翟育峰， 張英傳， 田志超

(山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 煙臺 264004)

1 項目概況

CSDP-02井是國家海洋地質(zhì)專項“中國東部海區(qū)科學(xué)鉆探工程”項目中科學(xué)鉆探2井，該井的主要目的是獲取巖心樣品和相關(guān)資料，為東海天然氣水合物環(huán)境效應(yīng)提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料[1]。該項目是由中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所組織、由我院負責(zé)實施的大陸架科學(xué)鉆探項目，該井于2015年3月29日順利開鉆，至2016年4月4日鉆深2033.58 m，完成前期的2000 m的井深設(shè)計要求。該井設(shè)計加深至2800 m，現(xiàn)場施工人員克服重重困難[2]，于2016年9月13日鉆進至井深2843.18 m，順利完成施工任務(wù)，項目歷時500余天，創(chuàng)造了海洋科學(xué)鉆探全取心[3]井深世界紀(jì)錄。

2 施工過程

一開：2015年3月29日-4月24日，歷時26 d。采用?175 mm三層管底噴取心鉆具進行取心鉆進作業(yè)[4]，鉆進至井深154.74 m后測井，測井完成后采用?255 mm全面鉆頭擴孔，下入?219 mm套管152.15 m，固井并安裝防噴器。

二開：2015年5月1日-8月4日，歷時95 d。采用?175 mm鉆具進行取心鉆進作業(yè)，鉆進至井深654.91 m測井，然后通井下?168 mm套管646.00 m，后注入水泥漿固井，連接防噴器[5]。

三開：2015年8月14日-10月8日，歷時54 d。采用?150/122 mm繩索取心工藝，鉆進至井深1207.15 m，測井，下?140 mm套管。

四開：2015年10月9日-11月5日，歷時27 d。采用?122 mm繩索取心工藝，鉆進至1480.88 m，測井，下?114 mm套管。

五開：2015年11月7日-2016年9月13日，歷時320 d。采用?98 mm繩索取心工藝，至2016年4月4日鉆進至2033.58 m。后繼續(xù)加深鉆進。2016年9月13日圓滿完成了取心任務(wù)，完井井深2843.18 m(自井口算起，井口離海底33.30 m)，實際井深2809.88 m。

3 鉆進時間及鉆探效率統(tǒng)計分析

鉆進時間及鉆探效率統(tǒng)計見表1。

CSDP-02井正常鉆進時間9101 h，占總時間的72.65%，其中純鉆時間2795 h，占總時間22.31%，輔助時間6306 h，占總時間50.34%，輔助時間與純鉆時間比例為2.26。事故處理時間1221 h，占總施工時間的9.75%,停待時間2206 h，占總施工時間的17.61%。

事故處理時間分為井內(nèi)事故處理時間與機械事故處理時間2部分，其中機械事故時間為378 h，占全部事故處理時間的30.96%，井內(nèi)事故處理時間843 h，占全部事故處理時間的69.04%。

停待時間中過年放假停待528 h，占總停待時間23.94%，剩余的停待時間為躲避臺風(fēng)等時間，共計1678 h，占總停待時間的76.06%，臺月效率為除去過年停待時間后的效率。

圖1、圖2為CSDP-02井時間統(tǒng)計情況。通過表1及圖1、圖2可以看出：

圖1 CSDP-02井鉆進時間統(tǒng)計

圖2 CSDP-02井不同鉆進時間占比統(tǒng)計

(1)輔助鉆進時間所占比例最大，達到了50.34%。一方面是由于CSDP-02井施工前655 m為提鉆取心，地層相對不穩(wěn)定，嚴(yán)格控制提下鉆速度，所以提下鉆耗費時間較多。井深超過2000 m之后的繩索取心鉆進，每次打撈內(nèi)管的時間變長，投放內(nèi)管時為了保障內(nèi)管到位，多采用跟管器投放，也增加了輔助時間；另一方面就是測錄井時間，固井、安裝防噴器時間，候凝時間都統(tǒng)計在輔助時間中，因此輔助時間占比較大。

(2)停待時間占比達到了17.6%。一方面是受天氣影響，施工海域夏季多臺風(fēng)，為了施工安全，臺風(fēng)到來前人員必須全部撤離平臺，現(xiàn)場停待；另一方面就是過年期間停待1個多月，使該項統(tǒng)計數(shù)據(jù)增加[6]。

