內(nèi)蒙古哈素海地?zé)峋┕ぜ夹g(shù)

李進安

(內(nèi)蒙古第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011)

1 工程概況

內(nèi)蒙古敕勒川文化旅游股份有限公司是全球最大的蒙古文化旅游產(chǎn)業(yè)開發(fā)企業(yè)，總部設(shè)在呼和浩特。核心業(yè)務(wù)模塊包括旅游規(guī)劃設(shè)計、旅游地產(chǎn)開發(fā)建設(shè)、旅游度假酒店經(jīng)營管理。我單位受內(nèi)蒙古敕勒川旅游股份有限公司的委托，在哈素海景區(qū)內(nèi)鉆鑿地?zé)峋谎郏摰責(zé)峋疄橹本?，設(shè)計孔深為2200 m,設(shè)計目的層為新近系，采用過濾器成井。工期60 d。

2 地層情況

根據(jù)鉆探施工巖屑、取心、鉆時錄井及測井資料解譯，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析，鉆遇地層自上而下簡述如下。

2.1 第四系(Q)

地層層位0～1850 m，厚1850 m。

巖性特征：土黃色、淺灰色粘土、砂質(zhì)粘土與淺灰色、淺黃色粉細(xì)砂層呈不等厚互層，局部含有礫石。

2.2 新近系上新統(tǒng)(N2)

地層層位1850 m以深，揭露厚度382.59 m，未揭穿。

巖性特征：棕色泥巖，灰色、褐灰色粉砂巖。

3 主要鉆探設(shè)備及鉆具

施工采用的主要設(shè)備有：石油30型鉆機配套41 m K型鉆塔(圖1)，F(xiàn)800型泥漿泵1臺，Y315L1-4型電動機1臺，12V190型柴油機1臺，泥漿測試儀1套(粘度計為馬氏漏斗)。

圖1 石油30型鉆機

川7-4型取心鉆具1套以及其他配套設(shè)備，?203、178、165 mm鉆鋌若干，?127 mm鉆桿3000 m。

4 鉆井施工

4.1 鉆進過程

一開采用?444.5 mm三牙輪鉆頭鉆進，鉆至井深480 m，下入?339.7 mm×9.65 mm鋼級J55的API標(biāo)準(zhǔn)石油套管480 m，隨后采用R42.5礦渣硅酸鹽水泥進行固井，水泥漿返至地表，干水泥用量28 t，水泥漿平均密度1.70 g/cm3，候凝48 h，滿足設(shè)計要求。

二開采用?311 mm三牙輪鉆頭鉆至876.78 m，然后三開換用?244 mm三牙輪鉆頭至2232.59 m完鉆終孔。之后進行了測井。測井完成確定含水層位置后，下入?177.8 mm×8.05 mm石油套管1727 m(鋼級J55符合API標(biāo)準(zhǔn)石油套管，其中濾水管450 m)，井管下至2200 m，2200～2232.59 m作為沉淀孔，未下入井壁管。下管完畢之后，用水泥對該段地層進行了“穿鞋帶帽”式封孔，“帶帽”固井位置在433 m，“穿鞋”固井位置在1318 m,使用止水傘4組，每兩組間隔距離為3根井壁管，用水泥17 t，“帶帽”用水泥3 t，在433 m處壓入水泥漿至石油套管與井壁(一開套管)間。水泥漿平均密度1.72 g/cm3，候凝時間48 h，滿足設(shè)計要求。

施工完成的井身結(jié)構(gòu)及套管程序見表1。

表1 井身結(jié)構(gòu)及套管程序

4.2 鉆進工藝

該井采用回轉(zhuǎn)正循環(huán)三牙輪鉆頭全面鉆進，配合PDC鉆頭取心鉆進工藝。采用護壁性能好、攜粉能力高的化學(xué)泥漿為鉆井液。

4.2.1 井深0～480 m段

采用?445 mm鋼齒三牙輪鉆頭鉆進，鉆具組合為：?444.5 mm鉆頭+?203 mm鉆鋌+?165 mm鉆鋌+?127 mm鉆桿。

鉆井液為粘度27～29 s攜粉護壁性能較好的聚合物化學(xué)泥漿。

鉆壓10～30 kN，轉(zhuǎn)速60 r/mim，排量1300 L/min。

4.2.2 井深480 m至完鉆

采用?311 mm三牙輪鉆頭鉆進至876 m，換用?244 mm三牙輪鉆頭鉆進至2232.59 m完鉆，之后下入?177.8 mm×8.05 mm石油套管1727 m，其中濾水管450 m，類型為包網(wǎng)纏絲管。

鉆具組合為：?311/244 mm鉆頭+?165 mm鉆鋌+?127 mm鉆桿。

鉆井液使用粘度為23～25 s、密度1.15～1.2 g/cm3的化學(xué)泥漿。

鉆壓30～60 kN，轉(zhuǎn)速60 r/mim，排量1300～1500 L/min。

4.3 巖心采取

本次地?zé)峋┕ぐ丛O(shè)計要求進行了3次巖心采取，配合巖屑錄井基本上判定了地層，取得了準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。相對于地質(zhì)巖心鉆機，石油鉆機和水源鉆機取心難度大，加之下部地層主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖，牙輪鉆頭循環(huán)鉆進泥漿泵泵量較大，取心更加困難。

