張 強(qiáng)，戰(zhàn)啟帥，張文良，趙東生，李 森

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì)），山東 濟(jì)寧 272100）

0 引言

頁巖氣是指賦存于以富有機(jī)質(zhì)頁巖為主的儲集巖系中的非常規(guī)天然氣，是連續(xù)生成的生物化學(xué)成因氣、熱成因氣或二者的混合［1］。我國頁巖氣儲量豐富，頁巖氣地質(zhì)資源量為（80.45～144.5）×1012m3，技術(shù)可采資源量為（11.5～36.1）×1012m3，具有巨大的開發(fā)潛力［2］。

我國頁巖氣勘探開發(fā)起步較晚，但是經(jīng)過十多年的研究與發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模［3-4］。在頁巖氣有利目標(biāo)區(qū)的優(yōu)選和資源量評價(jià)上，需要通過實(shí)施大量的調(diào)查井獲取巖心實(shí)物資料來實(shí)現(xiàn)。目前，小口徑繩索取心鉆探技術(shù)以其較低的施工成本、較短的施工周期、較小的環(huán)境影響以及高效的取心技術(shù)，成為頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井的首選。小口徑繩索取心工藝主要應(yīng)用于地質(zhì)找礦，直接應(yīng)用于頁巖氣等能源勘探存在諸多不足和需要改進(jìn)之處，經(jīng)過科研工作者和生產(chǎn)一線人員共同努力，在短短幾年的時(shí)間里，已形成了一套完整的頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井施工工藝體系。

1 頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井施工難點(diǎn)

1.1 地質(zhì)條件復(fù)雜

根據(jù)沉積環(huán)境的不同，我國富有機(jī)質(zhì)頁巖劃分為海相頁巖、海陸交互相煤系炭質(zhì)頁巖、陸相頁巖3種基本類型。頁巖儲層的礦物組成主要為脆性礦物、粘土礦物和碳酸鹽礦物。脆性礦物常見石英、長石、云母、黃鐵礦等，其中石英含量一般高于30%；粘性礦物常見伊利石、蒙皂石、高嶺石等；碳酸鹽礦物常見方解石、白云石等［5-8］。

石英、長石等脆性礦物硬度較高，可鉆性差，對鉆頭、鉆具、鉆桿等研磨性較強(qiáng)，易造成器具磨損。伊利石、蒙皂石等粘性礦物含量較高的地層水敏性不穩(wěn)定，根據(jù)粘性礦物成分、含量的不同，在施工中常見吸水膨脹、吸水分散和吸水剝落，造成孔壁失穩(wěn)。碳酸鹽巖地層易發(fā)生溶蝕性孔洞，是井漏的主要外因。

另外有軟硬互層頻繁、地層傾角較大、節(jié)理裂隙發(fā)育等不良因素，均對頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井施工技術(shù)選擇及井身質(zhì)量控制造成極大的困難。

1.1.1 泥漿選型難

基于頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井鉆遇地層復(fù)雜多變的特性，泥漿在滿足攜帶巖粉、冷卻鉆頭等要求的同時(shí)，既要有較強(qiáng)的抑制性，又要達(dá)到封堵微裂隙的要求；既要考慮漏失，又要考慮涌水、逸氣。上述情況對泥漿體系的選擇和性能參數(shù)的維護(hù)帶來巨大的挑戰(zhàn)。尤其是在漏失層段，泥漿發(fā)揮不出攜帶巖粉的作用，極易發(fā)生埋鉆、燒鉆事故，有些井段甚至出現(xiàn)失返性漏失，導(dǎo)致無法通過泥漿獲取井下鉆進(jìn)信息，加大了復(fù)雜發(fā)生的概率。

同時(shí)繩索取心鉆探口徑小、環(huán)狀間隙小、泥漿壓力激動大，對泥漿質(zhì)量性能要求更高。

1.1.2 破碎地層取心困難

受構(gòu)造運(yùn)動的影響，泥頁巖節(jié)理、裂隙比較發(fā)育，相對較破碎不完整。取心過程中破碎的巖心容易卡堵脫落，造成巖心采取率低下，影響鉆進(jìn)效率。

