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2021-04-03 00:26:01劉中文霍燚
工程技術(shù)與管理 2021年21期
劉中文 霍燚
吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所，中國(guó)·吉林 長(zhǎng)春 136000
1 引言
該井位于中國(guó)X 省X 市城區(qū)，鉆井性質(zhì)為探采結(jié)合井，目的層為泉頭組，穿過(guò)花崗巖50m 終孔完鉆。井型：直井，設(shè)計(jì)井深2225m，實(shí)際完鉆井深2090m；井身質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
2 預(yù)測(cè)地層
本井鉆遇層位：白堊紀(jì)自新到老如下：
嫩江組三段：巖性為深灰色泥巖，灰色粉砂質(zhì)泥巖組成不等厚互層，頂部為一層灰色泥質(zhì)粉砂巖。與下伏地層呈整合接觸。
嫩江組二段：巖性以深灰色泥巖為主，夾灰色粉砂質(zhì)泥巖，底部為一層灰黑色油頁(yè)巖。與下伏地層呈整合接觸。
嫩江組一段：巖性以灰黑色泥巖為主，夾灰黑色油頁(yè)巖，綠灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖各一層。與下伏地層呈整合接觸。
姚家組二加三段：巖性為棕紅色泥巖，頂部為一層綠灰色粉砂質(zhì)泥巖，底部為一層灰色粉砂質(zhì)泥巖。與下伏地層呈整合接觸。
姚家組一段：巖性為大段棕紅色泥巖，底部為一層灰色粉砂質(zhì)泥巖。與下伏地層呈整合接觸。
青山口組二加三段：巖性為棕紅、深灰色泥巖，灰色粉砂質(zhì)泥巖組成不等厚互層，夾一層灰色泥巖。與下伏地層呈整合接觸。
青山口組一段：巖性為兩層灰黑色泥巖，夾一層褐灰色油頁(yè)巖。與下伏地層呈整合接觸。
泉頭組四段：巖性為紫紅色泥巖，灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖組成不等厚互層。與下伏地層呈整合接觸。
泉頭組三段：上部厚層塊狀暗紫色泥巖、灰綠色泥巖與灰綠色粉砂巖、灰白色細(xì)砂巖互層。下部砂巖較發(fā)育。與下伏地層呈整合接觸。
泉頭組二段：厚層暗紫色泥巖、灰綠色泥巖與灰白色、灰色粉砂巖、細(xì)砂巖互層。與下伏地層呈整合接觸。
泉頭組一段：暗紫色厚層塊狀泥巖，灰綠色泥巖與灰白色、灰棕色粉砂巖、細(xì)粉砂巖互層。砂巖發(fā)育。與下伏地層呈整合接觸。
登樓庫(kù)組：暗紫色厚塊狀泥巖，灰綠色泥巖與灰白色，灰棕色粉砂巖，細(xì)砂巖互層。砂巖發(fā)育。
基底：肉紅色花崗巖，上部有淺變質(zhì)現(xiàn)象，主要成分以石英長(zhǎng)石為主，含黑云母?；◢弾r結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。
該區(qū)主要目的層段泉頭組，主要以河流沉積為主，砂體條帶狀發(fā)育，儲(chǔ)層縱向、橫向變化快，鉆遇地層造漿嚴(yán)重、易崩塌有掉塊現(xiàn)象，儲(chǔ)層成巖相對(duì)較好。
根據(jù)上訴地質(zhì)資及資料的相應(yīng)了解，我們?cè)诟鞣矫嬉沧隽顺浞譁?zhǔn)備工作，堅(jiān)持穩(wěn)中求快的原則，探索該地區(qū)地層情況，同時(shí)吸取其他井隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)確保本井的順利施工。
3 成井技術(shù)總結(jié)
3.1 鉆頭選型、鉆具結(jié)構(gòu)及鉆井參數(shù)
①根據(jù)地質(zhì)分層一開鉆進(jìn)使用∮410mmPDC 鉆頭，用∮203mm 鉆鋌3 根+∮178mm 鉆鋌6 根+，∮165mm鉆鋌6 根+∮127mm 鉆桿。鉆井參數(shù)采用大排量（35L/s以上）、小鉆壓（不超過(guò)20kN）、一檔（轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速：58r/min）順利鉆完一開井深450.5m，并下入∮273.1mm 表層套管450.0m。根據(jù)一開完鉆分析本井表層適合PDC 鉆頭鉆進(jìn)，鉆井參數(shù)合理。
