淺析安徽宿南區(qū)塊大傾角地層煤層氣鉆井施工中的防斜措施和工藝

靳光均

(河南豫中地質(zhì)勘察工程公司,河南 450052)

淺析安徽宿南區(qū)塊大傾角地層煤層氣鉆井施工中的防斜措施和工藝

靳光均

(河南豫中地質(zhì)勘察工程公司,河南 450052)

針對安徽省宿州市橋區(qū)蘆嶺煤礦Ⅲ108區(qū)大傾角地層煤層氣鉆井施工中鉆井易發(fā)生井斜的問題,開展了應(yīng)用性研究,改進了鉆井工藝,保證了完井質(zhì)量,取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

安徽宿南 大傾角地層煤層氣鉆井 防斜措施和工藝

Abstract:Based on the fact that well deviation was likely to happen in site when drilling CBMwells in ground strata with great inclination in No.III 108 block in Y ongqiao Z one,Luling coal mine in Suzhou city,Anhui Province,application research has been carried out.As a result,the boring technology and the quality of well completion are improved,and good economic and social results have been obtained.

Keywords:Sunan Anhui;CBM well boring in strata at great inclination;methods and technologyfor prevention of well deviation

1 地層情況和技術(shù)要求

1.1 地層情況

安徽宿南區(qū)塊是加拿大英發(fā)能源有限公司與中聯(lián)煤層氣公司簽署共同開發(fā)的煤層氣勘探區(qū)塊,該區(qū)塊位于淮北煤田宿縣礦區(qū)的南部,行政區(qū)劃屬于安徽省宿州地區(qū)。地理位置為東經(jīng)116°57′～117°10′,北緯33°23′～33°37′15″,東西寬約20km,南北長約26km,面積約356.8km2。

該區(qū)構(gòu)造位置屬于徐宿弧形構(gòu)造宿東向斜西南翼東南段,自老到新發(fā)育的地層依次有上古生界、下古生界、中生界和新生界,其中上古生界為主要含煤地層。下古生界主要包括寒武系和奧陶系,為淺海碳酸鹽沉積,主要由深灰色、灰色隱晶-細晶質(zhì)石灰?guī)r組成。地層厚度為1000～2000m。

上古生界地層主要為石炭系、二疊系。石炭中統(tǒng)本溪組和石炭上統(tǒng)太原組,屬典型的海陸交互相沉積,主要由暗色灰?guī)r、砂巖、粉砂巖、泥巖和薄煤層組成,沉積厚度120～180m。二疊下統(tǒng)山西組、下石盒子組和二疊上統(tǒng)上石盒子組為主要含煤地層,屬陸相或過渡相沉積,主要由砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層組成,沉積厚度大于1000m。

新生界為新近系、第四系。新近系為河流相、湖泊相碎屑巖沉積,地層厚度變化大,為0～2000m。第四系為河流相礫石、砂和粘土組成,厚度為50～200m。

該區(qū)塊根據(jù)CLG09V-01井的取芯情況及附近煤田地質(zhì)孔的資料上來看,地層以泥巖為主,且軟硬互層較多,巖層傾角為20°～28°、傾向N,在鉆進施工過程中很容易造成鉆孔的偏斜,因此在施工CLG09V-04井中,為確保鉆孔的垂直度,我們開展了專題研究,改進了鉆進工藝,運用防斜工藝進行試驗性施工取得了較好的效果,保證了鉆孔的垂直度。

1.2 主要技術(shù)要求

(1)鉆井一開為 φ311.1mm井徑、下入φ244.5mm表層套管,封固至井口,封固良好。二開為φ215.9mm井徑、下入φ139.7mm生產(chǎn)套管,封固至煤層以上250m,封固良好。

(2)井身質(zhì)量要求:如表1。

表1 井身質(zhì)量要求

鉆井過程中以單點測斜監(jiān)測照片為準,照片隨原始資料上交保存。

交井以完鉆電測連續(xù)測斜資料為準,測點讀值≤25m,特殊情況要加密,最后一測點距離完鉆井底不大于10m。測斜數(shù)據(jù)采用計算機進行處理,均采用平均角法或曲率半徑法。

2 設(shè)備及機具配置

2.1 設(shè)備

鉆機為GZ-2600型;水泵為QZNB350型,排量16～25L/s;動力為12V135Z/425HP、6135Z/150HP(1HP=O.746千瓦);鉆塔為27mA型/75T。

2.2 機具配置

鉆具:φ127mm鉆桿,φ159mm鉆鋌,φ203mm鉆鋌。工具:75T四輪大鉤,三吊一卡等。

2.3 防斜機具配置

單點照像測斜儀;φ165mm無磁鉆鋌;φ213mm扶正器。

3 鉆井工藝

3.1 井身結(jié)構(gòu)

鉆井一開采用φ311.1mm鉆頭鉆至完整基巖,下入φ244.5mm表層套管,封固至井口并候凝48小時。二開采用φ215.9mm鉆頭鉆至煤層以下50米完井,下入φ139.7mm生產(chǎn)套管,封固至煤層以上250米。