1.1.3 井漏造成氣測錄井困難

在失返性漏失井段，由于沒有泥漿返出地面，無法進(jìn)行氣測錄井，使得地質(zhì)錄井資料不完整，不能及時(shí)對目的層含氣量情況作出準(zhǔn)確的判斷，無法滿足地質(zhì)綜合錄井的要求。

1.1.4 鉆孔彎曲度控制困難

地層軟硬互層頻繁，需要經(jīng)常更換鉆頭、取心內(nèi)管、取心卡簧，甚至是鉆具和鉆桿接箍。巖層的軟硬不均，鉆探設(shè)備和鉆進(jìn)參數(shù)的不統(tǒng)一性，導(dǎo)致進(jìn)尺忽快忽慢，孔斜難以控制，極易造成鉆桿折斷等井下事故。

1.1.5 井下復(fù)雜發(fā)生多，鉆進(jìn)效率低

復(fù)雜的地質(zhì)條件極易發(fā)生鉆孔坍塌、掉塊、縮徑、漏失等現(xiàn)象，從而造成卡鉆、埋鉆、燒鉆等井內(nèi)事故，工程風(fēng)險(xiǎn)較大。

就我單位近年來承擔(dān)施工的10余口頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井發(fā)生的井下復(fù)雜進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。從表1可以看出，頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井施工過程中極易發(fā)生井下復(fù)雜，其中以鉆桿折斷、井漏、埋鉆、掉塊最為常見，頻率最高（見圖1）。同時(shí)，復(fù)雜疊加也比較常見，單一復(fù)雜原因分析不正確、處理方法不當(dāng)、處理不迅速等，都極有可能造成次生復(fù)雜。因此，在地質(zhì)調(diào)查井施工中，往往井漏伴隨著燒鉆，井塌伴隨著埋鉆，掉塊伴隨著卡鉆與鉆桿折斷，鉆桿刺漏伴隨著埋鉆與鉆桿折斷，等等。以巴頁1井為例，在處理井漏過程中，就多次發(fā)生燒鉆、鉆桿折斷等次生復(fù)雜；遼凌地3井在處理井漏過程中，由于泥漿泵故障發(fā)生埋鉆等。

圖1 近年施工的頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井復(fù)雜情況發(fā)生頻次Fig.1 Occurrence frequency of incidents in recent shale gas geological survey wells

表1 近年施工的頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井復(fù)雜情況統(tǒng)計(jì)Table 1 Summary of downhole incidents in recent shale gas geological survey wells

1.2 質(zhì)量要求高，測試項(xiàng)目多

頁巖氣調(diào)查井在下套管及終孔前均需進(jìn)行測井工作，測井項(xiàng)目有電阻率測井、自然電位、陣列聲波、井徑、井斜、伽馬能譜、密度、中子、井溫、無鈾伽馬等［9］。為滿足測井儀器通過的需要，要求終孔直徑≮95 mm，限制了95 mm以下井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。同時(shí)多項(xiàng)測井項(xiàng)目使得測井時(shí)間較長，裸眼段長時(shí)間停待加大了孔壁坍塌等井下復(fù)雜情況發(fā)生的概率。

1.3 設(shè)備、器具等配套不完善

小口徑繩索取心鉆探在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井領(lǐng)域通過近10年的實(shí)踐應(yīng)用，展示了其巨大的適應(yīng)性與優(yōu)越性，但是在設(shè)備及配套器具方面也存在諸多不足和需要改進(jìn)之處［10］，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.3.1 鉆機(jī)卷揚(yáng)提升能力小，井內(nèi)復(fù)雜處理能力不足

頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井鉆井深度一般在1500～2000 m，少數(shù)鉆井深度＞2000 m。目前在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井中多采用XY系列立軸鉆機(jī)（XY-6B、XY-8、XY-8DB），該系列鉆機(jī)動力傳遞方式單一，頂升能力有限，處理事故能力不足（見表2）。

表2 XY系列鉆機(jī)主要性能參數(shù)Table 2 Main specification of XY series drills

1.3.2 鉆機(jī)與井控設(shè)備不匹配

考慮地層生烴生氣條件，在個(gè)別圈閉內(nèi)可能存在高壓地層，為了保證在發(fā)生井噴、井涌時(shí)能夠?qū)嵤┯行У木刈鳂I(yè)，頁巖氣調(diào)查井施工必須安裝井控設(shè)備。目前頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井采用立軸鉆機(jī)施工安裝井控裝置時(shí)，一般是對鉆機(jī)底座進(jìn)行改裝，形成二層臺，以滿足井控設(shè)備安裝的需要。施工中使用的防噴器借鑒于石油鉆井設(shè)備，將閘板防噴器通經(jīng)縮小以實(shí)現(xiàn)與小口徑鉆機(jī)的配合，壓力等級一般為21～35 MPa。由于是非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，改裝后的防噴器在管匯、旋塞閥、防噴單根等方面配套困難。同時(shí)受施工場地限制，井控設(shè)備的安裝與擺放距離等均不能滿足井控技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求［［11-12］。

1.3.3 鉆桿壁厚較薄，環(huán)狀間隙小

小口徑繩索取心鉆進(jìn)均采用薄壁鉆桿，該類鉆桿壁厚較?。ㄒ姳?），抗拉、抗扭性能受限。同時(shí)，繩索取心為“滿眼”鉆進(jìn)，回轉(zhuǎn)速度高，與孔壁巖石直接接觸，孔內(nèi)受力不勻，易發(fā)生偏磨，造成鉆桿刺漏、折斷等［13］。

表3 繩索取心鉆桿尺寸參數(shù)Table 3 Sizes of wire-line coring drill rods

繩索取心鉆具與井壁、內(nèi)管與外管之間環(huán)狀間隙均較?。ㄒ姳?），因此對泥漿的含砂量、泥餅厚度等性能參數(shù)有更高的要求。較小的環(huán)狀間隙限制了大泵量的使用，使得攜帶巖粉困難，尤其是深孔，泥漿上返阻力大，流速慢，極易在鉆桿內(nèi)壁形成泥垢，不利于內(nèi)管的投放與打撈［14-15］。

表4 常用鉆孔系列環(huán)狀間隙統(tǒng)計(jì)Table 4 Annular clearance of common size boreholes

較小的環(huán)狀間隙和較大的泵壓損失均不利于采用高效的鉆進(jìn)手段。

1.3.4 主要鉆探設(shè)備自動化程度低

目前我國繩索取心鉆探以立軸鉆機(jī)為主，立軸鉆機(jī)存在回次進(jìn)尺短、倒桿頻繁、送鉆精度低、多工藝適用性弱、安全性差、效率低、勞動強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。近年來，我國陸續(xù)研制出XY-8DB、XD-30DB和XD-40DB等一系列交流變頻電驅(qū)動巖心鉆機(jī)，自動化程度大大提高，但是跟國外相比仍存在較大的差距［16］。

2 頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井施工工藝

經(jīng)過近10年的適應(yīng)與發(fā)展，目前小口徑繩索取心鉆探已經(jīng)在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井施工領(lǐng)域形成一整套完整、成熟的施工工藝。

2.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

井身結(jié)構(gòu)是一口井的骨架、基礎(chǔ)，關(guān)系整口井的成井質(zhì)量和施工難易程度。合理設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)，能夠在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，減少或杜絕井下復(fù)雜的發(fā)生，提高鉆進(jìn)效率。