②二開一開始使用∮241.3mmPDC 鉆頭，鉆具結(jié)構(gòu)使用防斜打直塔式鉆具結(jié)構(gòu)，使用6 根∮177.8mm 鉆鋌，∮165mm 鉆鋌6 根，鉆井參數(shù)采用轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速：58r/min）、大排量（排量：32L/s 以上），嚴(yán)格控制鉆壓在10～20kN 以內(nèi)，為控制上部地層縮徑和環(huán)空堵塞，鉆井措施采用打一劃二的技術(shù)措施，并且每鉆進(jìn)200m 左右短起下拉井壁，保證井下安全。為了保證井身質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，上部地層大段泥巖進(jìn)尺較快井段盡量采用吊打鉆壓（20kN），并且堅(jiān)持定點(diǎn)短起下鉆，使井身質(zhì)量在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。鉆至井深2041m 進(jìn)入花崗巖地層，井深2090m 時(shí)地質(zhì)通知完鉆，完鉆井深2090m。
3.2 鉆井液選擇
①鉆井液一開我們采用低固相聚合物鉆井液，一開較松軟，鉆速快、井徑大，造漿嚴(yán)重，鉆屑攜帶困難，要保證巖屑迅速在地面固控設(shè)施分離、清除、沉淀。配制要以膨潤(rùn)土、碳酸鈉為主材料，配制成45s 黏度泥漿，根據(jù)鉆進(jìn)時(shí)孔內(nèi)實(shí)際情況，不斷補(bǔ)充處理劑，保障鉆井液性能具有較強(qiáng)的攜帶和懸浮巖屑的能力，使用此鉆井液鉆時(shí)較快，并且井下安全，所以順利地完成了一開鉆進(jìn)，表層套管順利下入目的層位。
②二開鉆井液，隨著鉆孔深度的增加，地層壓力、溫度增高，破壞鉆井液性能的穩(wěn)定，鉆進(jìn)時(shí)可能遇到崩塌、掉塊、漏失、縮徑、水敏膨脹等地層情況，鉆井液配制要以抗高溫高壓聚合物為主，保持低粘、低切力、平衡地層壓力密度和低固相含量，流動(dòng)性好，實(shí)現(xiàn)紊流攜帶巖屑，清潔鉆頭泥包，克服阻卡提高鉆速，用好鉆井液處理固相設(shè)備，清除有害固相，使鉆井液有較強(qiáng)的護(hù)壁性、抑制性、低濾失性，具有良好的泥餅質(zhì)量，泥餅薄而堅(jiān)韌，較好顯示出了低固相聚合物的優(yōu)點(diǎn)。固相含量控制在10%，鉆井液性能參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，上部地層密度控制在1.10～1.15g/cm3，黏度50～60s。采用PDC 大排量底鉆壓，二開鉆進(jìn)200m 測(cè)斜一次，不成功及時(shí)補(bǔ)測(cè)，確保井身質(zhì)量。用固控設(shè)備控制好鉆井液固體含量，使鉆井液有較強(qiáng)的抑制性，低濾失性及良好的泥餅質(zhì)量，失水降到5mL，泥餅0.4mm，以滿足地層的需要[1]。
3.3 破壁
本井完鉆測(cè)井后，根據(jù)甲方要求下鋼刷刷洗井壁和降低泥漿黏度，目的破碎刷洗井壁提高出水量。測(cè)井后下用鋼絲繩和127 鉆桿制作的鋼刷外徑265mm，長(zhǎng)度9m 的鋼刷.下至井底后降低泥漿黏度至30s，然后起鉆以測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)為準(zhǔn)計(jì)算鋼刷在水層位置反復(fù)刷洗三至四次[2]。
3.4 下套管
井管下入長(zhǎng)度按實(shí)際井深減去一開套管長(zhǎng)度加上兩層井管設(shè)計(jì)的重疊長(zhǎng)度，生產(chǎn)井管與泵室井管重疊上部接反絲接頭，下部加工一個(gè)能上返循環(huán)液三個(gè)均勻水槽扶正器，重疊以下也分段加入使套管居中的燈籠式扶正器每25m一個(gè)，起到固井時(shí)水泥漿在井管與孔壁環(huán)空間隙均勻，保證固井質(zhì)量。生產(chǎn)濾水管對(duì)應(yīng)測(cè)井解釋成果含水層下入。濾水管孔隙率應(yīng)介于15%～20%，孔徑介于10～12mm。
3.5 固井
