張正，朱恒銀

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)，安徽 六安 237010)

浙江頁(yè)巖氣參數(shù)井LC02施工工藝

張正，朱恒銀

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)，安徽 六安 237010)

本文簡(jiǎn)要介紹了浙江臨安區(qū)塊頁(yè)巖氣LC02井的施工工藝情況，對(duì)施工中遇到的難點(diǎn)問(wèn)題以及存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析總結(jié)，希望為同類工程提供借鑒。

頁(yè)巖氣; 參數(shù)井；施工工藝

0 引言

目前我國(guó)的四川、重慶、貴州、陜西等地頁(yè)巖氣勘探已經(jīng)處于勘探啟動(dòng)階段，以布署實(shí)施探井(預(yù)探井，詳探井)為主，部分處于開(kāi)采階段的已經(jīng)實(shí)施一部分生產(chǎn)井(水平井或井組)。而在湖南、湖北、江西、安徽等多地則還處于資源評(píng)估階段，大部分實(shí)施的是頁(yè)巖氣的參數(shù)井(也叫地質(zhì)淺井、勘查地質(zhì)井)。這類參數(shù)井主要是為了了解其地質(zhì)構(gòu)造，某些區(qū)域地層資料不詳，要求全井取心[1]。

近幾年，浙江某頁(yè)巖氣區(qū)塊也成功實(shí)施了多口此類頁(yè)巖氣參數(shù)井。其目的是以建立剖面、了解地層及埋深，了解儲(chǔ)層巖性、物性、厚度，主要目的層頁(yè)巖氣指標(biāo)及變化情況，了解本區(qū)的含頁(yè)巖氣情況，對(duì)本區(qū)含頁(yè)巖氣層位進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 主要地層情況

巖性主要為灰色鈣質(zhì)泥巖、灰色炭質(zhì)泥巖以及泥質(zhì)粉砂巖，巖石致密堅(jiān)硬，大部分地層較為完整，局部破碎漏失。

2 工程質(zhì)量要求

(1)終井設(shè)計(jì)井深800 m，終井口徑≮165 mm。

(2)取心要求：全井連續(xù)取心鉆進(jìn)，取心口徑≮120 mm，全井巖心采取率≥85%，對(duì)地質(zhì)研究起關(guān)鍵作用孔段(主要頁(yè)巖氣層段)的巖心采取率不得低于85%，巖心保持原狀，不擾動(dòng)封閉取心。

(3)井斜：鉆井傾角90°(直井)，鉆井頂角變化率最大不超過(guò)1°/100 m，終孔頂角≤8°，最大彎曲度2°/30 m；鉆井頂角測(cè)量(測(cè)斜)：一般每鉆進(jìn)100 m測(cè)量一次鉆井頂角，鉆井頂角大于5°時(shí)，每鉆進(jìn)50 m測(cè)一次頂角和方位角，另外目標(biāo)層厚度≥30 m時(shí)各測(cè)量一次鉆井頂角和彎曲度。

(4)鉆井液要求：采用無(wú)污染、無(wú)堵塞頁(yè)巖層裂隙，且具有防塌性能的泥漿，滿足地層特殊取心質(zhì)量要求；頁(yè)巖層位鉆進(jìn)須采用欠平衡鉆井技術(shù)，保護(hù)儲(chǔ)氣層。

(5)常規(guī)巖心出筒后，及時(shí)清理、裝箱、編號(hào)、存放；封閉取心的頁(yè)巖巖心要求2 h內(nèi)出筒并取樣完畢，同時(shí)要求取出的頁(yè)巖巖心須要現(xiàn)場(chǎng)保壓封閉保存，并及時(shí)送樣測(cè)試。

(6)做好簡(jiǎn)易水文觀測(cè)工作。

(7)終井后按封井設(shè)計(jì)封井，井口要埋設(shè)水泥樁作標(biāo)志。

3 施工工藝

3.1 主要鉆探設(shè)備

鉆機(jī)：FYD-2200型全液壓鉆機(jī)；泥漿泵：BW-320泵，TBW-850/5A泵；泥漿設(shè)備：SDB-1泥漿攪拌機(jī)、HM-100*4-C除泥清潔器、旋流振動(dòng)器2B；鉆桿鉆具：?114 mm繩索取心鉆桿，?122 mm、?152 mm繩索取心鉆具。

