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        參數(shù)井鉆探施工技術(shù)探討

        2021-12-23 23:18:37鄧拓
        科學(xué)與信息化 2021年2期
        關(guān)鍵詞:施工

        鄧拓

        湖南省煤田地質(zhì)局第一勘探隊 湖南 衡陽 421800

        1 鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計

        根據(jù)參數(shù)井鉆探工程技術(shù)要求、單孔孔深、終孔井徑及每個鉆孔所處區(qū)域地層條件、鉆孔工藝技術(shù)特點,參考以往施工鉆孔井身結(jié)構(gòu),依據(jù)有利于安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、高效鉆井的原則,考慮現(xiàn)場實際施工需要進(jìn)行設(shè)計。施工鉆孔以繩索取心鉆進(jìn)為主,所以鉆孔結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡化,但應(yīng)為后續(xù)工作留有余地。每個鉆孔要根據(jù)開孔及鉆進(jìn)實際情況適當(dāng)調(diào)整鉆孔結(jié)構(gòu),但在調(diào)整前必須上報技術(shù)部[1]。

        本次研究的參數(shù)井設(shè)計孔深805~1545m,終孔井徑不小于準(zhǔn)96mm,目的層所需穿透的地層主要為灰?guī)r、砂巖和泥頁巖??傮w孔身結(jié)構(gòu)擬采用三開施工。

        (1)一開,用準(zhǔn)150mm普通合金鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)至較完整基巖30m左右,下入準(zhǔn)146×5.5mm井口管做一開固井,封隔地表水、松散黏土流沙、沙礫層、易垮塌層,套管底部做止水處理。(2)二開,用準(zhǔn)130mm普通金剛石取心鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)一段完整基巖,下入準(zhǔn)114×6.3mm技術(shù)套管做二開固井并做壓力檢查。(3)三開,用準(zhǔn)96mm繩索取心鉆具鉆進(jìn)至終孔。為了保證物探測井的需要,鉆孔終孔層位為目的層底界之下30m。

        2 鉆孔方法優(yōu)選

        根據(jù)施工區(qū)域的巖石地層情況,在能夠滿足地質(zhì)要求的前提下,鉆進(jìn)方法應(yīng)盡量選用先進(jìn)的施工工藝。因為繩索取心鉆進(jìn)屬滿眼鉆井工藝,鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀間隙小,鉆桿沒有外接箍,不易對鉆孔孔壁產(chǎn)生局部破壞性擾動,具有不易發(fā)生卡鉆和埋鉆事故、巖心采取率高、施工進(jìn)度快、成孔質(zhì)量高的工藝特點,是比較先進(jìn)的巖心鉆探施工工藝。

        (1)合金鉆進(jìn)。開孔覆蓋層及強(qiáng)風(fēng)化層采用普通硬質(zhì)合金鉆進(jìn),選用普通硬質(zhì)合金T313直鑲普通合金鉆頭單管取心鉆進(jìn)。

        (2)金剛石繩索取心鉆進(jìn)。將114mm×6.3mm技術(shù)套管下入孔內(nèi)固井后,全孔采用以繩索取心鉆進(jìn)工藝為主的鉆進(jìn)方法。繩索取心鉆具的技術(shù)要求:①當(dāng)內(nèi)管總成下到外管總成預(yù)定位置時,能即時發(fā)出到位信號,且內(nèi)、外管之間的相對位置能夠確定。在鉆進(jìn)過程中內(nèi)管不上竄、下滑;內(nèi)、外管之間能保證有良好的通水性;②鉆進(jìn)過程中巖心充滿內(nèi)管時,能及時向地表發(fā)出堵塞信號;③由于是雙管結(jié)構(gòu),應(yīng)保持內(nèi)、外管的同心度,以便使巖心順利進(jìn)入內(nèi)管。

        2.3 繩索取心鉆進(jìn)操作要領(lǐng)

        ①內(nèi)管投放:采用自由下落及卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩投放內(nèi)管;②鉆進(jìn):判斷內(nèi)管總成是否到位、判斷巖心是否堵塞時,注意觀察泵壓表及孔內(nèi)返液情況;③打撈內(nèi)管總成:由孔口投放打撈器。經(jīng)常檢查打撈鉤,防止脫落卡管[2]。

        3 沖洗液與護(hù)壁技術(shù)

