页岩气旋转式井壁取心工具研究现状及发展

赵战航，张朝界，朱维兵，封志明，张宇奇

(西华大学 机械工程学院，成都 610039)

高速发展的全球经济，推动着世界各国对煤炭、石油等常规能源的需求不断增加，导致能源紧缺加剧，环境污染严重。为了改善能源消费结构和减少环境污染，全球能源供给将由煤炭和石油为主，转变为清洁环保的能源，促进了天然气[1]的勘探开发。天然气主要来源于地下页岩、煤层、含碳质岩层、天然气水合物等地层中，其资源潜力很大[2-3]。近些年来，我国对清洁新能源的勘探开发十分重视，尤其对页岩气的勘探开发如火如荼。页岩气属于非常规天然气，它赋存于页岩和致密砂岩中，通过压裂等方法才能释放气体[4-5]。在页岩气勘探开发过程中，钻井取心作业是关键。技术人员利用钻井取心作业获得的岩心，分析储层的岩性、物性等特性，获得所钻井段岩性的有效数据，有利于页岩气资源调查评价，准确识别页岩气水平井段的岩性，提高钻遇页岩气的成功率，降低压裂和生产的盲目性，提升完井质量，实现有效开采，减少钻完井成本。

目前，钻井取心主要有全尺寸取心、冲击式井壁取心和旋转式井壁取心。全尺寸取心的1次起下钻作业长达2～3 d，耗时长、工艺复杂、成本高。冲击式井壁取心的爆炸冲击工作机理使得取心质量较差，无法较好地表达储层物性特征。旋转式井壁取心工具利用自身携带的取心钻头从井壁上切取1段圆柱形岩心，并将其储存至储样机构中，所取岩心质量好，可直接进行岩性、电性、含油性分析，并且施工简单、效率高、成本低、岩心规则，兼有全尺寸取心和冲击式井壁取心的优点，是目前应用最广泛的钻井取心方式[6]。……