摘要
玛页1井是新疆油田股份公司在准噶尔盆地西部隆起乌夏断裂带部署的一口风险探井，目的是探索风城组页岩油和常规高孔火山岩油藏的勘探潜力，全井设计取心275 m，实际取心445 m，该井具有取心井段长、致密泥岩地层取心效率低、裂隙发育段易堵心等特点。针对该区域地层特点及玛页1井长井段取心面临的技术难点，通过应用KT216型钻具长筒取心技术，配套井底动力高转速驱动金刚石钻进工艺，与邻井相比，玛页1井长井段取心钻进综合效率提高1.79倍，连续取心长度445 m，单回次取心长度41.97 m，创该区域历史最高纪录，可为后续该区域长井段连续取心实施提供参考和借鉴。
玛页1井部署在新疆玛湖凹陷，目的是探索玛湖凹陷北斜坡带二叠系风城组页岩油和常规高孔火山岩油藏重大勘探领域的勘探潜力，开辟玛湖凹陷下二叠统碱湖碳酸盐页岩油新领域。该区域二叠系风城组云质类致密岩可钻性差、裂隙发育、回次取心进尺短、取心效率极低，邻井长井段取心平均机械钻速不足0.4 m/h，平均单回次进尺仅8.6 m，应用常规取心技术远不能满足玛页1井长井段连续取心的时效要求。为了缩短建井周期，实现致密岩地层取心提速，中石油西部钻探克拉玛依钻井公司应用中国地质科学院勘探技术研究所研发的KT216型钻具长筒取心技
KT216型取心钻具属于双管单动取心钻具，由3大部分组成：悬挂机构、外总成和内总成。悬挂机构由上接头、轴承腔、轴承、心轴、锁母几部分组成，主要实现钻具内外管回转单动作用；外总成由外管、金刚石扶正器、钻头组成；内总成由内管接头、内管、短接、上下卡簧座以及卡簧组成，如
图1 KT216型带双扶正器取心钻具结构
Fig.1 KT216 core drilling tool structure with the double centralizers
1—上接头；2—轴承腔；3—心轴；4—螺母；5—弹性垫圈；6—内管接头；7—外管；8—内管；9—扩孔器；10—内短节；11—上卡簧座；12—卡簧；13—扶正环；14—卡簧座；15—钻头；16—钢球
KT216型钻具配套的长筒取心技术体系，通过大陆科学钻探松科2井超千米连续取心应用验证并优化完善，其在地质勘探大口径取心及油气勘探领域多次应用并取得明显成效。相比石油常规取心钻具川8-4型，同等Ø215.9 mm钻头直径时，岩心直径增加18.1%，钻头切削地层面积减少12.21%，理论碎岩体积小、效率更高。KT型钻具有单点和多点扶正结构，多筒联装的长筒取心钻具一般采用多点扶正结构，多筒之间采用金刚石扶正器连接，单筒到四筒自由组合实现10~42 m单回次取心进尺，三筒联装的长筒钻具结构如
图2 KT216型钻具三筒联装的长筒钻具示意
Fig.2 Schematic diagram of the long barrel drilling tool assembled with three KT216 core barrels
KT216型钻具可配套多种取心工艺，包括地表驱动与井底螺杆钻或涡轮钻复合驱动回转钻
根据地质设计，玛页1井主要在风城组和佳木河组实施取心任务，地层岩性为深灰色泥质云质岩、云质泥岩、凝灰岩、砂岩，取心井径Ø215.9 mm，取心井段4577~5031 m，设计取心进尺275 m，岩心直径≮100 mm，岩心采取率≮96%。
（1）玛页1井取心层位中的风城组含大量云质致密岩硬度大，可钻性7~8级，该地层全面钻进中使用牙轮或PDC钻头平均机械钻速不足1 m/h，邻井风南14井应用常规方法在该地层取心机械钻速0.15 m/h，邻井J100XX井常规取心平均机械钻速<0.4 m/h。
（2）取心井段存在高角度裂隙发育、破碎地层，钻进中易发生岩心堵塞、磨耗现象，尤其高角度裂隙开裂后，形成的楔形状堵心形态解堵困难，严重影响机械钻速和回次进尺长度。
（3）玛页1井属于深井长井段连续取心，起下钻次数多，裸眼时间长，快速高效完成取心任务才能保证安全完井。
玛页1井取心层位中有大段云质岩和云质泥岩，通过分析邻井取心资料，云质致密岩的可钻性差，常规取心工艺在该地层取心效率极低。针对玛页1井地层特性和长井段连续取心特点，配套井底动力高转速驱动的长筒工艺，优选孕镶胎块式热压金刚石钻
图3 Ø215.9 mm孕镶胎块式热压金刚石钻头
Fig.3 Ø215.9mm impregnated block hot pressed
diamond bit
