王玉軍，趙華宣，陳 濤

（貴州省地礦局114地質(zhì)大隊(duì)，貴州遵義563000）

螺桿鉆進(jìn)技術(shù)在長段未固結(jié)井管下的應(yīng)用

王玉軍*，趙華宣，陳 濤

（貴州省地礦局114地質(zhì)大隊(duì)，貴州遵義563000）

介紹并總結(jié)了長段未固結(jié)井管下的鉆進(jìn)技術(shù)，通過實(shí)施螺桿鉆進(jìn)技術(shù)，減少和避免了鉆進(jìn)中鉆具對井管的碰撞、擾動，有利于未固結(jié)井管的穩(wěn)固和鉆進(jìn)效率的提高。

螺桿鉆進(jìn)；未固結(jié)井管；井管穩(wěn)固

1 概述

地下熱礦水資源賦藏在深部的巖溶裂隙中，地?zé)峋@井施工中常遇未終孔井段的復(fù)雜不穩(wěn)定地層存在熱儲含水層，需下管護(hù)壁和在熱儲含水層設(shè)濾水管以便于熱儲層中的熱礦水入井，濾水管以下井段不能水泥固結(jié)。未固結(jié)井管的強(qiáng)度較低和穩(wěn)固性差，在下部井段鉆井作業(yè)中，鉆具旋轉(zhuǎn)碰撞、擾動井管易引發(fā)井管斷脫事故，采用螺桿鉆進(jìn)技術(shù)，上部鉆具不轉(zhuǎn)動，減少和避免了鉆進(jìn)中鉆具對井管的碰撞、擾動，有利于未固結(jié)井管的穩(wěn)固，同時鉆頭轉(zhuǎn)速的提升提高了鉆進(jìn)效率。

2 工程實(shí)例

貴州某地?zé)峥碧骄?410.68m，終孔井徑?152mm，采用四開鉆井結(jié)構(gòu)。三開井段為不穩(wěn)定的碎屑巖和較穩(wěn)定碳酸巖互層,碳酸巖類地層有9段必須保留的熱儲含水層，在下管及水泥固結(jié)護(hù)壁時，需確保熱儲含水層及以下井段不得有水泥漿侵入,以防水泥封堵來水通道，下管護(hù)壁后進(jìn)行四開井段鉆井作業(yè)。

2.1 三開井段井徑及地質(zhì)條件

三開井段井徑為? 216mm，井深 1035.21～2135.13m，地層結(jié)構(gòu)：1035.21～1425m段為不穩(wěn)定的吳家坪、梁山組的泥頁巖和低溫裂隙水的茅口棲霞灰?guī)r，1425～2135.13m段為黃龍馬平、獨(dú)山組的白云巖及大塘組泥頁巖夾灰?guī)r，地層結(jié)構(gòu)及特征如表1所示。

表1 三開井段地層結(jié)構(gòu)

2.2 三開井段物理測井及要求

三開井段鉆井后的物理測井揭示:井底溫度61.9℃，1427～2135.13m井段有9段必須保留的熱儲含水層、超徑105%～175%（表2）。要求1427m以上下無眼管及水泥固結(jié)護(hù)壁和封閉低溫含水段、1427m以下的熱儲水層段下濾水管（以便熱礦水經(jīng)濾孔入井）且不進(jìn)行水泥固結(jié)。

2.3 三開下管固結(jié)措施及存在的問題

表2 測井熱儲含水段（未固結(jié)段）井徑表

根據(jù)要求，采用部分井段分隔固結(jié)技術(shù)，1425m以上為無眼管及水泥固結(jié)護(hù)壁和封閉低溫含水段；1425m以下采用濾水管與無眼管相結(jié)合的方式，在測井揭示的熱儲含水段和鉆井異常顯示段設(shè)濾水管（以便熱礦水經(jīng)濾孔入井）、其它井段為無眼管，且不進(jìn)行水泥固結(jié)。