頁巖氣地質(zhì)調(diào)查工作通常處于地質(zhì)“盲區(qū)”，區(qū)域地質(zhì)資料較為模糊，預(yù)測地層與實(shí)鉆地層差異性較大。為保證施工的順利，通常對井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行保守設(shè)計(jì)。井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)預(yù)留一級口徑，以較大口徑開孔，小口徑繩索取心加速鉆進(jìn)，鉆遇復(fù)雜地層則擴(kuò)孔下套管，最大限度地發(fā)揮繩索取心鉆進(jìn)的優(yōu)勢。

目前比較成熟的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有2種，如圖2所示。

圖2（a）井身結(jié)構(gòu)（Ⅰ）開孔孔徑大，二開以淺環(huán)狀間隙較大，泵量和泥漿上返速度更有保證，有利于攜帶巖粉，穩(wěn)定孔壁；二開及二開以深取心工藝較為成熟，鉆進(jìn)速度快，巖心采取率高；?114 mm繩索取心鉆桿可以兼做套管，能夠確保準(zhǔn)確封隔事故井段。缺點(diǎn)是容易出現(xiàn)鉆孔偏斜、鉆桿折斷等，同時(shí)鉆擴(kuò)一體鉆頭切削面較大，鉆進(jìn)效率低。

圖2（b）井身結(jié)構(gòu)（Ⅱ）鉆進(jìn)口徑小，對地層的切削面小，鉆進(jìn)效率高；一開?130 mm口徑既可以采用單管提鉆取心，也可以采用鉆擴(kuò)一體鉆頭繩索取心鉆進(jìn)，工藝方法靈活多變；二開可以作為預(yù)留口徑，待鉆遇難以處理的復(fù)雜地層用以下套管封隔復(fù)雜井段；該工藝可以盡早進(jìn)入H95口徑，最大限度地發(fā)揮小口徑繩索取心鉆進(jìn)優(yōu)勢。缺點(diǎn)是口徑較小，應(yīng)對井下復(fù)雜情況的能力不足；套管與孔壁間隙較小，難以下入到預(yù)定位置。

圖2 常用井身結(jié)構(gòu)Fig.2 Common size borehole structure

2.2 合理配置鉆探設(shè)備

鉆探設(shè)備的性能直接影響鉆孔的施工效率、質(zhì)量、處理孔內(nèi)事故的能力等，合理選擇鉆探設(shè)備及其配套設(shè)施，使其滿足鉆進(jìn)深度、口徑以及其他地質(zhì)要求。頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井一般設(shè)計(jì)深度較大，孔內(nèi)情況復(fù)雜多變，井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，預(yù)測地層深度偏差較大，為達(dá)到施工目的常常需要增加孔深。因此，在設(shè)備選擇上建議“大馬拉小車”，即選用能力高一級別的相關(guān)設(shè)備，在輸出參數(shù)上留有余地，以應(yīng)對復(fù)雜的孔內(nèi)情況和孔深加深的可能［17-18］。根據(jù)設(shè)計(jì)深度的不同，對頁巖氣調(diào)查井鉆探設(shè)備優(yōu)選建議如表5所示。

表5 鉆機(jī)及配套設(shè)施優(yōu)化選擇推薦Table 5 Recommended selection of drills and supporting facilities

（1）在鉆機(jī)的選擇上，1000～1500 m一般選擇XY-6B、HXY-6型 鉆 機(jī)，1500 m以 深 選 擇XY-8、XY-8DB、HXY-8、HXY-9型鉆機(jī)，優(yōu)先選用自動化較高的鉆機(jī)，如XY-8DB、XDL-3000型鉆機(jī)。

（2）鉆塔方面主要選擇13、18、24 m三種類型，鉆塔高度越大，移擺立根長度越長，提鉆速度越快；天車負(fù)荷越大，事故處理能力越強(qiáng)。因此，在條件允許的情況下，應(yīng)當(dāng)盡可能選取大高度鉆塔。

