定向取心最基本的方法是利用定向技術（孔口定向或孔內儀器定向）將內徑帶有刻刀的鑽頭下入孔內到岩心柱頂部，在孔內未斷根的岩心表面刻上已確定方向的標記，取出岩心後通過測量和計算，就可得到刻有標記岩心的實際方位。
基本介紹
- 中文名：定向取心
- 外文名：orientating coring
- 學科：鑽探工程
- 釋文：鑽孔定向取心
- 設備：取心工具和岩心定向器具
- 領域：水利
簡介,水平取心工藝,定向取心工具,總結,
簡介
為了確定地質構造和進行地球物理測量，必須知道岩心在空間的實際方位。最基本的方法是利用定向技術（孔口定向或孔內儀器定向）將內徑帶有刻刀的鑽頭下入孔內到岩心柱頂部，在孔內未斷根的岩心表面刻上已確定方向的標記，取出岩心後通過測量和計算，就可得到刻有標記岩心的實際方位。如果用配有孔內照相儀和內管帶有刻刀的鑽具鑽進，則可將步驟簡化，在岩心上刻出定向標記後，照相機在定時器的控制下一次即可拍照出孔底孔段的方位角和頂角。國外已用井下成像、地面掃瞄器做岩心定向。
水平井鑽井技術在國內得到迅速發展。同時也推進了水平井定向取心工藝的發展，可靠先進的水平井取心技術和定向系統的發展，可以顯著提高地層評價及採集相關地質信息。水平岩心為直接調查岩相和儲層非均質性的橫向變化以及垂直裂縫的間距提供了第一手資料，對研究地層分布很有意義。
水平取心工藝
國內定向井取心鑽井方法常用的有2種：一種是常規的轉盤旋轉鑽井取心方法，另一種是井下馬達驅動鑽井取心方法；還有一種取心方法是前兩種方法的綜合，相當於馬達、繩索取心二合一鑽井方法。其基本方法是利用地面鑽機和全徑鑽進鑽柱，用常規的轉盤旋轉鑽井方法鑽完垂直井段、造斜井段及水平段的初始井眼。然後，為了取心鑽進，提出全徑鑽進鑽柱，卸下鑽頭，再下入到井內，隨後，將馬達、岩心筒及加桿組成的取心鑽具組合通過全徑鑽進鑽柱下入到已鑽的水平井段的初始井眼，並通過一個特殊的接頭連線在全徑鑽進鑽柱的自由端，最後由井下馬達驅動鑽進取心。當達到每個行程取心的最大長度時，用鋼絲繩打撈工具通過全徑鑽進鑽柱將取心鑽具組合鬆開，並提出到地面取出岩心。
如需要繼續取心，在取心鑽具組合上部分再連線一加長桿，並按上述的的方法下入和連線，進行第二次鑽進取心。採用這種方法的優點是：在取心鑽進，全徑鑽進鑽柱一般不旋轉，取心鑽頭由下部的螺桿馬達驅動，這樣可大大降低鑽柱因旋轉產生的磨損，也可將鑽柱轉矩的傳遞功率減少最小。最突出的優點是，取岩心時，不需要將整個鑽柱提出井眼，只需要提出取心鑽具組合即可，達到連續取心的效果，節約取心時間，降低取心鑽進費用。
定向井取心繫統按曲率半徑長短可分為2種：一種是中、長曲率半逕取心繫統;另一種是短曲率半逕取心繫統。
中、長曲率半逕取心繫統是在常規取心筒的基礎上稍做改進而成的，改進的部件主要是安全接頭、旋轉總成、岩心筒和取心鑽頭等。取心長度也較長，石油部門有的甚至達到9 m。短曲率半逕取心繫統採用特殊設計的岩心筒，長度較短，曲率半徑只有6～12 m。為了使取心鑽具組合能順利通過曲率半徑較小的井段，把岩心筒和鉸接鑽鋌連線在一起下入井內，而且必須採用馬達進行動力驅動。我國在短曲率半徑曲率系統方面基本處於空白。
定向取心工具
國內大慶、勝利、遼河及四川油田都已開發研製了定向井取心工具。這些取心工具大多是在常規取心工具基礎上進行改進的。改進方面：一是在內岩心筒上下端加裝滾柱軸承，以保證內筒中心線能在不同曲率半徑的水平井內，始終和取心鑽頭喉道中心線重合，保證岩心順利進入內筒；二是減短整個岩心筒的長度或者給外筒上下部加裝扶正器，以充分保證岩心筒在水平井作業時的穩定性和剛性。
四川石油管理局鑽采工藝研究所研製成功了2種系列的定向井取心工具。一種是JQX系列定向井取心工具，該工具適用於大斜度定向井取心。其結構特點是在常規取心筒中，增加了內筒支撐機構，從而使岩心筒在傾斜較大的條件下，無論外筒怎樣傾斜，內筒都能始終處於外筒中心，不隨外筒旋轉，能有效地保護岩心，不但能保證取心筒的正常工作，而且能獲得較高的岩心採取率。另一種是DQX系列鑽具定向井取心工具，該系列的結構特點是：在取心鑽頭喉道以上以定向岩心爪代替了常規自鎖式岩心爪;在常規取心工具的旋轉總成和安全接頭以上接入裝有多點測斜儀的無磁鑽鋌。其原理是：當定向取心鑽進時，在岩心表面形成標記槽，同時用多點照相測斜儀隨鑽測量必要的參數，最後用復位實測法或計算機計算分析出地層和裂縫的產狀要素，例如傾角、傾向、走向等。
比較成熟的定向井取心工具還有勝利石油管理局研製成功的SP - 8100型水平井取心工具和D -8100型水平井取心工具。該工具由取心鑽頭、懸掛總成、鎖緊接頭、伸縮機構和岩心筒等5 個部分組成。其結構特點是：採用液力推進、機械上提並存結構，實現了取心鑽進完畢割心上提內筒的目的。這一結構能在軟地層和未固結砂岩地層中使用，而且在中硬和硬地層也同樣能使用，且能確保在起鑽過程中不掉心。內筒採用台階懸掛結構，克服了軟地層常規工具銷釘懸掛內筒容易出事的弊端。在台階懸掛處設計有鎖緊裝置，不僅能避免工具內筒在下鑽和取心鑽進過程中上竄，而且能保證割心時順利提起內筒。內筒總成採用兩點扶正，即內筒中間設計有扶正軸承短節，在鑽頭腔內設計有滾柱扶正軸承，保證在水平井、斜井段中內筒居中，實現雙筒單動，有利於岩心進入，提高岩心採取率。
總結
1.國內在短曲率半徑水平井取心方面尚屬於空白,可以研製特殊的雙筒岩心筒,研製鉸接接頭增大鑽鋌的彎曲度。
2.發展繩索取心、井底馬達驅動水平井連續取心技術。
3.將水平定向取心技術和岩心定向技術充分地揉合,確定水平岩心的各項岩心指標,可以收到減少鑽探工作量,加快勘探速度,降低勘探成本,提高準確性的效果。
