賀津波 李家華 劉剛 付向東 劉占勝

摘要：為了解決易塌井區(qū)不易成井的問題，在了解跟管鉆進(jìn)技術(shù)的主要類型和工作原理后，將偏心跟管鉆井技術(shù)應(yīng)用到200H機(jī)械化鉆機(jī)上。通過(guò)在不同地形的實(shí)踐，確認(rèn)該地區(qū)的成井率達(dá)到了100%。

關(guān)鍵詞：跟管鉆進(jìn);易塌井區(qū);成井率;機(jī)械化鉆機(jī)

前言

塔里木探區(qū)的河道及河床區(qū)等易塌井區(qū)，地下有含水層，并伴有流沙的松散地層。在該區(qū)域進(jìn)行勘探鉆井作業(yè)時(shí)，使用的是200H機(jī)械化鉆機(jī)。其工作原理是通過(guò)空壓機(jī)提供壓縮氣體，在沖擊器和鉆機(jī)扭矩作用下鉆井成孔。在作業(yè)中，一提鉆就會(huì)塌井，導(dǎo)致難以成井。根據(jù)成孔需求，將跟管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械化鉆機(jī)上，在不同的地形進(jìn)行實(shí)踐，達(dá)到護(hù)井目的，提高易塌井區(qū)的成井率。

1跟管鉆進(jìn)技術(shù)的概述

跟管鉆進(jìn)技術(shù)是以壓縮空氣作為動(dòng)力，跟管鉆具在沖擊器和鉆機(jī)扭矩作用下進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)并實(shí)現(xiàn)同步跟進(jìn)套管，終孔后跟管鉆具從套管中提出，套管用于護(hù)壁的一種鉆進(jìn)技術(shù)。

2偏心跟管鉆進(jìn)的工作原理

正常鉆進(jìn)時(shí)，通過(guò)沖擊器的振動(dòng)沖擊作用，帶動(dòng)偏心跟管鉆具（見圖1）進(jìn)行鉆孔，鉆進(jìn)時(shí)由于離心力及摩擦力的作用，偏心鉆具朝外偏出從而達(dá)到擴(kuò)大孔徑的目的，再通過(guò)沖擊管靴帶動(dòng)套管跟進(jìn)，鉆孔產(chǎn)生的巖粉通過(guò)鉆桿與套管間的空間被吹出孔外。鉆孔結(jié)束后，通過(guò)反轉(zhuǎn)，使偏心鉆具收攏提出套管，套管留在孔內(nèi)護(hù)壁而成孔。偏心跟管鉆進(jìn)宜在孔深40m以內(nèi)且地層中無(wú)較多較大的孤石時(shí)采用，采用中風(fēng)壓沖擊器。

根據(jù)井深12m的要求，以及鉆機(jī)的空壓機(jī)參數(shù)產(chǎn)氣量12.5m3，額定壓力0.8MPa，屬于中風(fēng)壓的范圍。因此，我們采用偏心跟管鉆進(jìn)的方式。

3偏心跟管鉆機(jī)技術(shù)在機(jī)械化鉆機(jī)的實(shí)踐

3.1作業(yè)流程的制定

結(jié)合新疆地區(qū)對(duì)炸藥管理的要求，實(shí)行批量下炸藥作業(yè)，制定了相應(yīng)作業(yè)流程：當(dāng)套管下到合適的位置時(shí)，將鉆具從套管內(nèi)徑中提出，而套管則留在孔內(nèi)保護(hù)孔壁，再下入PVC管子，拔出套管，達(dá)成護(hù)井的目的，最后再根據(jù)任務(wù)需求統(tǒng)一下置炸藥?？碧阶鳂I(yè)用的炸藥外徑為60mm，選用外徑為75mm，壁厚5mm的PVC管。

3.2偏心跟管鉆具的選型

跟管鉆具選用外徑為108mm、壁厚4.5mm的套管。鑒于井較淺，從成本上考慮，采用R780材質(zhì)。選用108偏心釬頭匹配90沖擊器，以及外徑為108mm、內(nèi)孔直徑為87mm的管靴。

3.3拔管裝置的設(shè)計(jì)

