淺談?dòng)鍏?井施工中遇到的問題及采取的措施

李俊

摘 要：渝參3井是為了評(píng)價(jià)重慶市頁巖氣資源施工的其中一個(gè)參數(shù)井，在施工過程中，鉆進(jìn)頁巖時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆孔總是“頂層進(jìn)”，為此采取了很多措施，最終經(jīng)過較長時(shí)間的努力，順利完成還鉆孔，達(dá)到了收集參數(shù)的目的，為重慶是頁巖氣評(píng)價(jià)奠定了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：頂層進(jìn)；防斜；糾斜；頁巖氣

中圖分類號(hào)：TU71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、基本情況

頁巖氣是一種清潔、高效的氣體資源，為配合頁巖氣勘探調(diào)查，重慶市開展了“重慶市頁巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)”項(xiàng)目，但是在地質(zhì)勘探，特別是鉆井施工中存在著許多技術(shù)難題，現(xiàn)就“重慶市頁巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)”項(xiàng)目渝參3井施工中出現(xiàn)的問題淺談自己的看法。

1 渝參3井地質(zhì)情況

該孔地層從新到老依次為第四系，志留系和奧陶系，其中第四系15m，為淺綠色含卵石、礫石砂質(zhì)粘土，頂部0.5m為砂質(zhì)粘土；志留系有羅惹坪組（S1xh）675m，上部為灰綠、黃綠色粉砂質(zhì)頁巖、頁巖夾粉砂巖，中部及下部為灰綠色頁巖，具水平層理。新灘組（S1x）295m，綠灰色、黃綠色頁巖，夾粉砂條帶，水平層理。龍馬溪組（S1l）75m，為黑灰、底部灰黑色含炭頁巖、炭質(zhì)頁巖，中部粉砂巖，具水平層理；奧陶系有五峰組（O3w）10m，為黑色炭質(zhì)、硅質(zhì)頁巖。寶塔組（O2b）30m，為紋灰?guī)r。

2 鉆井地質(zhì)要求

（1）巖芯采取率：S1l、O2w兩組巖芯長度采取率不低于80%，詳細(xì)分層鑒定，不合格者必須采取補(bǔ)救措施。其余組、段巖芯采取率必須達(dá)70%以上。（2）終孔層位：寶塔組（O2b），即O3w底界之下30m左右。（3）孔斜：終孔井深在1001m～1100m時(shí)，孔斜不得大于11°，且必須取得系統(tǒng)的測斜資料。（4）鉆探施工技術(shù)要求：開孔孔徑一般采用150mm，鉆進(jìn)至完整基巖后下好井口管，并經(jīng)止水檢查合格后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。終孔孔徑不得小于96mm，即巖芯直徑在60mm左右。

3 渝參3井鉆進(jìn)施工情況

2015年4月，渝參3井正式開孔鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)至200m時(shí)測得鉆井頂角為13°，為“頂層進(jìn)”，遠(yuǎn)超鉆井孔斜要求。2015年5月初，鉆機(jī)移孔0.6m繼續(xù)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至井深82m時(shí)，測得鉆井頂角已達(dá)到4.1°，仍然是“頂層進(jìn)”。2015年5月中旬，請(qǐng)專家人員到現(xiàn)場實(shí)地查看鉆機(jī)安裝、鉆具使用、已取出的巖心情況，根據(jù)專家組實(shí)地查看結(jié)果及系統(tǒng)的分析，建議鉆機(jī)掉頭移孔6m，重新安裝鉆塔開孔。新開鉆孔按原鉆孔傾斜方向的反方向偏斜3.5°。為了減少環(huán)狀間隙，還把鉆頭直徑Φ96mm改為Φ93mm，鉆具級(jí)配合理，在鉆進(jìn)至250m時(shí)測得鉆井頂角為8.7°，仍然是“頂層進(jìn)”。

二、鉆孔“頂層進(jìn)”的原因

1 地質(zhì)構(gòu)造方面的原因

在層理和片理構(gòu)造的巖石中鉆進(jìn)，由于層理和片理的各向異性，鉆頭朝著鉆進(jìn)阻力最小的垂直于層面方向偏斜。因此，鉆孔的頂角和方位角都傾向垂直巖層層面方向彎曲。異向性越強(qiáng)，鉆孔的彎曲越大。該鉆孔層理發(fā)育的頁巖屬于各向異性強(qiáng)，導(dǎo)致在鉆進(jìn)中彎曲程度大。

