關(guān)于提高超基巖地層鉆進(jìn)工藝及降低成本的研究

向文斌，黃 楊，王冠軍

（四川華鋒鉆探工程有限責(zé)任公司，四川成都 610000）

1 概述

施工遇到超基性巖要考慮鉆進(jìn)該地層具有地層風(fēng)化、交結(jié)性差、容易剝落、掉快、地層極易吸水膨脹縮徑等特點(diǎn)，根據(jù)該特點(diǎn)制定相應(yīng)的鉆進(jìn)工藝，并考慮鉆進(jìn)成本，使整個(gè)項(xiàng)目變得具有可行性。

2 超基性巖鉆進(jìn)工藝

2.1 超基巖地質(zhì)性質(zhì)

超基性巖(ultrabasicrock)屬于火成巖的一個(gè)大類(lèi)。二氧化硅（SiO2）其含量小于45%。常與超基性巖并用的術(shù)語(yǔ)是超鎂鐵巖，指鎂鐵礦物其含量超過(guò)75%的暗色巖石。

鉆進(jìn)該地層的困難：地層風(fēng)化、膠結(jié)性差、容易剝落、掉塊、地層極易吸水膨脹縮徑，地層如圖1、圖2 所示，鉆進(jìn)具有一定的難度，針對(duì)這情況的鉆進(jìn)工藝進(jìn)行探討。

圖1 地層

圖2 地層

2.2 泥漿工藝

鉆進(jìn)超基性巖需要使用優(yōu)質(zhì)泥漿提高孔壁的穩(wěn)定性。

泥漿材料的配置及其使用，材料選擇有：純堿、鈉土、纖維素、植物膠、腐蝕酸鉀（khm)、廣譜腹壁劑、熒光粉，泥漿配置見(jiàn)表1，泥漿性能參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 泥漿的配置（以0.8m3的泥漿罐）

表2 沖洗液選擇及維護(hù)要點(diǎn)

選用通常泥漿材料的特點(diǎn)：

鈉土：膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主的含水粘土礦,由于它具有特殊的性質(zhì)。如:吸附性、催化性、膨潤(rùn)性、粘結(jié)性、觸變性、懸浮性以及陽(yáng)離子交換性等等,所以廣泛用于地質(zhì)鉆探中。

纖維素：為白色粉末狀，無(wú)臭，無(wú)味，在水中溶脹成微渾濁的膠體溶液；在氯仿或乙醚和無(wú)水乙醇中不溶，用作水溶性膠粘劑的增稠劑。

植物膠：植物膠是從野生植物中提取的,外觀顏色為淡黃色粉末。該產(chǎn)品作為鉆井沖洗液材料,既可直接配制成無(wú)固相沖洗液,又可作為一種增粘、降失水及提高潤(rùn)滑減阻作用的泥漿處理劑,還可配制成低固相泥漿,適用于不同的復(fù)雜地層,依照產(chǎn)品的不同特性。

腐植酸鉀（KHm）：以風(fēng)化煤為主要原料是經(jīng)堿溶、抽提、干燥而成。特征：外易溶于水，水溶液呈堿性，觀為黑褐色粉末。穩(wěn)定頁(yè)巖地層，抑制井壁坍塌，同時(shí)有降粘和降濾失的作用，降濾失的同時(shí)能形成薄而致密的泥餅，可減少壓差卡鉆。

廣譜護(hù)壁劑（GSP）：本品是一種由高級(jí)混合烴、植物提取物與有機(jī)親水物進(jìn)行交聯(lián)接枝反應(yīng)制取的多功能防塌降失水劑。特征：黑褐色粉末，易溶于水。用途：可在適度增粘的條件下，顯著降低失水量。

沖洗液總體設(shè)計(jì)：結(jié)合踏勘情況看，上部項(xiàng)目地層較為簡(jiǎn)單，主要以石英砂巖、石英片巖為主，難點(diǎn)可能出現(xiàn)在467m以下的破碎帶中。

0～20m 左右為松散地表堆積層，采用較高固相含量的膨潤(rùn)土漿可有效應(yīng)對(duì)。

PQ 主要鉆進(jìn)的上部砂巖、角礫巖，因此本層段應(yīng)加強(qiáng)沖洗液的潤(rùn)滑減阻性和排粉性（可采用植物膠或者少量聚丙烯即可）。

鉆孔沖洗液方案難點(diǎn)可能出現(xiàn)在在于控制破碎帶的穩(wěn)定性，同時(shí)保證采取率。主要考慮增加膠結(jié)性和降低失水量。沖洗液的性能要求見(jiàn)表3。

表3 沖洗液性能要求

現(xiàn)場(chǎng)配備儀器：機(jī)臺(tái)配備沖洗液檢測(cè)儀器：比重計(jì)、漏斗粘度計(jì)、中壓濾失儀、含砂量測(cè)定儀、pH試紙。

