參數(shù)井鉆探施工技術(shù)探討

鄧拓

湖南省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì) 湖南 衡陽(yáng) 421800

1 鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)參數(shù)井鉆探工程技術(shù)要求、單孔孔深、終孔井徑及每個(gè)鉆孔所處區(qū)域地層條件、鉆孔工藝技術(shù)特點(diǎn)，參考以往施工鉆孔井身結(jié)構(gòu)，依據(jù)有利于安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、高效鉆井的原則，考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。施工鉆孔以繩索取心鉆進(jìn)為主，所以鉆孔結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)化，但應(yīng)為后續(xù)工作留有余地。每個(gè)鉆孔要根據(jù)開(kāi)孔及鉆進(jìn)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整鉆孔結(jié)構(gòu)，但在調(diào)整前必須上報(bào)技術(shù)部[1]。

本次研究的參數(shù)井設(shè)計(jì)孔深805～1545m，終孔井徑不小于準(zhǔn)96mm，目的層所需穿透的地層主要為灰?guī)r、砂巖和泥頁(yè)巖。總體孔身結(jié)構(gòu)擬采用三開(kāi)施工。

（1）一開(kāi)，用準(zhǔn)150mm普通合金鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)至較完整基巖30m左右，下入準(zhǔn)146×5.5mm井口管做一開(kāi)固井，封隔地表水、松散黏土流沙、沙礫層、易垮塌層，套管底部做止水處理。（2）二開(kāi)，用準(zhǔn)130mm普通金剛石取心鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)一段完整基巖，下入準(zhǔn)114×6.3mm技術(shù)套管做二開(kāi)固井并做壓力檢查。（3）三開(kāi)，用準(zhǔn)96mm繩索取心鉆具鉆進(jìn)至終孔。為了保證物探測(cè)井的需要，鉆孔終孔層位為目的層底界之下30m。

2 鉆孔方法優(yōu)選

根據(jù)施工區(qū)域的巖石地層情況，在能夠滿足地質(zhì)要求的前提下，鉆進(jìn)方法應(yīng)盡量選用先進(jìn)的施工工藝。因?yàn)槔K索取心鉆進(jìn)屬滿眼鉆井工藝，鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀間隙小，鉆桿沒(méi)有外接箍，不易對(duì)鉆孔孔壁產(chǎn)生局部破壞性擾動(dòng)，具有不易發(fā)生卡鉆和埋鉆事故、巖心采取率高、施工進(jìn)度快、成孔質(zhì)量高的工藝特點(diǎn)，是比較先進(jìn)的巖心鉆探施工工藝。

（1）合金鉆進(jìn)。開(kāi)孔覆蓋層及強(qiáng)風(fēng)化層采用普通硬質(zhì)合金鉆進(jìn)，選用普通硬質(zhì)合金T313直鑲普通合金鉆頭單管取心鉆進(jìn)。

（2）金剛石繩索取心鉆進(jìn)。將114mm×6.3mm技術(shù)套管下入孔內(nèi)固井后，全孔采用以繩索取心鉆進(jìn)工藝為主的鉆進(jìn)方法。繩索取心鉆具的技術(shù)要求：①當(dāng)內(nèi)管總成下到外管總成預(yù)定位置時(shí)，能即時(shí)發(fā)出到位信號(hào)，且內(nèi)、外管之間的相對(duì)位置能夠確定。在鉆進(jìn)過(guò)程中內(nèi)管不上竄、下滑；內(nèi)、外管之間能保證有良好的通水性；②鉆進(jìn)過(guò)程中巖心充滿內(nèi)管時(shí)，能及時(shí)向地表發(fā)出堵塞信號(hào)；③由于是雙管結(jié)構(gòu)，應(yīng)保持內(nèi)、外管的同心度，以便使巖心順利進(jìn)入內(nèi)管。

2.3 繩索取心鉆進(jìn)操作要領(lǐng)

①內(nèi)管投放：采用自由下落及卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩投放內(nèi)管；②鉆進(jìn)：判斷內(nèi)管總成是否到位、判斷巖心是否堵塞時(shí)，注意觀察泵壓表及孔內(nèi)返液情況；③打撈內(nèi)管總成：由孔口投放打撈器。經(jīng)常檢查打撈鉤，防止脫落卡管[2]。

3 沖洗液與護(hù)壁技術(shù)