3.2 鉆井工藝

3.2.1 鉆井結(jié)構(gòu)

鉆井下有一層表層套管和一層活動(dòng)套管，鉆進(jìn)至800.21 m后，起出?146 mm活動(dòng)套管，下入?180 mm活動(dòng)套管擴(kuò)孔；加深鉆進(jìn)至896.53 m后，起出?180 mm套管。鉆井結(jié)構(gòu)及套管數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，終孔后鉆井結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

表1 鉆井結(jié)構(gòu)和套管程序表

圖1 鉆井結(jié)構(gòu)示意圖

3.2.2 鉆進(jìn)方法

開(kāi)孔0～1.05 m為便于防噴器安裝，采用人工開(kāi)挖→使用?122 mm金剛石繩索取心鉆進(jìn)自1.05 m至194.65 m→換?340 mm合金鉆頭擴(kuò)孔自0 m至9.80 m→下入?273 mm表層套管，固井→下?146 mm活動(dòng)套管→?122 mm金剛石繩索取心鉆進(jìn)自194.65m至800.21m→?165mm擴(kuò)孔自9.80 m至800 m→?122 mm金剛石繩索取心鉆進(jìn)自800.21 m至883.33 m→?152 mm擴(kuò)孔自800 m至883.13 m→?152 mm金剛石繩索取心鉆進(jìn)自883.33 m至896.53 m。

3.2.3 鉆具組合與鉆進(jìn)參數(shù)

取心鉆進(jìn)組合：①?122 mm金剛石鉆頭+擴(kuò)孔器+?120 mm巖心管+?114 mm繩索取心鉆桿；②?152 mm金剛石鉆頭+擴(kuò)孔器+?140 mm巖心管+?140 mm鉆鋌+?127 mm過(guò)渡鉆桿+?114 mm繩索取心鉆桿。擴(kuò)孔鉆進(jìn)組合：?340 mm四翼合金鉆頭+變絲+?73 mm API鉆桿+主動(dòng)鉆桿。

鉆進(jìn)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 鉆進(jìn)參數(shù)表鉆具

3.2.4 鉆頭的選擇與使用

0～883.33 m采用?122 mm金剛石繩索取心鉆頭，主要類型為鋸齒形和齒輪形；883.33m～896.53m采用?152 mm復(fù)合片繩索取心鉆頭。全孔平均機(jī)械鉆速為1.12 m/h，巖心采取率高達(dá)98.7%。

0～9.8 m擴(kuò)孔采用?340 mm四翼合金鉆頭，9.8～800 m擴(kuò)孔采用?165 mm帶導(dǎo)向金剛石鉆頭、?165 mm帶導(dǎo)向復(fù)合片鉆頭，800 m以深采用?152 mm帶導(dǎo)向金剛石鉆頭、?152 mm帶導(dǎo)向復(fù)合片鉆頭。在使用中，復(fù)合片擴(kuò)孔鉆頭時(shí)效明顯優(yōu)于金剛石擴(kuò)孔鉆頭。

3.2.5 鉆進(jìn)泥漿

(1)取心鉆進(jìn)泥漿

現(xiàn)場(chǎng)取心鉆進(jìn)時(shí)主要采用低固相的聚磺泥漿體系，該體系泥漿對(duì)泥頁(yè)巖地層抑制性強(qiáng)，具有較好的護(hù)壁性能，同時(shí)又有良好的潤(rùn)滑性和流變性，固相含量低，攜帶巖粉能力強(qiáng)。常規(guī)泥漿配方：水+0～3%膨潤(rùn)土+5%純堿+2% KHm+1%～3% SAS+0.5% CMC+0.3% K-PAM。泥漿性能參數(shù)：密度1.03～1.10 g/cm3，黏度18～24 s，pH值8.5～9.5，濾失量7～10 mL/30 min，泥餅厚度0.4～0.5 mm。

日常加強(qiáng)對(duì)泥漿的維護(hù)工作，確保泥漿性能穩(wěn)定，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，并定期由孔口添加適量GLUB潤(rùn)滑劑及T-80表面活性劑，提高泥漿潤(rùn)滑性，有效降低摩擦阻力，減小回轉(zhuǎn)阻力，減少鉆具結(jié)垢，有效提高了繩索取心鉆進(jìn)效率。

