李進(jìn)安

(內(nèi)蒙古第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)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(kāi)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(jì)、旅游地產(chǎn)開(kāi)發(fā)建設(shè)、旅游度假酒店經(jīng)營(yíng)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?，該地?zé)峋疄橹本?，設(shè)計(jì)孔深為2200 m,設(shè)計(jì)目的層為新近系，采用過(guò)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(shí)錄井及測(cè)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(jiǎn)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(jī)配套41 m K型鉆塔(圖1)，F(xiàn)800型泥漿泵1臺(tái)，Y315L1-4型電動(dòng)機(jī)1臺(tái)，12V190型柴油機(jī)1臺(tái)，泥漿測(cè)試儀1套(粘度計(jì)為馬氏漏斗)。

圖1 石油30型鉆機(jī)

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(jìn)過(guò)程

一開(kāi)采用?444.5 mm三牙輪鉆頭鉆進(jìn)，鉆至井深480 m，下入?339.7 mm×9.65 mm鋼級(jí)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(jìn)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(jì)要求。

二開(kāi)采用?311 mm三牙輪鉆頭鉆至876.78 m，然后三開(kāi)換用?244 mm三牙輪鉆頭至2232.59 m完鉆終孔。之后進(jìn)行了測(cè)井。測(cè)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(jí)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(duì)該段地層進(jìn)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?jī)山M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(kāi)套管)間。水泥漿平均密度1.72 g/cm3，候凝時(shí)間48 h，滿足設(shè)計(jì)要求。

施工完成的井身結(jié)構(gòu)及套管程序見(jiàn)表1。

表1 井身結(jié)構(gòu)及套管程序

4.2 鉆進(jìn)工藝

該井采用回轉(zhuǎn)正循環(huán)三牙輪鉆頭全面鉆進(jìn)，配合PDC鉆頭取心鉆進(jìn)工藝。采用護(hù)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(jìn)，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(hù)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(jìn)至876 m，換用?244 mm三牙輪鉆頭鉆進(jìn)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(jì)要求進(jìn)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(duì)于地質(zhì)巖心鉆機(jī)，石油鉆機(jī)和水源鉆機(jī)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(jìn)泥漿泵泵量較大，取心更加困難。

采用川7-4型雙管單動(dòng)取心筒，規(guī)格為172 mm×136 mm×18 mm，配合?215 mm PDC鉆頭進(jìn)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(jìn)行和資料的搜集提供了可靠的保障。取心情況見(jiàn)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(guò)程中，鉆速高，進(jìn)尺快，鉆頭磨損小，可以降低生產(chǎn)成本，提高效益。

但因進(jìn)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(duì)于鉆頭泥包有以下幾點(diǎn)判斷和預(yù)防方法。

4.4.1 鉆頭泥包判斷方法

(1)鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)尺明顯變慢；

(2)增大鉆壓或減小鉆壓對(duì)鉆速無(wú)明顯影響；

(3)地層變化時(shí)對(duì)鉆進(jìn)速度影響不大；

(4)一般情況下泵壓略有升高或無(wú)明顯變化，如果水眼堵死則泵壓會(huì)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(rùn)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(yè)巖的水化分散；

(4)對(duì)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(jì)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(shí)在鉆頭流道表面涂滿黃油，形成一層保護(hù)膜，減少鉆頭和泥漿中的劣質(zhì)固相接觸時(shí)間，起到保護(hù)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(kāi)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(jìn)；

(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(jìn)行鉆進(jìn)。

4.5 濾水管

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

5 巖屑錄井、測(cè)井及抽水試驗(yàn)

5.1 巖屑錄井

從地面進(jìn)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(gè)，巖屑采取率100%。

5.2 測(cè)井

根據(jù)設(shè)計(jì)，對(duì)480～2232.59 m井段進(jìn)行了地球物理測(cè)井，測(cè)井項(xiàng)目主要包括標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(cè)井(自然伽瑪、補(bǔ)償聲波速度)，連續(xù)測(cè)溫，井斜測(cè)井，地層滲透率、地層孔隙度，按1∶500出圖。

5.3 抽水試驗(yàn)

該井在鉆探施工結(jié)束后進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，其中最大降深抽水試驗(yàn)延續(xù)時(shí)間為3 d，通過(guò)三角堰觀測(cè)水量，留點(diǎn)溫度計(jì)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_(kāi)發(fā)的要求。

6 結(jié)語(yǔ)

該井設(shè)計(jì)井深2200 m，實(shí)際井深2232.59 m；設(shè)計(jì)井口溫度50 ℃，實(shí)際井口溫度64 ℃；設(shè)計(jì)出水量1000 m3/d，實(shí)際出水量2704 m3/d。鉆進(jìn)方法、施工工藝、井身及井管結(jié)構(gòu)、井斜要求、水文測(cè)井、封閉止水、抽水試驗(yàn)及水質(zhì)化驗(yàn)等方面均符合設(shè)計(jì)要求。

盡管內(nèi)蒙古哈素海區(qū)域地?zé)豳Y源開(kāi)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(duì)地?zé)峋锏囊?guī)模，邊界，熱儲(chǔ)層的埋深、分布、溫度、水質(zhì)特征、動(dòng)態(tài)特征及地?zé)崴试S開(kāi)采量、開(kāi)采年限和地?zé)峋镩_(kāi)發(fā)的合理性及后期的保護(hù)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(jìn)、成熟的工藝與地質(zhì)巖心鉆探、水文水井鉆探技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，充分利用先進(jìn)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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