由于采用的是小口徑金剛石繩索取心鉆進(jìn)工藝，孔壁環(huán)狀間隙小，轉(zhuǎn)速高，故鉆井液的選擇應(yīng)根據(jù)繩索取心鉆進(jìn)特點(diǎn)、鉆孔深度、地層情況來(lái)合理選擇泥漿，要求沖洗液須具有良好的流動(dòng)性、抑制性、排粉性、抗泥包性和潤(rùn)滑性，并應(yīng)盡量減少固相含量，以減輕鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢現(xiàn)象。參數(shù)井主要鉆進(jìn)地層為粉砂質(zhì)頁(yè)巖、含炭質(zhì)頁(yè)巖及灰?guī)r等，鉆進(jìn)時(shí)，含炭質(zhì)頁(yè)巖地層比較容易吸水垮孔，影響正常鉆進(jìn)，因此必須控制泥漿的失水量，以防止或減少吸水膨脹引起的孔壁垮塌。

3.1 泥漿性能要求

（1）泥漿（馬氏）漏斗黏度29～35s，比重1.02～1.05g/cm3，失水量控制在10mL以下，pH9～10。

（2）各次開(kāi)鉆后，正常井段每小時(shí)測(cè)量一次鉆井液密度和黏度，異常井段每0.5h測(cè)量一次鉆井液密度和黏度，每8h測(cè)量一次密度、黏度、含砂量、失水量、pH，遇井下復(fù)雜情況或有油氣顯示時(shí)要加密測(cè)量，并填入班報(bào)表。各鉆孔在施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)鉆井實(shí)際情況，及時(shí)提出泥漿使用反饋意見(jiàn)，技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，以調(diào)整泥漿配比參數(shù)，進(jìn)一步指導(dǎo)后續(xù)鉆孔施工。

（3）進(jìn)入泥頁(yè)巖層鉆進(jìn)，必須強(qiáng)化泥漿防塌及防漏措施：

①提高泥漿濾液的抑制性，防止泥頁(yè)巖吸水膨脹；②使用多軟化點(diǎn)封堵材料，提高地層的承壓能力；③盡量降低泥漿的濾失量，形成良好的泥餅，減少引起泥頁(yè)巖水化的機(jī)會(huì)；④根據(jù)實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)哪酀{密度提供有效應(yīng)力支撐井壁；⑤盡可能減少起下鉆及開(kāi)泵造成的壓力激動(dòng)，減小鉆具對(duì)井壁撞擊，并采用合理流變參數(shù)和排量，避免水力沖蝕井壁。

（4）鉆遇泥頁(yè)巖段時(shí)，井壁發(fā)生失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)大，重點(diǎn)是對(duì)鉆井液進(jìn)行精細(xì)操作，提高鉆井液的抑制封堵性，盡量減緩頁(yè)巖段失穩(wěn)程度，可采用以下的防塌處理措施：①提高鉆井液潤(rùn)滑性能；②每鉆進(jìn)30～50m宜做短程起下；③鉆遇頁(yè)巖段出現(xiàn)憋卡鉆頭應(yīng)將鉆具提離井底，回轉(zhuǎn)循環(huán)觀察是否緩解。在其他措施無(wú)效的情況下，調(diào)整鉆井液密度，平衡地層應(yīng)力，直至滿足鉆井作業(yè)需要；④在遇阻卡井段循環(huán)排沙，使用不同密度、不同黏度的稠漿、低粘切漿、清掃漿交替排砂以清除巖屑床，保持井眼清潔[3]。

4 封孔

根據(jù)鉆探地質(zhì)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，鉆孔鉆進(jìn)終孔并完成物探測(cè)井后，對(duì)鉆孔全孔段采用水泥封閉。

4.1 鉆孔段的封閉

首先對(duì)目的層及其底部進(jìn)行封閉。將繩取鉆桿下至離孔底1m左右位置，用清水通過(guò)泥漿泵壓水洗孔不小于60min，然后將鉆桿上提2m并連接泥漿泵，同時(shí)按0.5∶1的水灰比連續(xù)攪拌水泥漿。將攪拌好的水泥漿液通過(guò)泥漿泵送到孔底。

4.2 井口埋設(shè)

鉆孔封閉完成，井口水泥砂漿初凝后，在井口中心插入1準(zhǔn)12×1500mm的螺紋鋼筋，然后澆筑C20以上的混凝土作為井口標(biāo)志。井口標(biāo)志要求：長(zhǎng)×寬為300mm×300mm的方形混凝土墩，高出地面100mm，頂面抹平。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，參數(shù)井鉆探工程對(duì)獲取地質(zhì)參數(shù)、含氣性解析、錄井、測(cè)井等具有非常重要的作用。鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鉆進(jìn)方法選取、鉆頭及鉆進(jìn)參數(shù)選擇、封孔等鉆探技術(shù)的實(shí)施對(duì)參數(shù)井鉆探工程的質(zhì)量影響很大，必須加強(qiáng)研究，從而提高參數(shù)井鉆探施工的質(zhì)量。