作業(yè)中由于套管與井壁結(jié)合緊密，摩擦阻力大，跟管鉆進(jìn)技術(shù)都是在專用設(shè)備上應(yīng)用，其設(shè)備的設(shè)計(jì)需求都是能夠滿足跟管鉆進(jìn)的使用需求，有足夠的扭矩和提升力。而機(jī)械化鉆機(jī)的提升力較小，僅為35kN，直接拔套管有些困難，需要配套的拔管裝置鋪助。

3.3.1沖擊器拔管裝置

根據(jù)沖擊器的工作原理，在沖擊器接近減釬頭端放入約5cm厚的圓柱體金屬墊塊，縮小釬頭與沖擊器的距離。使用時(shí)，把管靴（內(nèi)孔直徑87mm）套到普通釬頭上，用管靴與套管連接，利用沖擊器的作用力與反作用力邊振邊拔，使得套管與井壁的配合逐漸松動(dòng)，從而解決機(jī)械化鉆機(jī)提升力不足的問題。該工具適用于深度為12m左右的的成孔。

3.3.2液壓油缸拔管裝置

液壓油缸拔管裝置由兩個(gè)雙向液壓油缸、底座、卡座四大部分組成，用高壓液壓膠管相互連接而成。其中雙向液壓油缸是通過(guò)機(jī)械化鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)提供壓力油，單個(gè)油缸推力為80kN，兩個(gè)即為160kN?？ㄗ前喂苎b置的抱緊裝置，由內(nèi)卡和外卡組成。內(nèi)卡可根據(jù)套管的不同規(guī)格設(shè)計(jì)，呈錐形，平均切割成三份，使用其中的兩份完成套管的夾持。該工具可用于套管卡住拔不出來(lái)的情況。

4跟管鉆進(jìn)技術(shù)在200H機(jī)械化鉆機(jī)的應(yīng)用

易塌井區(qū)的地下結(jié)構(gòu)不一樣，使用200H機(jī)械化跟管鉆機(jī)的作業(yè)方式也就不同，取得的效果也不一樣。

4.1下部松散地形，中上部礫石地形的應(yīng)用

在此地形中，采用全跟管的方式，井深12m，沖擊器與偏心鉆頭配合方式成孔、下套管同步進(jìn)行，鉆機(jī)速度較快，結(jié)合兩種拔管裝置，拔管效果好，平均2.5個(gè)小時(shí)可以完成一口井。

4.2上部松散地層，中下部淤泥地形的應(yīng)用

在此地形中，一開始采用全跟管的方式，下入12m深套管，套管鉆進(jìn)速度較快，但是在拔套管過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)由于淤泥的附著力極強(qiáng)，導(dǎo)致拔管速度極慢，需要3個(gè)小時(shí)，時(shí)間太長(zhǎng)?？紤]到上部松散地層離井口3米左右，僅下一根4.5m套管，既可起到護(hù)井的作用，又能減少套管與淤泥的接觸面積，降低摩擦力，鉆機(jī)可以輕松拔出套管;對(duì)于淤泥地形，沖擊器與普通鉆頭成井作業(yè)效率不高，將三葉刮刀鉆頭與山地鉆桿配合應(yīng)用到機(jī)械化鉆機(jī)上，進(jìn)行鉆井作業(yè)。通過(guò)使用，在該地形成孔效率由全套管作業(yè)的4個(gè)小時(shí)，變?yōu)?個(gè)小時(shí)，效率提高了4倍，且減少了跟管配件的損耗。

目前，跟管鉆進(jìn)技術(shù)已經(jīng)在塔里木物探處247隊(duì)、2170隊(duì)、2222隊(duì)的項(xiàng)目上得到了成功的應(yīng)用，使該區(qū)域易塌井區(qū)的鉆井實(shí)現(xiàn)了由成不了井，到成井率100%。

5總結(jié)

跟管鉆進(jìn)技術(shù)在機(jī)械化鉆機(jī)的應(yīng)用，徹底解決了河床、河套區(qū)易塌井區(qū)難以成井的問題，保障了項(xiàng)目的生產(chǎn)。

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