2.3 鉆進(jìn)工藝注意事項(xiàng)

該地層的特點(diǎn)，有縮徑、掉塊、滲漏，鉆進(jìn)時(shí)合理地控制泵量、泵壓，泵壓過(guò)高容易引起孔壁不穩(wěn)定，坍塌，或者泥漿壓入地層。

2.3.1 泥漿使用方面

（1）要抑制地層膨脹縮徑，保持井壁穩(wěn)定，泥漿失水性要低、礦化度高泥漿效果較好，其特點(diǎn)是泥漿的礦物質(zhì)含量高，對(duì)地層膨脹有抑制作用，泥漿能夠提供khm，穩(wěn)定頁(yè)巖地層，抑制井壁坍塌，同時(shí)有降粘和降濾失的作用，降濾失的同時(shí)能形成薄而致密的泥餅，可減少壓差卡鉆，它一方面可使結(jié)構(gòu)緊密，另一方面使粘土負(fù)電荷減少，從而減弱了泥頁(yè)巖的水化分散性，能較好地預(yù)防井塌。

（2）適當(dāng)提高泥漿密度，以較高的液柱壓力來(lái)平衡巖石側(cè)壓力，防止其剝落、掉塊或坍塌。但是若地層破碎嚴(yán)重，在提高密度的同時(shí)，還應(yīng)提高泥漿的動(dòng)切力和動(dòng)塑比來(lái)進(jìn)行鉆進(jìn)和循環(huán)。

（3）要控制泥漿pH值在8.5～9.5之間，以便減弱高堿性環(huán)境下的強(qiáng)水化作用，并且適當(dāng)降低失水量，提高泥漿濾液粘度，減少進(jìn)入地層的水分含量。

（4）對(duì)泥漿性能的調(diào)整，要嚴(yán)禁泥漿性能大幅度地變化。

2.3.2 機(jī)械操作方面

（1）開(kāi)泵不能太快、起下鉆不要用力過(guò)猛過(guò)快，以減小鉆頭、鉆具對(duì)井壁的劇烈撞擊作用，降低液柱產(chǎn)生的壓力激動(dòng)作用，同時(shí)可以防止產(chǎn)生抽吸作用。提鉆時(shí)要注意泥漿的回灌，下鉆時(shí)控制孔內(nèi)壓力。

（2）泵量、泵壓要適當(dāng)，保持泥漿在環(huán)形空間呈低速層流狀態(tài)循環(huán)，減少對(duì)井壁的沖蝕作用。

（3）提高鉆井速度，縮短鉆井周期，減少泥漿對(duì)井壁的浸泡時(shí)間。

（4）鉆桿間距之間可以加擴(kuò)孔器，起主要作用是護(hù)徑、加壓的作用。

（5）操作注意細(xì)節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員應(yīng)謹(jǐn)慎細(xì)心操作，現(xiàn)場(chǎng)要擺放整齊，設(shè)備應(yīng)按時(shí)按點(diǎn)指定人，保養(yǎng)及其檢修，入井前管材應(yīng)仔細(xì)檢查。

3 項(xiàng)目成本控制管理

目前地質(zhì)勘探行業(yè)萎縮嚴(yán)重，市場(chǎng)供給需求量不平衡，競(jìng)爭(zhēng)激烈，行業(yè)同質(zhì)化惡性競(jìng)爭(zhēng)等，作為勘探專(zhuān)業(yè)單位，如何擺脫困局，如何開(kāi)支節(jié)流成了現(xiàn)實(shí)的難題。除了常規(guī)管理思維模式加快單位轉(zhuǎn)型升級(jí)外，還應(yīng)從經(jīng)營(yíng)管理方面著手，完善各項(xiàng)管理制度、降低運(yùn)行成本、減少物資損耗，各項(xiàng)非必要的費(fèi)用降低從而實(shí)現(xiàn)成本管控的目的。作為專(zhuān)業(yè)鉆探施工單位如何控制成本從項(xiàng)目管理的幾個(gè)方面進(jìn)行探討。

3.1 項(xiàng)目組織管理

鉆探生產(chǎn)是一項(xiàng)探索性強(qiáng)、技術(shù)性強(qiáng)、條件艱苦環(huán)境惡劣等多工種配合才能完成的工作，鉆探生產(chǎn)管理工作更是一個(gè)繁雜的系統(tǒng)工程，項(xiàng)目生產(chǎn)管理是按照自然規(guī)律和經(jīng)濟(jì)規(guī)律，組織和協(xié)調(diào)生產(chǎn)各要素把人、財(cái)、物和工藝技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，并組織好、計(jì)劃好、協(xié)調(diào)好的工作。生產(chǎn)組織管理工作的主要內(nèi)容是在施工前編制和執(zhí)行生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，做好生產(chǎn)準(zhǔn)備工作（人、材、機(jī)），把任務(wù)經(jīng)過(guò)層層分解，落實(shí)到班組乃至員工個(gè)人。