2 施工技術(shù)方面的原因

（1）鉆場場地不平整及安裝的原因。鉆場場地不平整，地基承載能力不夠，導(dǎo)致地基不均勻沉降；安裝鉆機(jī)不到位，導(dǎo)致天輪中心、提引器、孔口中心不在一條直線上。（2）鉆具級(jí)配不合理。該孔在鉆進(jìn)過程中采用89mm繩鉆鉆桿，96mm鉆頭，鉆桿與孔壁之間環(huán)狀間隙為7mm，在各向異性地層中環(huán)狀間隙較大。間歇較大時(shí)，鉆頭在鉆進(jìn)過程中因擺動(dòng)、跳動(dòng)等使得鉆孔朝著鉆進(jìn)阻力小的方向偏斜，造成鉆孔孔斜。（3）使用的鉆具材質(zhì)達(dá)不到要求。該孔使用的鉆桿為薄壁鉆桿，剛度不夠，擾度較大，在鉆進(jìn)壓力作用下易彎曲。（4）在鉆進(jìn)過程出現(xiàn)鉆孔偏斜時(shí)，沒有根據(jù)測斜情況采取有效的糾斜措施。在鉆進(jìn)過程中測斜頻次不夠，沒有及時(shí)掌握鉆孔的鉆進(jìn)軌跡。

三、針對(duì)鉆孔偏斜采取的措施

針對(duì)以上問題，單位請(qǐng)專家去鉆孔現(xiàn)場實(shí)地查看，觀看了鉆機(jī)安裝及鉆具的使用情況，還結(jié)合已取出的巖心查看巖石性質(zhì)并給出了討論意見。結(jié)合專家組討論意見，根據(jù)鉆孔實(shí)際情況，采取了如下措施：（1）采用合理的鉆孔級(jí)配鉆進(jìn)。開孔孔徑150mm，然后采用89mm鉆桿和89mm鉆鋌加114mm厚壁加長鉆具組合鉆進(jìn)至95m后下入114mm套管。換89mm鉆桿及加長鉆具組合鉆進(jìn)。還根據(jù)鉆孔實(shí)際情況，定做新鉆頭，由Φ96mm改為Φ93mm，減小環(huán)狀間隙。（2）加長鉆鋌鉆進(jìn)。加長鉆鋌在鉆進(jìn)過程具有以下作用：一是加大對(duì)鉆頭施加的壓力，保證下部鉆具壓縮條件下必要的強(qiáng)度，以減輕鉆頭的振動(dòng)、擺動(dòng)和跳動(dòng)，是鉆頭平穩(wěn)鉆進(jìn)，減小鉆進(jìn)過程中因鉆頭擺動(dòng)做造成的孔斜；二是在鉆鋌重壓下，使鉆頭鉆進(jìn)壓力方向始終平行于鉆孔軸線。（3）最主要的措施還是加強(qiáng)防斜糾斜。為了保證鉆具質(zhì)量，購買了上海力擎地質(zhì)儀器有限公司生產(chǎn)的DXY-2型數(shù)字測斜儀和廊坊奧瑞拓石油機(jī)械有限公司生產(chǎn)的4LZ-73-1.25°螺桿糾斜鉆具。每鉆進(jìn)20m采用DXY-2型數(shù)字測斜儀測斜一次，測量該孔段頂角和方位角，若偏斜達(dá)到2°就立即下入4LZ-73-1.25°螺桿糾斜鉆具糾斜，保證鉆孔頂角和方位角不超過設(shè)計(jì)規(guī)定。

四、采取防斜糾斜措施后的效果

采取以上措施重新鉆進(jìn)后，由于地層原因鉆進(jìn)過程中還是“頂層進(jìn)”，但是鉆場嚴(yán)格根據(jù)既定的措施進(jìn)行測斜糾斜。即每20m測斜一次，若頂角或方位角超過設(shè)計(jì)規(guī)定就下入螺桿鉆具糾斜。經(jīng)過不斷地測斜、糾斜，并嚴(yán)格按照合適的鉆進(jìn)參數(shù)操作，最終順利終孔，終孔時(shí)測得孔斜為9.5°，符合設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]李想.淺談3×60m連續(xù)梁施工問題及處理措施[J].西部交通科技，2014（12）.