（3）常用泥漿泵主要由BW-250、BW-300/16、BW-320型3種類型，實(shí)踐表明，BW-300/16型泥漿泵性能較為優(yōu)良，其變速箱單獨(dú)設(shè)置，與泵體齒輪分開，維修保養(yǎng)方便，而且是多擋變速，泵速和泵量調(diào)節(jié)范圍廣，泵壓比較穩(wěn)定，適合復(fù)雜地層。

2.3 取心工藝優(yōu)化

頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井取心宜采用以繩索取心鉆進(jìn)工藝為主、提鉆取心工藝為輔的施工技術(shù)。

（1）繩索取心鉆進(jìn)工藝在完整地層回次進(jìn)尺長，取心速度快、巖心采取率高。在破碎地層，回次進(jìn)尺短，巖心采取率低，需要頻繁提下內(nèi)管。因此在破碎層段采用提鉆取心，在穿過復(fù)雜井段后更換繩索取心，最大限度地保證巖心采取率和取心速度。

（2）嚴(yán)格執(zhí)行繩索取心鉆進(jìn)工藝操作流程，提高取心成功率。只有減少非必要提鉆次數(shù)，才能將繩索取心鉆進(jìn)優(yōu)勢最大化。其一，要根據(jù)鉆遇地層情況優(yōu)選取心鉆頭，在保證鉆進(jìn)效率的前提下，提高單個(gè)鉆頭的有效工作時(shí)間；其二，內(nèi)管入井前認(rèn)真檢查卡簧、單動裝置、緩沖裝置、打撈裝置等，避免因?yàn)閮?nèi)管問題提鉆；其三，嚴(yán)禁用鐵錘敲打巖心管，輕拿慢放，選用內(nèi)壁鍍鉻處理的內(nèi)管，提高取心成功率。

（3）加長取心鉆具，減少輔助時(shí)間。打撈內(nèi)管取心操作的時(shí)間占比隨著井深的增加越來越大，1500 m以深單井取心操作時(shí)間占比在10%～20%。根據(jù)地層的完整情況，優(yōu)化配備和選取不同規(guī)格長度的取心鉆具，例如在地層完整井段，將取心鉆具長度由3 m增加至4.5 m，甚至6 m，可以大大減少取心操作的時(shí)間。

2.4 優(yōu)選泥漿體系

繩索取心鉆進(jìn)工藝受限于小口徑、小間隙的特點(diǎn)，泥漿體系的選用要滿足攜帶巖粉、冷卻鉆頭、潤滑鉆具、穩(wěn)定孔壁的要求，具有低粘度、低密度、低固相的特點(diǎn)。施工過程中，泥漿的配比及性能參數(shù)要根據(jù)鉆遇地層情況及時(shí)調(diào)整，使其更加適應(yīng)鉆探工作的需要，其中通過浸泡試驗(yàn)選擇性能良好的泥漿配方是最直接有效的方法［19］。頁巖氣調(diào)查井除常規(guī)的泥漿處理劑和固控設(shè)備外，現(xiàn)場還要準(zhǔn)備一定量的加重劑和加重設(shè)備、除氣設(shè)備。

頁巖氣調(diào)查井施工中宜選擇無固相或低固相泥漿體系，泥漿的基本要求如下：

（1）在相同鉆井深度下，循環(huán)間隙越小、泥漿粘度越大，泵壓越高。受限于環(huán)狀間隙，頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井粘度一般控制在20～30 s，保證足夠攜帶巖粉即可，防止高粘度引起高泵壓。

（2）泥頁巖中的粘土礦物水敏性較強(qiáng)，易水化膨脹，造成孔壁不穩(wěn)定。提高泥漿的水化抑制能力，通常采用加入聚丙烯酸鉀、聚丙烯腈銨鹽等抑制劑，提高礦化度的方法。

（3）施工中嚴(yán)格控制泥漿濾失量≤5mL，含砂量≤0.5%，相應(yīng)的固控系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)（循環(huán)管線，沉淀池）等要規(guī)范化，保持泥漿性能穩(wěn)定。