固井為了有效隔開冷熱層，同時(shí)非熱儲(chǔ)層的冷水必須相互隔開以免串通污染，固井前對(duì)泥漿性能做適當(dāng)調(diào)整，固井采用G 級(jí)油井水泥，油井水泥的物理性能抽檢要符合ADI 標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)固井采用專業(yè)固井車固井，采用正常連續(xù)頂替法注入水泥漿[3]。
一開泵室套管固井水泥漿返至地面，固井結(jié)束時(shí)井口上返水泥漿密度在1.75～1.85g/cm3之間，固井結(jié)束后要侯凝48h，對(duì)套管進(jìn)行密封式試壓，使用8～10MPa，30min 壓降不大于0.5MPa，否則進(jìn)行二次補(bǔ)充固井，固井水泥從井底返至兩層套管重疊部分以上，固井結(jié)束后48h 對(duì)套管進(jìn)行試壓，使用10～20MPa，30min 壓降不大于0.5MPa，保證固井位置以上與下部熱儲(chǔ)層有效隔離[4]。
3.6 洗井
3.6.1 采用高壓噴射洗井
噴頭側(cè)面采用Φ10mm×9 噴嘴。用該噴嘴由下至上按每小時(shí)10m 的速度對(duì)所有濾水管部位進(jìn)行橫向高壓噴射沖洗，主要含水層段要增加噴射次數(shù)。擬定噴射壓力12～15MPa。上述完成后進(jìn)行換漿、透孔，保證井內(nèi)無(wú)阻礙。
3.6.2 空壓機(jī)負(fù)壓洗井
用大風(fēng)量高壓空壓機(jī)送風(fēng)洗井，送風(fēng)分600m、900m深度多次進(jìn)行，使井內(nèi)產(chǎn)生高負(fù)壓，形成人工井噴，每段不少于5 次。負(fù)壓洗井后，用水泵抽水洗井，先用振蕩抽水，每抽水2h 停止30min，將井內(nèi)受到影響的水全部抽出，之后連續(xù)抽水不少于48h。達(dá)到水清砂凈。含沙量低于1/20 萬(wàn)[5]。
4 結(jié)語(yǔ)
該井是筆者與同事們?cè)谠摰貐^(qū)打的第一口井，在探索中尋找經(jīng)驗(yàn)，有許多做的不足之處，在今后的工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，努力學(xué)習(xí)，逐步提高鉆進(jìn)速度，在安全的基礎(chǔ)上快速鉆井，多打優(yōu)質(zhì)高效井，為地礦事業(yè)做出更多的貢獻(xiàn)。
劉中文 霍燚
吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所，中國(guó)·吉林 長(zhǎng)春 136000
1 引言
該井位于中國(guó)X 省X 市城區(qū)，鉆井性質(zhì)為探采結(jié)合井，目的層為泉頭組，穿過(guò)花崗巖50m 終孔完鉆。井型：直井，設(shè)計(jì)井深2225m，實(shí)際完鉆井深2090m；井身質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
2 預(yù)測(cè)地層
本井鉆遇層位：白堊紀(jì)自新到老如下：
嫩江組三段：巖性為深灰色泥巖，灰色粉砂質(zhì)泥巖組成不等厚互層，頂部為一層灰色泥質(zhì)粉砂巖。與下伏地層呈整合接觸。
嫩江組二段：巖性以深灰色泥巖為主，夾灰色粉砂質(zhì)泥巖，底部為一層灰黑色油頁(yè)巖。與下伏地層呈整合接觸。
嫩江組一段：巖性以灰黑色泥巖為主，夾灰黑色油頁(yè)巖，綠灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖各一層。與下伏地層呈整合接觸。
姚家組二加三段：巖性為棕紅色泥巖，頂部為一層綠灰色粉砂質(zhì)泥巖，底部為一層灰色粉砂質(zhì)泥巖。與下伏地層呈整合接觸。
姚家組一段：巖性為大段棕紅色泥巖，底部為一層灰色粉砂質(zhì)泥巖。與下伏地層呈整合接觸。
青山口組二加三段：巖性為棕紅、深灰色泥巖，灰色粉砂質(zhì)泥巖組成不等厚互層，夾一層灰色泥巖。與下伏地層呈整合接觸。
青山口組一段：巖性為兩層灰黑色泥巖，夾一層褐灰色油頁(yè)巖。與下伏地層呈整合接觸。
泉頭組四段：巖性為紫紅色泥巖，灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖組成不等厚互層。與下伏地層呈整合接觸。
泉頭組三段：上部厚層塊狀暗紫色泥巖、灰綠色泥巖與灰綠色粉砂巖、灰白色細(xì)砂巖互層。下部砂巖較發(fā)育。與下伏地層呈整合接觸。
