积木式工具 随“心”所变

中化新网讯  近日，中原石油工程公司钻井工程技术研究院运用自主研发的积木式取心工具，顺利完成中原油田东濮凹陷孟6-3井的取心任务。该井取心层段位于40°左右的稳斜段，岩性复杂，施工中易出现断心、堵心、岩心脱落等问题。技术团队精准施策，充分发挥积木式工具的模块化优势，采用双筒取心方式，圆满完成目的层取心任务。

“积木式取心工具的研发成功，不仅提高了取心作业的安全性和效率，也为非常规油气资源开发提供了有力的技术支撑。”中原石油工程公司钻井工程专家董维哲介绍。截至目前，该工具及配套工艺已在35口井中成功应用，累计完成162回次取心，平均收获率达97.39%。

模块化设计，一套工具应对多种井型

在地下数千米的岩层中精准获取完整岩心，犹如用一根细长吸管从蛋糕中完整“吸”出夹心层，既要保持夹层不碎不堵，又要清晰呈现每一层的结构与成分——这正是油气勘探中取心作业的关键所在。

“以往取心作业堪称‘精细活’，也是‘麻烦活’。”董维哲坦言，“不同井型、不同地层需定制专用工具，工具管理复杂，作业难度和成本也居高不下。”

该院钻井工程专家甘心带领团队历时2年，进行多功能取心工具的研发，创新提出“积木式”设计理念，将工具结构模块化。新工具可根据井型、工况和地层需求，灵活拼装不同部件，以应对垂直井、大斜度定向井乃至超深水平井等多种作业环境。“就像一套高精度‘乐高’，”甘心比喻道，“现场能快速‘搭’出最合适的配置，实现一工具多用。” 

零部件优化，突破性能瓶颈

整套取心工具由外筒、内筒以及岩心爪等核心零部件组成。工具性能的好坏离不开技术人员对零部件材料和工艺的精准把控。科研团队从材料优选到工艺突破，逐一攻克了取心筒的结构强度、抗冲蚀等关键技术瓶颈。

 在外筒部分，研究人员使用了高强度整体调制的处理工艺，让工具在数千米的地下依然能保持极高的稳定性和强度。而在内筒部分则采用了铝合金材质，表面经过纳米级光滑处理，这使得岩心样本能够丝滑地进入内筒，有效避免了卡顿、断裂和堵塞等传统难题，极大地提高了岩心收获的完整率和成功率。

 此外在实践过程中，技术人员也对外筒的扶正结构进行了优化：将原有的斜棱状扶正结构改为螺旋状设计，有效降低了取心钻进过程中的旋转扭矩，提升了动力传递效率。内筒扶正结构升级上，技术人员将传统的滑套式扶正结构创新性地改进为滚柱式扶正短节，显著增强了内筒的居中性与防转动能力，尤其适用于大斜度井段的稳定取心作业。岩心爪装置采用“球笼式+卡箍”复合式岩心爪组合件，通过双重保护机制有效固定岩心，显著提升了岩心抓取的成功率与完整性。 

经得起实践检验，多项纪录被刷新

 优化后的工具在西南油气分公司金页6HF井中表现卓越，顺利完成筇竹寺组泥页岩地层连续多筒取心任务，累计进尺237米，岩心长度236.1米，平均收获率高达99.62%，创下西南工区五项技术纪录，为页岩气勘探提供了关键地质资料。

 在普光气田普陆701井，该工具成功实施川东北工区首次保压取心作业，创下单趟进尺6.02米、收获率100%、保压成功率100%等四项纪录，填补了中原工程在该领域的技术空白，为资源评价与开发方案制定提供了重要依据。

“该工具的意义不仅在于刷新纪录，”董维哲强调，“页岩气、致密油等非常规资源大多蕴藏在复杂的地质环境中，取心难度极大。这款工具的成功应用，意味着我们能更精准、更高效地获取这些‘磨刀石’里的珍贵地质信息，从而更有效地评价储层、制定开发方案，最终降低开发风险与成本。”

 目前，该工具已获两项发明专利和两项实用新型专利，技术性能与应用效果达到国内领先水平。