钻具组合：Ø215.9 mm孕镶金刚石钻头+KT216型长筒取心钻具+Ø172 mm螺杆/Ø178 mm涡轮钻具+Ø158.8 mm钻铤+Ø165 mm随钻震击器+Ø158.8 mm钻铤+浮阀接头+Ø127 mm钻杆柱。
钻进参数：钻压40~60 kN，顶驱转速15~20 r/min，排量23~25 L/s，可根据转盘扭矩适时调整钻压和排量，确保动力钻具在井底达到良好的运行状态。
根据玛页1井地层条件和钻井取心特点，在长筒取心技术实施过程中制定了以下关键技术措施。
（1）保持井眼通畅，确保取心钻具下入顺利。在距离井底50 cm时，以微小于正常钻进时的排量开泵建立循环，清洗井底，通过泵压和扭矩观察螺杆或涡轮钻具运行状态，待泵压和扭矩稳定后开始下放钻具进行树心。
（2）井底有掉块或残留岩心时需注意控制给进速度，确保岩心进入钻头通过卡簧位置后，可适当增加钻压和排量至钻进时正常参数。
（3）长筒取心加接单根需注意控制好钻台面上钻杆余留长度，保证钻柱在上提至零钻压时刚好可坐卡至井口，配合顶驱完成加接单根。
（4）割心时无需悬停磨心，停止顶驱回转，观察悬重直接上提钻具，卡断岩心。
玛页1井应用螺杆钻驱动取心钻进24回次，涡轮钻驱动取心钻进2回次，取心进尺累计445.58 m，获取岩心436.51 m（如
图4 KT216型取心钻具获取的Ø124 mm岩心
Fig.4 Ø124mm cores obtained by KT216 coring tool
注： 本文仅论述常规取心，所有参数指标统计均不包含密闭取心
玛页1井应用KT216型钻具与邻井风南X井应用石油常规取心钻具相比，机械钻速提高了71.8%，相比邻井长井段取心的J100XX井，机械钻速提高了97.87%，玛页1井应用长筒取心技术平均回次进尺17.78 m（应用涡轮钻具取心为技术试验，未应用长筒技术，不列入长筒取心指标统计），较J100XX井平均回次进尺提高了40.33%。玛页1井与邻井J100XX井长井段取心技术指标对比如
（1）KT216型钻具获取的岩心直径为124 mm，相比同规格石油常规取心钻具岩心直径大，从而钻头环状切削面积小，有利于提高钻头的碎岩效
（2）深井提钻取心过程中起下钻耗费大量时间，增加单回次进尺长度，减少起下钻时间，可有效提高综合钻探效率。KT216型钻具配套长筒取心技术，可根据井内情况适时调整钻具长度，在玛页1井上部裂隙发育段以双筒为主，下部较完整地层采用三筒或四筒联装的超长筒技术，单回次最大进尺41.97 m。玛页1井与邻井J100XX井长筒取心技术指标对比如
图5 玛页1井与邻井J100XX井长筒取心技术指标对比
Fig.5 Comparison of long barrel coring technical indexes between Well Maye-1 and adjacent Well J100XX
（3）在风城组二段裂隙发育的破碎地层，为解决岩心堵塞频繁和岩心消耗问题，增加分流接头，优化钻具内部泥浆分流比例，调整钻具内筒泥浆过流量，既充分清理岩心管内壁与岩心环状间隙岩屑渣，减小岩心入筒阻力，又避免过量泥浆冲蚀碎裂岩心。针对易堵心的高角度楔形裂缝发育井段，严格控制钻进参数，应用“小规程参数”，即一定范围内减小钻压、泥浆排量和转速，精准控制钻进参数。以上技术措施的应用，均有效缓解了岩心堵塞对回次进尺长度和机械钻速的影
（1）井底动力高转速驱动KT钻具的长筒取心技术，充分发挥了孕镶金刚石钻头在致密硬岩地层高转速磨削钻进的性能优势，明显改善了玛页1井云质致密岩地层取心效率。同时，井底动力驱动取心钻进中全井段钻柱低速回转，稳定性高，减少了对井壁的干扰和破坏，保证了风城组裂隙发育井段安全钻进。
（2）长筒取心技术实施中，要根据地层及钻进工艺灵活调整长筒策略，长筒钻具的多支点扶正机构使钻具刚性增大、通过性受限，从单筒到多筒入井应采取“循序渐进”原则，钻遇复杂地层时，要及时优化钻具筒数和钻进参数，建议风城组二段的高角度裂隙发育地层，采用双筒组合及“小规程参数”较为合理。
（3）在深井及超深井长井段连续取心钻进中，长筒取心技术减少了起下钻和井口辅助时间，显著提高了综合钻探效率，节省了钻井成本，减轻了工人劳动强度，并且随着井深与取心长度的增加，经济效益愈发明显。KT216型长筒取心技术为深井及超深井长井段连续取心提供了一种经济、高效的方法。
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