采用川7-4型雙管單動取心筒，規(guī)格為172 mm×136 mm×18 mm，配合?215 mm PDC鉆頭進行取心作業(yè)，雖然巖心采取率不高，但基本滿足了取心及地層判斷要求，為工程的順利進行和資料的搜集提供了可靠的保障。取心情況見表2。

表2 取心情況

4.4 PDC鉆頭泥包的判斷和預(yù)防

PDC鉆頭施工過程中，鉆速高，進尺快，鉆頭磨損小，可以降低生產(chǎn)成本，提高效益。

但因進尺快，鉆井液中固相含量高，鉆井液排量小不能有效清洗鉆頭，地層本身泥質(zhì)膠結(jié)，極易造成鉆頭泥包，對于鉆頭泥包有以下幾點判斷和預(yù)防方法。

4.4.1 鉆頭泥包判斷方法

(1)鉆進時進尺明顯變慢；

(2)增大鉆壓或減小鉆壓對鉆速無明顯影響；

(3)地層變化時對鉆進速度影響不大；

(4)一般情況下泵壓略有升高或無明顯變化，如果水眼堵死則泵壓會明顯升高；

(5)起下鉆出現(xiàn)“拔活塞”現(xiàn)象；

(6)短起下鉆后鉆速明顯變慢。

4.4.2 鉆頭泥包預(yù)防方法

(1)泥漿中混油或增加潤滑劑投入量，使鉆屑不易粘附到鉆頭上；

(2)加大鉆井液聚合物含量，控制失水量，提高泥餅質(zhì)量；

(3)提高鉆井液抑制性，減少泥頁巖的水化分散；

(4)對高滲砂層，可使用屏蔽暫堵技術(shù)，減少滲透性漏失；

(5)做好PDC鉆頭的選型工作，鉆頭水眼，流道設(shè)計應(yīng)利于排屑；

(6)下入PDC鉆頭前，應(yīng)充分循環(huán)泥漿，清洗井眼，防止起鉆后滯留在井眼內(nèi)的鉆屑繼續(xù)水化分散；

(7)下鉆時在鉆頭流道表面涂滿黃油，形成一層保護膜，減少鉆頭和泥漿中的劣質(zhì)固相接觸時間，起到保護作用；

(8)控制下鉆速度，防止鉆頭突然沖入沙橋；

(9)鉆頭到達(dá)井底后必須先開泵，充分沖洗井底和鉆頭，循環(huán)后輕壓慢鉆1～1.5 m，再正常鉆進；

(10)盡量采用低鉆壓、高轉(zhuǎn)速、大排量，不要盲目使用高鉆壓進行鉆進。

4.5 濾水管

因取水目的層為砂層，成井時取水段加工濾水管的同時要進行包網(wǎng)纏絲，該地?zé)峋W(wǎng)目數(shù)為雙層80目。否則會大量出砂，造成地?zé)崴荒艹榍濉?/p>

5 巖屑錄井、測井及抽水試驗

5.1 巖屑錄井

從地面進行巖屑錄井，0～500 m每10 m撈取一包巖屑，500～2232.59 m每5 m撈取一包巖屑，共取得巖樣396個，巖屑采取率100%。

5.2 測井

根據(jù)設(shè)計，對480～2232.59 m井段進行了地球物理測井，測井項目主要包括標(biāo)準(zhǔn)測井(自然電位、2.5 m底部梯度電阻率、0.4 m電位電阻率)，綜合測井(自然伽瑪、補償聲波速度)，連續(xù)測溫，井斜測井，地層滲透率、地層孔隙度，按1∶500出圖。

5.3 抽水試驗

該井在鉆探施工結(jié)束后進行了抽水試驗，其中最大降深抽水試驗延續(xù)時間為3 d，通過三角堰觀測水量，留點溫度計記錄溫度，最大出水量31.3 L/s(2704 m3/d)，水溫64 ℃，水溫、水量均滿足地?zé)峋_發(fā)的要求。

6 結(jié)語

該井設(shè)計井深2200 m，實際井深2232.59 m；設(shè)計井口溫度50 ℃，實際井口溫度64 ℃；設(shè)計出水量1000 m3/d，實際出水量2704 m3/d。鉆進方法、施工工藝、井身及井管結(jié)構(gòu)、井斜要求、水文測井、封閉止水、抽水試驗及水質(zhì)化驗等方面均符合設(shè)計要求。

盡管內(nèi)蒙古哈素海區(qū)域地?zé)豳Y源開發(fā)利用取得了一些成效，但還是存在地質(zhì)工作的滯后，對地?zé)峋锏囊?guī)模，邊界，熱儲層的埋深、分布、溫度、水質(zhì)特征、動態(tài)特征及地?zé)崴试S開采量、開采年限和地?zé)峋镩_發(fā)的合理性及后期的保護尚且缺乏全面了解和論證。

在鉆井工藝方面，迫切的需要將石油鉆井中先進、成熟的工藝與地質(zhì)巖心鉆探、水文水井鉆探技術(shù)有機的結(jié)合，充分利用先進設(shè)備，優(yōu)選工藝參數(shù)，提高鉆井效率，確保成井質(zhì)量，縮短建井周期。

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