3.2 生產(chǎn)質(zhì)量和進(jìn)度效率管理

質(zhì)量管理出發(fā)點(diǎn)是建立在最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)水平上并考慮到滿足業(yè)主方的要求的條件下進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)、施工的過(guò)程。根據(jù)鉆探管理要求嚴(yán)控質(zhì)量關(guān)，從建立項(xiàng)目質(zhì)量管理體系和質(zhì)量管理措施兩個(gè)方面出發(fā)。

進(jìn)度效率管理，采用科學(xué)的方法來(lái)確定鉆進(jìn)工藝，編制進(jìn)度計(jì)劃和材料供應(yīng)計(jì)劃，進(jìn)行進(jìn)度控制，在與質(zhì)量、費(fèi)用目標(biāo)協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高效率。鉆探進(jìn)度效率通常用小時(shí)效率、臺(tái)班效率、臺(tái)月效率等指標(biāo);與其相關(guān)的有純鉆進(jìn)時(shí)間利用率、事故及停待時(shí)間率、臺(tái)月時(shí)間利用系數(shù)、鉆探工人勞動(dòng)生產(chǎn)率等為對(duì)象。

3.3 材料消耗節(jié)約

首先：人為破壞浪費(fèi)，在生產(chǎn)中杜絕蠻干、胡干，減少材料在生產(chǎn)中人為損壞和浪費(fèi)，裝車(chē)、卸車(chē)一定要嚴(yán)格按照規(guī)章作業(yè)，不能人為不合理地破壞材料，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有人指導(dǎo)監(jiān)督，預(yù)防物品遺留和破壞，如有需要保護(hù)應(yīng)加以做好相應(yīng)保護(hù)措施。

其次：材料的回收與再利用。對(duì)施工中使用的材料的回收和利用，項(xiàng)目結(jié)束對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)的材料存在三種情況，完全報(bào)廢、可繼續(xù)使用、重新加工后方可繼續(xù)使用，統(tǒng)一收集整理回來(lái)交單位統(tǒng)一處理。

再次就是泥漿材料，按照化學(xué)方式回收分離、高溫處理等成本比較高，但是在生產(chǎn)中應(yīng)節(jié)約泥漿材料，對(duì)于巖粉多的泥漿應(yīng)配有相應(yīng)的除砂設(shè)施，保持泥漿干凈性，以便泥漿再次使用，從而降低泥漿材料成本。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)費(fèi)用開(kāi)支節(jié)約

項(xiàng)目在生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生費(fèi)用的開(kāi)支項(xiàng)是很多的，比如：運(yùn)輸費(fèi)、材料采購(gòu)費(fèi)用、人員住宿、交通費(fèi)用等一系列的開(kāi)支，項(xiàng)目無(wú)論大小，好多費(fèi)用不可避免，在針對(duì)開(kāi)支費(fèi)用，原則是要選擇質(zhì)量好、服務(wù)好、價(jià)格低廉，前期并且做好相應(yīng)的規(guī)劃措施，采購(gòu)時(shí)做好申請(qǐng)、比選、報(bào)備工作從而來(lái)實(shí)現(xiàn)成本管控。

3.5 檔案管理

當(dāng)今市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，檔案管理越來(lái)越突出具有的重要性，檔案是一種重要的信息資源，不僅僅是一種社會(huì)效益，更為重要的是檔案里面潛藏著非常重要的經(jīng)濟(jì)效益，積累了大量的專(zhuān)業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，還解決在施工中可能出現(xiàn)的工程質(zhì)量問(wèn)題、工程預(yù)算問(wèn)題。項(xiàng)目施工結(jié)束后，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的合同、技術(shù)資料、人員考核分配進(jìn)行存檔，為以后類(lèi)似的項(xiàng)目提供可查閱資料依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)超基性巖項(xiàng)目地層施工，把地層特點(diǎn)鉆進(jìn)工藝情況和成本管控情況進(jìn)行探討交流，圍繞生產(chǎn)工藝方法和項(xiàng)目管理同步進(jìn)行從而來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)展與生存。成本控制的目標(biāo)是增加地質(zhì)鉆探帶來(lái)收入、最終才有力量去提高生產(chǎn)質(zhì)量，尋求新的發(fā)展。生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理中，提高生產(chǎn)效率、成本管控從而提高經(jīng)濟(jì)效益，通常地質(zhì)鉆探成本是衡量地質(zhì)勘探生產(chǎn)耗費(fèi)的價(jià)值尺度，是簽訂地質(zhì)勘探工作項(xiàng)目的基礎(chǔ)，是計(jì)算地質(zhì)鉆探單位盈虧的依據(jù)，是地質(zhì)鉆探單位進(jìn)行決策的依據(jù)，是綜合反映地質(zhì)鉆探單位工作業(yè)績(jī)的可持續(xù)發(fā)展的重要指標(biāo)。