(3)機械鉆速與臺月效率與陸地鉆井相比偏低，除去海相沉積層、含油氣地層的影響，也反映了海洋與陸地施工的效率差異。

4 回次進尺統(tǒng)計分析

4.1 回次進尺長度統(tǒng)計分析

CSDP-02井設(shè)計井深2000 m，后期又加深到2800 m，五級井身結(jié)構(gòu)。CSDP-02井施工1552回次，平均回次進尺1.83 m，詳見圖3、表2。

圖3CSDP-02井回次進尺長度統(tǒng)計

Fig.3Footage per run of Well CSDP-02

表2 CSDP-02井不同井段的回次進尺長度統(tǒng)計

由圖3及表2可以看出：

(1)通過平均回次進尺長度變化反應(yīng)了施工效率隨地層復(fù)雜情況而變化，完整地層中鉆進的回次進尺長度普遍高于復(fù)雜地層。

(2)CSDP-02井平均回次進尺為1.83 m，在井徑150 mm鉆進的平均回次進尺長度最高為2.14 m，繩索取心回次進尺長度略高于提鉆取心回次進尺長度。

4.2 不同長度的回次進尺區(qū)間分析

對CSDP-02井回次進尺長度進行了分井徑的統(tǒng)計，并將各回次進尺長度分為x≤0.5 m、0.5 m2.5 m四個區(qū)間統(tǒng)計回次數(shù)量，按進尺長度所在區(qū)間將回次分為四類：不良回次(進尺長度≤0.5 m)、一般回次(0.5 m<進尺長度≤1.5 m)、良好回次(1.5 m<進尺長度≤2.5 m)以及優(yōu)秀回次( 進尺長度>2.5 m)。詳見表3，圖4。

表3 CSDP-02井回次進尺長度分析

分析：

(1)通過表3和前面的鉆進效率統(tǒng)計可以看出，回次進尺的長短直接影響臺月效率，平均回次進尺長的井段，臺月效率也相對較高。因此在深孔施工中應(yīng)盡量最大限度的提高回次進尺長度，進而提高鉆進效率。

(2)回次進尺長度的影響因素：地層因素，即地層越破碎進尺長度越短；鉆探工藝因素，不同的工藝方法對回次進尺長度有不同影響，如沖擊回轉(zhuǎn)鉆進工藝在破碎地層鉆進中，與普通繩索取心工藝相比，更不易巖心遇堵，從而增大進尺長度；設(shè)備因素，傳統(tǒng)的立軸式鉆機，每給進一定長度后都需要倒桿，在此操作過程中，鉆柱懸吊，易發(fā)生巖心堵塞，動力頭式、頂驅(qū)式鉆機等新型鉆機避免了頻繁倒桿，降低了巖心堵塞的概率，而且新型鉆機給進更加均勻可控，也是提高回次進尺長度的因素；人為因素，不當(dāng)違規(guī)的操作會引起多種問題，如倒桿時操作不當(dāng)易造成巖心堵塞[7-8]。

圖4CSDP-02井不同井段回次進尺長度占比分析

Fig.4Percentage analysis of each footage per run of Well CSDP-02

(3)從各井段的回次進尺情況看，0～154.74、154.74～654.91 m井段一般回次(0.5 m

5 結(jié)論

通過全體施工及科研人員的努力，中國東部海區(qū)科學(xué)鉆探工程CSDP-02井歷時522 d，順利鉆進至2843.18 m，達到了地質(zhì)目的終孔。通過該井得出以下幾點結(jié)論及建議：

(1)海上深孔鉆探鉆孔安全直接影響施工效率，通過海水沖洗液體系的研究及應(yīng)用，可有效的預(yù)防孔內(nèi)事故的發(fā)生，進而提高鉆探效率[9-11]；

(2)回次進尺長短直接影響鉆探效率，通過改變?nèi)⌒你@具(如加長內(nèi)管、采用底噴鉆頭等)、改進鉆進工藝、采用合理的鉆探設(shè)備，嚴(yán)格施工人員規(guī)范操作等措施，能大大提高鉆探效率；

(3)海上深井鉆探受天氣因素影響較大，為了提高臺月效率，要做好充分的后勤保障工作；

(4)更好地了解風(fēng)浪級別對鉆探平臺安全的影響，爭取準(zhǔn)確搞好海上風(fēng)浪預(yù)防工作，盡可能避免不必要撤離、停待，可以大大提高生產(chǎn)效率。