（4）施工中保證泥漿潤滑性能良好，尤其是在惡性漏失井段頂漏鉆進(jìn)過程中，除了通過鉆柱向井內(nèi)泵入清水外，還應(yīng)向鉆桿與井壁的環(huán)狀間隙中輸送潤滑劑，防止鉆桿因過度磨損、扭矩過大等原因發(fā)生鉆桿折斷事故。

（5）目的層段嚴(yán)禁使用瀝青類、磺化類、熒光類等泥漿材料，避免對測井、錄井等工作造成影響，加強(qiáng)儲層保護(hù)。

（6）表層的第四系松散覆蓋地層，一般采用低固相化學(xué)泥漿，以膨潤土加純堿預(yù)水化24 h后作為基漿，輔以抑制劑、防塌劑等化學(xué)材料。針對水敏性的泥頁巖、泥質(zhì)含量較高的砂巖，改用防塌性好、排粉能力強(qiáng)、流變性好、抑制性強(qiáng)的低固相聚合物防塌泥漿，基本配方為：1 m3水+1.0～2.0 kg純堿+0～40 kg膨潤土+5～10 kg降失水劑+5～10 kg增粘劑+1～3 kg包被劑+10～20 kg隨鉆堵漏劑+5～20 kg潤滑劑［20-21］。

2.5 井下復(fù)雜情況的預(yù)防

頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井預(yù)測地層與實(shí)際地層偏差較大，地層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，再加上設(shè)備、人為等因素，極易發(fā)生井下事故。小口徑繩索取心鉆進(jìn)工藝事故處理難度大、周期長，個(gè)別鉆孔甚至報(bào)廢，造成極大的工期損失和經(jīng)濟(jì)損失。因此，預(yù)防井下復(fù)雜情況的發(fā)生，是頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井施工中的重中之重。

（1）根據(jù)周邊鉆孔及區(qū)域地質(zhì)資料，事先做好復(fù)雜井段事故的預(yù)測，提前做好應(yīng)急預(yù)案。例如頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井最常遇見的井漏以及由于井漏造成的井塌、埋鉆、燒鉆、鉆桿折斷等次生事故。

（2）施工過程中加強(qiáng)對鉆進(jìn)參數(shù)、扭矩、泥漿性能參數(shù)、泥漿返出量等監(jiān)測，對異常情況認(rèn)真分析，及時(shí)作出響應(yīng)，在復(fù)雜情況發(fā)生初期及時(shí)處理，避免由小情況演變成大事故。

（3）對鉆機(jī)及配套設(shè)備、入井鉆頭和鉆具等經(jīng)常性檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，嚴(yán)禁設(shè)備帶故障或超負(fù)荷作業(yè)，嚴(yán)禁問題鉆頭、鉆具等入井。

（4）復(fù)雜情況發(fā)生后，要冷靜分析原因，選擇正確合適的處理方法，果斷迅速的做出反應(yīng)，避免延誤時(shí)機(jī)造成處理難度的增加。

（5）應(yīng)科學(xué)準(zhǔn)確地確定“必封點(diǎn)”，保證套管的下入深度能夠封隔復(fù)雜井段，尤其是鉆遇井漏時(shí)，在堵漏無效后不能盲目下入套管，要頂漏鉆進(jìn)一段深度，在確定穿越漏失層段后再下套管封隔，避免出現(xiàn)堵不住漏的情況［22］。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

小口徑繩索取心鉆探進(jìn)入頁巖氣勘探領(lǐng)域前期，由于技術(shù)不成熟、經(jīng)驗(yàn)欠缺、設(shè)備能力受限等原因，鉆孔施工周期長、事故頻次多、錄井解析等操作不規(guī)范。經(jīng)過不斷總結(jié)和探索，工藝技術(shù)逐漸成熟，在鉆探深度、巖心采取率、鉆進(jìn)效率和鉆孔質(zhì)量等方面均取得較大的提升（見表6）。