        由于采用的是小口徑金剛石繩索取心鉆進(jìn)工藝,孔壁環(huán)狀間隙小,轉(zhuǎn)速高,故鉆井液的選擇應(yīng)根據(jù)繩索取心鉆進(jìn)特點、鉆孔深度、地層情況來合理選擇泥漿,要求沖洗液須具有良好的流動性、抑制性、排粉性、抗泥包性和潤滑性,并應(yīng)盡量減少固相含量,以減輕鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢現(xiàn)象。參數(shù)井主要鉆進(jìn)地層為粉砂質(zhì)頁巖、含炭質(zhì)頁巖及灰?guī)r等,鉆進(jìn)時,含炭質(zhì)頁巖地層比較容易吸水垮孔,影響正常鉆進(jìn),因此必須控制泥漿的失水量,以防止或減少吸水膨脹引起的孔壁垮塌。

        3.1 泥漿性能要求

        (1)泥漿(馬氏)漏斗黏度29~35s,比重1.02~1.05g/cm3,失水量控制在10mL以下,pH9~10。

        (2)各次開鉆后,正常井段每小時測量一次鉆井液密度和黏度,異常井段每0.5h測量一次鉆井液密度和黏度,每8h測量一次密度、黏度、含砂量、失水量、pH,遇井下復(fù)雜情況或有油氣顯示時要加密測量,并填入班報表。各鉆孔在施工過程中,應(yīng)根據(jù)鉆井實際情況,及時提出泥漿使用反饋意見,技術(shù)人員現(xiàn)場跟蹤,以調(diào)整泥漿配比參數(shù),進(jìn)一步指導(dǎo)后續(xù)鉆孔施工。

        (3)進(jìn)入泥頁巖層鉆進(jìn),必須強(qiáng)化泥漿防塌及防漏措施:

        ①提高泥漿濾液的抑制性,防止泥頁巖吸水膨脹;②使用多軟化點封堵材料,提高地層的承壓能力;③盡量降低泥漿的濾失量,形成良好的泥餅,減少引起泥頁巖水化的機(jī)會;④根據(jù)實際情況,選擇適當(dāng)?shù)哪酀{密度提供有效應(yīng)力支撐井壁;⑤盡可能減少起下鉆及開泵造成的壓力激動,減小鉆具對井壁撞擊,并采用合理流變參數(shù)和排量,避免水力沖蝕井壁。

        (4)鉆遇泥頁巖段時,井壁發(fā)生失穩(wěn)風(fēng)險大,重點是對鉆井液進(jìn)行精細(xì)操作,提高鉆井液的抑制封堵性,盡量減緩頁巖段失穩(wěn)程度,可采用以下的防塌處理措施:①提高鉆井液潤滑性能;②每鉆進(jìn)30~50m宜做短程起下;③鉆遇頁巖段出現(xiàn)憋卡鉆頭應(yīng)將鉆具提離井底,回轉(zhuǎn)循環(huán)觀察是否緩解。在其他措施無效的情況下,調(diào)整鉆井液密度,平衡地層應(yīng)力,直至滿足鉆井作業(yè)需要;④在遇阻卡井段循環(huán)排沙,使用不同密度、不同黏度的稠漿、低粘切漿、清掃漿交替排砂以清除巖屑床,保持井眼清潔[3]。

        4 封孔

        根據(jù)鉆探地質(zhì)設(shè)計技術(shù)要求,鉆孔鉆進(jìn)終孔并完成物探測井后,對鉆孔全孔段采用水泥封閉。

        4.1 鉆孔段的封閉

        首先對目的層及其底部進(jìn)行封閉。將繩取鉆桿下至離孔底1m左右位置,用清水通過泥漿泵壓水洗孔不小于60min,然后將鉆桿上提2m并連接泥漿泵,同時按0.5∶1的水灰比連續(xù)攪拌水泥漿。將攪拌好的水泥漿液通過泥漿泵送到孔底。

        4.2 井口埋設(shè)

        鉆孔封閉完成,井口水泥砂漿初凝后,在井口中心插入1準(zhǔn)12×1500mm的螺紋鋼筋,然后澆筑C20以上的混凝土作為井口標(biāo)志。井口標(biāo)志要求:長×寬為300mm×300mm的方形混凝土墩,高出地面100mm,頂面抹平。

        5 結(jié)束語

        綜上所述,參數(shù)井鉆探工程對獲取地質(zhì)參數(shù)、含氣性解析、錄井、測井等具有非常重要的作用。鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計、鉆進(jìn)方法選取、鉆頭及鉆進(jìn)參數(shù)選擇、封孔等鉆探技術(shù)的實施對參數(shù)井鉆探工程的質(zhì)量影響很大,必須加強(qiáng)研究,從而提高參數(shù)井鉆探施工的質(zhì)量。

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