泉頭組二段：厚層暗紫色泥巖、灰綠色泥巖與灰白色、灰色粉砂巖、細(xì)砂巖互層。與下伏地層呈整合接觸。
泉頭組一段：暗紫色厚層塊狀泥巖，灰綠色泥巖與灰白色、灰棕色粉砂巖、細(xì)粉砂巖互層。砂巖發(fā)育。與下伏地層呈整合接觸。
登樓庫(kù)組：暗紫色厚塊狀泥巖，灰綠色泥巖與灰白色，灰棕色粉砂巖，細(xì)砂巖互層。砂巖發(fā)育。
基底：肉紅色花崗巖，上部有淺變質(zhì)現(xiàn)象，主要成分以石英長(zhǎng)石為主，含黑云母?；◢弾r結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。
該區(qū)主要目的層段泉頭組，主要以河流沉積為主，砂體條帶狀發(fā)育，儲(chǔ)層縱向、橫向變化快，鉆遇地層造漿嚴(yán)重、易崩塌有掉塊現(xiàn)象，儲(chǔ)層成巖相對(duì)較好。
根據(jù)上訴地質(zhì)資及資料的相應(yīng)了解，我們?cè)诟鞣矫嬉沧隽顺浞譁?zhǔn)備工作，堅(jiān)持穩(wěn)中求快的原則，探索該地區(qū)地層情況，同時(shí)吸取其他井隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)確保本井的順利施工。
3 成井技術(shù)總結(jié)
3.1 鉆頭選型、鉆具結(jié)構(gòu)及鉆井參數(shù)
①根據(jù)地質(zhì)分層一開鉆進(jìn)使用∮410mmPDC 鉆頭，用∮203mm 鉆鋌3 根+∮178mm 鉆鋌6 根+，∮165mm鉆鋌6 根+∮127mm 鉆桿。鉆井參數(shù)采用大排量（35L/s以上）、小鉆壓（不超過(guò)20kN）、一檔（轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速：58r/min）順利鉆完一開井深450.5m，并下入∮273.1mm 表層套管450.0m。根據(jù)一開完鉆分析本井表層適合PDC 鉆頭鉆進(jìn)，鉆井參數(shù)合理。
②二開一開始使用∮241.3mmPDC 鉆頭，鉆具結(jié)構(gòu)使用防斜打直塔式鉆具結(jié)構(gòu)，使用6 根∮177.8mm 鉆鋌，∮165mm 鉆鋌6 根，鉆井參數(shù)采用轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速：58r/min）、大排量（排量：32L/s 以上），嚴(yán)格控制鉆壓在10～20kN 以內(nèi)，為控制上部地層縮徑和環(huán)空堵塞，鉆井措施采用打一劃二的技術(shù)措施，并且每鉆進(jìn)200m 左右短起下拉井壁，保證井下安全。為了保證井身質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，上部地層大段泥巖進(jìn)尺較快井段盡量采用吊打鉆壓（20kN），并且堅(jiān)持定點(diǎn)短起下鉆，使井身質(zhì)量在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。鉆至井深2041m 進(jìn)入花崗巖地層，井深2090m 時(shí)地質(zhì)通知完鉆，完鉆井深2090m。
3.2 鉆井液選擇
①鉆井液一開我們采用低固相聚合物鉆井液，一開較松軟，鉆速快、井徑大，造漿嚴(yán)重，鉆屑攜帶困難，要保證巖屑迅速在地面固控設(shè)施分離、清除、沉淀。配制要以膨潤(rùn)土、碳酸鈉為主材料，配制成45s 黏度泥漿，根據(jù)鉆進(jìn)時(shí)孔內(nèi)實(shí)際情況，不斷補(bǔ)充處理劑，保障鉆井液性能具有較強(qiáng)的攜帶和懸浮巖屑的能力，使用此鉆井液鉆時(shí)較快，并且井下安全，所以順利地完成了一開鉆進(jìn)，表層套管順利下入目的層位。