3.2 泥漿工藝

一開采用粘土漿,以防垮、防漏為主,密度、粘度范圍不受限制,可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。在泥漿的調(diào)配中要適量加入部分降失水劑和稀釋劑,以確保施工的順利進行。指標性能:密度1.10～1.25g/cm3,粘度20～30s,失水量10～25mL/30min,泥餅≤2mm,pH值9～12,含砂量≤4%;二開采用低固相,在確保安全鉆進和井身質(zhì)量的前提下采用優(yōu)質(zhì)低固相鉆井液進行鉆進,性能指標:密度1.05g/cm3,粘度18～22s,失水量10～15mL,泥餅≤2mm,pH值8～9,含砂量≤2%,進入下石盒子組后采用清水鉆進,鉆井液密度1.03g/cm3。

3.3 鉆具使用

φ127mm鉆桿接頭加耐磨帶,提高接頭使用壽命,采用緊扣力矩,加強緊扣。φ159mm鉆鋌采用緊扣方法防止絲扣磨損。

4 鉆井防斜措施

4.1 一開防斜措施

由于該區(qū)第四系表土層較厚,因此鉆孔在一開鉆進段保持鉆井的垂直度非常關(guān)鍵。該孔一開鉆進采用φ311.1mm牙輪鉆頭開孔,在選用鉆具組合上,底部加入φ203mm的粗徑加重鉆具,以保持鉆具在鉆孔的穩(wěn)定性,鉆具組合為:φ311.1mm牙輪鉆頭+φ203mm鉆鋌(6根)+φ159mm鉆鋌(8根)+φ127mm鉆桿+方鉆桿;鉆井參數(shù)為:鉆壓25～35kN、轉(zhuǎn)速60～75rpm、排量15L～22L/s、泵壓1.2～2.5MPa,從本孔的一開井段的井斜數(shù)據(jù)上看,選用該鉆具組合及鉆井參數(shù),鉆孔防斜效果良好。

4.2 二開防斜措施

從該地區(qū)的附近的鉆孔資料上看,在二開鉆進中井斜的增長速度較快,因此本孔二開鉆進采用鐘擺鉆具組合,鉆具組合:φ215.9mm鉆頭+φ159mm鉆鋌1柱+φ213mm穩(wěn)定器+φ159mm鉆鋌1柱+φ213穩(wěn)定器+φ159鉆鋌3柱+φ127鉆桿+方鉆桿;鉆進至目的煤層時起鉆鉆甩掉扶正器以確保井內(nèi)安全。鉆井參數(shù)為:鉆壓50～70kN、轉(zhuǎn)速52～84rpm、排量18～25L/s、泵壓2.5～4.5MPa。技術(shù)措施:

(1)結(jié)構(gòu)特征:這種鉆具組合一般是在距鉆頭一定位置的鉆鋌上加一只或兩只穩(wěn)定器,由于穩(wěn)定器距鉆頭的位置遠近又分為大鐘擺和小鐘擺。鐘擺鉆具的降斜機理是“鐘擺效應(yīng)”,故在鉆井實用中不可鉆壓過大。

(2)防斜機理:由于在鉆頭上方一定位置加有扶正器,扶正器下方的鉆鋌自重產(chǎn)生防斜,這樣在施加較大鉆壓時,不會造成切點下移而導(dǎo)致鐘擺力下降,相反,因穩(wěn)定器下部具有足夠長的鉆鋌長度從而保證有較大的鐘擺力。穩(wěn)定器到鉆頭間的距離不宜過大,否則,在鉆壓和鉆鋌自重的作用下該鉆鋌會和井壁產(chǎn)生新的接觸點或接觸段,從而使降斜力減小。

(3)泥漿要求:加強鉆井液性能維護,提高攜砂能力降低泥漿含沙量,充分清潔井眼,并提高鉆井液的護壁效果,防止鉆孔坍塌及掉塊,保證鐘擺鉆具在鉆進過程中的安全。

5 技術(shù)及經(jīng)濟效果

通過鐘擺鉆具在CLG09V-04井的實踐,在宿南區(qū)塊地層傾角較大的地區(qū)起到顯著的防斜技術(shù)效果及經(jīng)濟效果。

5.1 技術(shù)效果

(1)在鉆井的防斜方面,避免了鉆井的反復(fù)糾斜,提高了鉆效,保證了鉆孔的垂直度,提高了鉆孔的井身質(zhì)量;

(2)在安徽宿南區(qū)塊地層傾角較大的地區(qū),為以后的鉆井在防斜技術(shù)工藝方面做到了有益的嘗試。

表2 電測測斜記錄

5.2 經(jīng)濟效果

此種鉆井技術(shù)工藝在安徽宿南區(qū)塊CLG09V-04井的應(yīng)用,和從前鉆井相比,鉆井周期提前了15天,為鉆井在材料消耗等方面節(jié)省了近17萬元。

[1] 趙運興等.煤田地質(zhì)勘探技術(shù)手冊[M].北京:煤炭工業(yè)出版社.

On Measures&Technologies for Prevention of Deviations in Drilling CBM Wells in Strata with Great Inclination in Sunan Block in Anhui Province

Jin Guangjun
(Henan Yuzhong Geological and Reconnaissance Engineering Company,Henan 450052)

靳光均,男,多年從事煤層氣開發(fā)工作。

(責(zé)任編輯 桑逢云)