表6 典型鉆孔成果統(tǒng)計(jì)Table 6 Typical drilling results

藍(lán)地1井終孔孔深2300.30 m，是我單位施工的頁巖氣地質(zhì)調(diào)查最深井。該井首次使用XY-8DB型交流變頻電驅(qū)動鉆機(jī)，采用?175—150—130—114—95 mm等五級井身結(jié)構(gòu)，克服了新設(shè)備掌握不熟練，砂泥巖井段坍塌掉塊、縮徑、卡鉆以及極端惡劣天氣的影響，順利完成施工任務(wù)。藍(lán)地1井全孔綜合巖心采取率94.40%，最大彎曲度2.82°，井徑擴(kuò)大率最大值為15.45%，井底水平位移26.78 m，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

遼凌地1井設(shè)計(jì)井深1500 m，為了揭示北票組暗色泥頁巖和可能油氣分布情況，深入評價(jià)北票組生烴潛力，加深鉆進(jìn)至1722.78 m終孔。該井采用? 150—130—114—95 mm等四級井身結(jié)構(gòu)，全孔綜合巖心采取率98.20%，最大井斜4.81°，平均井徑擴(kuò)大率6.10%。遼凌地1井的成功實(shí)施，進(jìn)一步完善了該口徑系列施工工藝，臺月進(jìn)尺提高至283.97 m。

在積累了豐富經(jīng)驗(yàn)的前提下施工的蒙科地1井，綜合巖心采取率均保持在97%以上，臺月進(jìn)尺提高至400 m以上，井下事故發(fā)生頻次更是控制在2次以下。

4 結(jié)論與建議

（1）小口徑繩索取心鉆探在頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井施工中具有不可替代的優(yōu)勢，極大地推動了我國頁巖氣勘探開發(fā)進(jìn)程。隨著頁巖氣地質(zhì)調(diào)查深度的不斷加深、口徑不斷增大、取心速度不斷加快等，對鉆探工作提出了更高的要求。

（2）頁巖氣調(diào)查井采用小口徑繩索取心鉆進(jìn)工藝時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合頁巖氣地層的特點(diǎn)及以往施工經(jīng)驗(yàn)，在井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備的配置、泥漿體系的優(yōu)選、井控方案等方面綜合分析考慮，以降低事故發(fā)生頻次，確保調(diào)查井的成功實(shí)施和目的任務(wù)的圓滿實(shí)現(xiàn)。

（3）小口徑繩索取心鉆進(jìn)工藝以機(jī)械操作為主，尤其是設(shè)備安裝、加單根、取心、提下鉆等工序需要大量人工配合，自動化程度較低，勞動強(qiáng)度較大。同時(shí)，井控設(shè)備和綜合錄井設(shè)備與鉆機(jī)、泥漿泵等匹配程度較低。應(yīng)當(dāng)借鑒國內(nèi)外智能鉆探裝備的成熟經(jīng)驗(yàn)，加快鉆機(jī)操作控制系統(tǒng)、井架自動平衡升降系統(tǒng)、自動貓道、鐵鉆工、自動井架工、防噴器、綜合錄井設(shè)備等在頁巖氣調(diào)查井中的研究與推廣應(yīng)用。

（4）小口徑繩索取心鉆進(jìn)在鉆進(jìn)參數(shù)、孔底參數(shù)、泥漿性能參數(shù)等實(shí)時(shí)監(jiān)測方面，數(shù)據(jù)參數(shù)的采集、傳輸、分析、預(yù)警等無法做到及時(shí)、準(zhǔn)確。應(yīng)當(dāng)加快鉆進(jìn)參數(shù)采集、預(yù)警、預(yù)處理系統(tǒng)和孔底自動監(jiān)測裝置、泥漿性能參數(shù)一體化自動測量等智能化系統(tǒng)的研發(fā)與推廣應(yīng)用［23］。