②二開鉆井液，隨著鉆孔深度的增加，地層壓力、溫度增高，破壞鉆井液性能的穩(wěn)定，鉆進(jìn)時(shí)可能遇到崩塌、掉塊、漏失、縮徑、水敏膨脹等地層情況，鉆井液配制要以抗高溫高壓聚合物為主，保持低粘、低切力、平衡地層壓力密度和低固相含量，流動(dòng)性好，實(shí)現(xiàn)紊流攜帶巖屑，清潔鉆頭泥包，克服阻卡提高鉆速，用好鉆井液處理固相設(shè)備，清除有害固相，使鉆井液有較強(qiáng)的護(hù)壁性、抑制性、低濾失性，具有良好的泥餅質(zhì)量，泥餅薄而堅(jiān)韌，較好顯示出了低固相聚合物的優(yōu)點(diǎn)。固相含量控制在10%，鉆井液性能參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，上部地層密度控制在1.10～1.15g/cm3，黏度50～60s。采用PDC 大排量底鉆壓，二開鉆進(jìn)200m 測(cè)斜一次，不成功及時(shí)補(bǔ)測(cè)，確保井身質(zhì)量。用固控設(shè)備控制好鉆井液固體含量，使鉆井液有較強(qiáng)的抑制性，低濾失性及良好的泥餅質(zhì)量，失水降到5mL，泥餅0.4mm，以滿足地層的需要[1]。
3.3 破壁
本井完鉆測(cè)井后，根據(jù)甲方要求下鋼刷刷洗井壁和降低泥漿黏度，目的破碎刷洗井壁提高出水量。測(cè)井后下用鋼絲繩和127 鉆桿制作的鋼刷外徑265mm，長(zhǎng)度9m 的鋼刷.下至井底后降低泥漿黏度至30s，然后起鉆以測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)為準(zhǔn)計(jì)算鋼刷在水層位置反復(fù)刷洗三至四次[2]。
3.4 下套管
井管下入長(zhǎng)度按實(shí)際井深減去一開套管長(zhǎng)度加上兩層井管設(shè)計(jì)的重疊長(zhǎng)度，生產(chǎn)井管與泵室井管重疊上部接反絲接頭，下部加工一個(gè)能上返循環(huán)液三個(gè)均勻水槽扶正器，重疊以下也分段加入使套管居中的燈籠式扶正器每25m一個(gè)，起到固井時(shí)水泥漿在井管與孔壁環(huán)空間隙均勻，保證固井質(zhì)量。生產(chǎn)濾水管對(duì)應(yīng)測(cè)井解釋成果含水層下入。濾水管孔隙率應(yīng)介于15%～20%，孔徑介于10～12mm。
3.5 固井
固井為了有效隔開冷熱層，同時(shí)非熱儲(chǔ)層的冷水必須相互隔開以免串通污染，固井前對(duì)泥漿性能做適當(dāng)調(diào)整，固井采用G 級(jí)油井水泥，油井水泥的物理性能抽檢要符合ADI 標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)固井采用專業(yè)固井車固井，采用正常連續(xù)頂替法注入水泥漿[3]。
一開泵室套管固井水泥漿返至地面，固井結(jié)束時(shí)井口上返水泥漿密度在1.75～1.85g/cm3之間，固井結(jié)束后要侯凝48h，對(duì)套管進(jìn)行密封式試壓，使用8～10MPa，30min 壓降不大于0.5MPa，否則進(jìn)行二次補(bǔ)充固井，固井水泥從井底返至兩層套管重疊部分以上，固井結(jié)束后48h 對(duì)套管進(jìn)行試壓，使用10～20MPa，30min 壓降不大于0.5MPa，保證固井位置以上與下部熱儲(chǔ)層有效隔離[4]。
3.6 洗井
3.6.1 采用高壓噴射洗井
噴頭側(cè)面采用Φ10mm×9 噴嘴。用該噴嘴由下至上按每小時(shí)10m 的速度對(duì)所有濾水管部位進(jìn)行橫向高壓噴射沖洗，主要含水層段要增加噴射次數(shù)。擬定噴射壓力12～15MPa。上述完成后進(jìn)行換漿、透孔，保證井內(nèi)無(wú)阻礙。
3.6.2 空壓機(jī)負(fù)壓洗井
用大風(fēng)量高壓空壓機(jī)送風(fēng)洗井，送風(fēng)分600m、900m深度多次進(jìn)行，使井內(nèi)產(chǎn)生高負(fù)壓，形成人工井噴，每段不少于5 次。負(fù)壓洗井后，用水泵抽水洗井，先用振蕩抽水，每抽水2h 停止30min，將井內(nèi)受到影響的水全部抽出，之后連續(xù)抽水不少于48h。達(dá)到水清砂凈。含沙量低于1/20 萬(wàn)[5]。
4 結(jié)語(yǔ)
該井是筆者與同事們?cè)谠摰貐^(qū)打的第一口井，在探索中尋找經(jīng)驗(yàn)，有許多做的不足之處，在今后的工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，努力學(xué)習(xí)，逐步提高鉆進(jìn)速度，在安全的基礎(chǔ)上快速鉆井，多打優(yōu)質(zhì)高效井，為地礦事業(yè)做出更多的貢獻(xiàn)。