分隔固結(jié)技術(shù)：在熱儲含水段以上的井徑規(guī)則部位設(shè)管外封隔器以防注入的水泥漿從管與井壁的間隙下行進(jìn)入熱儲含水層，管外封隔器以上2～3m處的管內(nèi)設(shè)止?jié){設(shè)施（止?jié){座、止?jié){球）防水泥漿從管內(nèi)下行進(jìn)入熱儲含水層，在管內(nèi)止?jié){設(shè)施以上2～3m處割旋流孔，注入的水泥漿從經(jīng)旋流孔從管與井壁的間隙上行固結(jié)管外封隔器以上井段（圖1）。

圖1 分隔固結(jié)示意圖

存在的問題：該井管下部有710m未固結(jié)，且該井段超徑嚴(yán)重，井管與井壁間隙大、支撐點(diǎn)少，未固結(jié)井管柱的整體強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差，在下部四開井段的鉆井作業(yè)中，在鉆具的旋轉(zhuǎn)擾動、碰撞作用下，井管絲扣處易斷脫而引發(fā)井管斷脫事故。

3 螺桿鉆進(jìn)技術(shù)

3.1 鉆進(jìn)技術(shù)的選取

三開井段下部未固結(jié)井管的強(qiáng)度較低、穩(wěn)定性差，常規(guī)的上部轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的鉆進(jìn)工藝，鉆具的旋轉(zhuǎn)擾動、碰撞井管易導(dǎo)致井管斷脫事故，為減少和避免后續(xù)鉆進(jìn)中鉆柱回轉(zhuǎn)對管柱的碰撞破壞，后續(xù)四開井段采用螺桿鉆進(jìn)技術(shù)。

3.2 鉆進(jìn)工藝和技術(shù)措施

（1）鉆具組合：?152mmPDC鉆頭+5LZ120螺桿+ ?121mm鉆鋌5柱+?89mm鉆桿+?127mm鉆桿+ 133mm主桿；

（2）鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓：30～40kN；流量:18.7L/s (3NB350泵的140mm缸徑、最大壓力12.5MPa)；

（3）鉆井作業(yè)中只用單轉(zhuǎn)（鉆頭旋轉(zhuǎn)），上部轉(zhuǎn)盤只合補(bǔ)芯、不轉(zhuǎn)動，使鉆進(jìn)過程中整個鉆柱不轉(zhuǎn)動，盡可能減少鉆柱對井管的碰撞和擾動；

（4）鉆進(jìn)中遇井底異物卡鉆頭致鉆頭不轉(zhuǎn)動、泵壓異常升高時，上提鉆具0.2～0.3m，開動轉(zhuǎn)盤（復(fù)合鉆）解卡，解卡后恢復(fù)單轉(zhuǎn)；

（5）螺桿鉆進(jìn)過程中每進(jìn)尺5～8m或2～3h上下活動鉆具，每進(jìn)尺50～80m短起鉆上提80～100m。

3.3 應(yīng)用效果

（1）鉆進(jìn)效率明顯提高：四開井段井徑?152mm，地層為獨(dú)山組的白云巖夾灰?guī)r地層，采用螺桿鉆進(jìn)技術(shù)，從2135.13～2410.68m，進(jìn)尺275.55m,平均鉆速2.7m/h，是三開井段的同地層的0.6m/h的4.5倍；（2）鉆進(jìn)中的單轉(zhuǎn)，減少和避免了鉆具對井管的擾動和碰撞，實(shí)現(xiàn)了鉆進(jìn)中的井管穩(wěn)定；

（3）終孔后的洗井抽水試驗(yàn)，水量500m3/d、水溫55℃，實(shí)現(xiàn)了地?zé)峋碧降哪康摹?/p>

4 結(jié)論和認(rèn)識

（1）采用螺桿鉆進(jìn)技術(shù)的單轉(zhuǎn)，很好地減少和避免了鉆進(jìn)中鉆具對上部未固結(jié)井管的擾動和碰撞，保證了井管的穩(wěn)定；

（2）采用螺桿鉆進(jìn)技術(shù)，可明顯提高鉆進(jìn)效率；

（3）在鉆進(jìn)泵確定時，可通過更換活塞缸徑調(diào)節(jié)泵入量調(diào)速整鉆頭鉆速。

TE242

B

1004-5716(2015)09-0059-03

2015-05-02

王玉軍（1956-），男（漢族），山東東明人，工程師，現(xiàn)從事地?zé)徙@探技術(shù)工作。