标记。 取心钻进时,由钻头喉部处固定在岩心爪座上的刻痕刀在岩心柱尚未改变原始方位时刻下标记槽。

(2) 测量记录主标记定向数据。 取心钻进过程中,多点测斜仪的工作面与主刻痕刀的方位必须保持固定。通过预先设定测斜仪的工作间隔时间,每隔一定时间,多点测斜仪就可测量并记录一个数据,此数据对应着刻痕刀与正在刻痕处岩心的真实方位,并以此作为复位必需的依据。

(3) 测量井斜与井斜方位。 在多点测斜仪测量并记录标记方位同时测量并记录着该井深位置的井斜角、井斜方位角。

(4) 取出带定向标记的岩心。 为防止或减少岩心在形成过程中被折断和扭位,采用了内筒不转动的单动双取心工具取出定向标记岩心。

(5) 岩心复位。 岩心取出后,对照岩心上的裂缝,根据测量的井斜角、井斜方位及主刻刀方位角,通过岩心产状解释仪将岩心上的裂缝恢复到地层中的原始位置,就可直接读出地层裂缝和岩层层理的产状要素(倾角、倾向),或将井斜角、井斜方位及主刀方位角输入计算机,通过复位软件解释得出裂缝的产状要素,并对照井深记录裂缝产状。综合分析这些数据,就可得到定向取心层段裂缝的分布及发育方向。

据此就可进行定向取心工具的设计并制定出与之适应的定向取心作业程序,使之满足定向取心的需要;根据定向取心技术原理,建立相应的裂缝产状解释模型,以便对取出岩心上裂缝、岩层层理产状进行复位及数据分析处理。 [1]

定向取心技术

取心工具结构原理及特点

结构原理

定向取心工具由取心筒和仪器两大部分组成。其示意图如下所示。

以250P取心筒为例,在取心内筒下端有三条用于在岩心上刻槽的定向鞋刻刀。在仪器孔下部位置(250P取心筒接球座的位置)接了“母驴蹄”,用于上部的仪器定位,并保证仪器和内筒同步。仪器部分由“公驴蹄”、加长杆、测量仪器(多点测斜仪)和导向叶片组成。加长杆是为了确保多点测斜仪处于无磁钻铤的中段,“公驴蹄”用于“母驴蹄”的连接,导向叶片起扶正作用,保证多点测斜仪处于无磁钻铤的中间位置,从而保证测量的准确性。

定向取心技术

无磁钻铤内装有多点测斜仪,仪器外面的刻线标记与定向鞋的主刻刀必须在一条直线上,在仪器的罗盘上读出方位,这就是多点测斜仪外面划线的标记方位,即定向鞋主刻刀的方位。罗盘的上部有一个重锤,由于重力原理,重锤始终是垂直向下的,而仪器外面的刻线标志(即主刻刀)的位置处于某一方位,该方位是在测量点所处的方位,它被记录在多点测斜仪的胶片上。根据划线与井眼的倾角及方位的实测情况,用测量仪就可测量出所钻地层的构造参数。

定向取心工具结构特点

与自锁式常规取心工具比较,定向取心工具有以下不同点:
(1)采用自锁式取心工具配备多点照相测斜仪,该仪器置于无磁钻铤之中。
(2)内岩心筒上端通过加长杆与测量仪连接,下端与嵌有三条刻刀的专用内筒鞋连接,保证测斜仪与刻刀同步旋转。
(3)配备有地面分析岩心的测角仪。

定向取心工具使用要求

(1)定位。定位是指仪器上的划线标志和主刻刀的校正。这项工作可在车间或现场进行。有时仪器上的划线标志与主刻刀不在一条直线上,那么就要记录它们之间的夹角,以便对实际所得的数据加以校正。

(2)时钟同步。多点测斜仪上的定时器与地面的秒表同时启动,停止转盘运转,以保证测量照相时井下仪器相对静止。
(3)取心时的钻井参数与常规取心相同。所不同的是,在需要测量时必须停转盘、停泵,在测量照相机拍照完毕之后,继续取心。但必须注意的是,由于定时器最大的间隔时间为4min,而相机容纳的胶卷有限,因而从下钻到起钻的总时间不能超过22h。
(4)起钻到钻铤时,必须用专用的打捞矛将仪器从钻铤中提出。 [2] 

定向取心技术的作用

定向岩心可用来测定岩层层理或裂缝的倾角、倾向及走向(即产状要素)以及地层的定向渗透率。从而可显著提高岩心在油气藏评价方面的利用价值。裂缝和层理结构是储层各向异性的两项主要因素。了解准确的层理结构和裂缝发育方向资料,就可充分了解含油气储层的特点;层理结构和裂缝发育方向的资料越多。为制定该井及该油田储层开发方案的地质模型也越好。为满足地质要求,就有必要研制出能测定储层裂缝和层理结构的走向、倾角以及岩层的定向渗透率的工具。 [3]

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