(2)擴(kuò)孔泥漿

常規(guī)泥漿配方：水+3%膨潤(rùn)土+5%純堿+2% KHm+3% SAS+0.5% CMC。泥漿性能參數(shù)：密度1.15～1.19 g/cm3，黏度28～65 s， pH值8.5～10，濾失量7～11 mL/30 min，泥餅厚度0.5～0.7 mm。

擴(kuò)孔時(shí)，增加了循環(huán)槽長(zhǎng)度，加強(qiáng)除砂工作，同時(shí)加入磺化瀝青、護(hù)壁劑等泥漿材料保證孔壁穩(wěn)定。

4 技術(shù)難點(diǎn)

4.1 破碎地層漏失

由于上部地層破碎嚴(yán)重，自開(kāi)鉆起便出現(xiàn)漏失，漏失量約0.8 m3/h，補(bǔ)泥漿，配方：水+3%膨潤(rùn)土+5%純堿+3%廣譜護(hù)壁劑+3%～5% 803堵漏劑。加入堵漏劑后，漏失量有所降低，但循環(huán)不久，漏失仍然明顯；采用將CMC、PHP用熱水泡開(kāi)與膨潤(rùn)土混合攪拌至黏糊狀，將混合后的惰性材料填堵漏失孔段；靜止約6 h，再次鉆進(jìn)，發(fā)現(xiàn)基本不再漏失。

4.2 鉆具結(jié)垢

鉆井液中固相顆粒在鉆桿高速旋轉(zhuǎn)所形成的離心力作用下，有可能沉積于鉆桿壁上，形成“泥垢”，使鉆桿實(shí)際內(nèi)徑縮小，影響內(nèi)管打撈[2]。而且通常繩索鉆具的外徑和鉆孔的間隙只有2～3 mm，內(nèi)外管兩者間隙只有1.5～2 mm，卡簧座和鉆頭的內(nèi)臺(tái)階兩者間隙只有3～5 mm[3]，因此一般繩索取心鉆進(jìn)要求使用無(wú)固相或低固相鉆井液。由于該井上部井段破碎，考慮到井壁穩(wěn)定與漏失問(wèn)題，必須提高泥漿密度，固相含量增多后導(dǎo)致鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢現(xiàn)象明顯。

鉆具內(nèi)壁結(jié)垢，會(huì)影響過(guò)水，引起泵壓增高，逐漸不能建立循環(huán)，不但影響內(nèi)管正常打撈，而且此時(shí)如果上下鉆具和打撈內(nèi)管，鉆具相對(duì)于井筒，內(nèi)管相對(duì)于鉆具就猶如活塞，形成抽吸，可能引起井壁坍塌等事故。

現(xiàn)場(chǎng)針對(duì)鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢采取了以下防治措施：

(1)停止在泥漿中加入膨潤(rùn)土；

(2)改造泥漿循環(huán)槽，加長(zhǎng)沉淀池長(zhǎng)度，并增加槽中擋板；

(3)向槽中灑PHP干粉，增加絮凝能力，降低泥漿比重；

(4)在保證鉆進(jìn)效率的前提下，盡可能降低鉆桿轉(zhuǎn)速，減小離心力，并適當(dāng)增加泵量。

處理后泥皮結(jié)垢現(xiàn)象有所改善。

5 結(jié)論

LC02參數(shù)井全孔巖心平均采取率達(dá)到98.7%，其中對(duì)地質(zhì)研究起關(guān)鍵作用的孔段采取率達(dá)到99.4%，完全滿足設(shè)計(jì)要求。 對(duì)于繩索取心鉆進(jìn)的頁(yè)巖氣參數(shù)井，把握好泥漿密度，配置出既起到護(hù)壁效果又不影響繩索取心鉆進(jìn)效率的泥漿是一大難題，還需做進(jìn)一步的研究工作。從883.33 m至896.53 m使用的?152 mm金剛石繩索取心效果來(lái)看，大直徑的繩索取心雖然對(duì)進(jìn)尺效率有一定的影響，但節(jié)省了擴(kuò)孔環(huán)節(jié)，而且大直徑繩索取心轉(zhuǎn)速相對(duì)降低，對(duì)防止泥皮結(jié)垢也有一定好處。

[1] 彭粲璨, 吳聰, 李?yuàn)^強(qiáng). 淺析頁(yè)巖氣鉆井井別分類及井號(hào)命名[J]. 江西煤炭科技, 2014(4):129-132.

[2] 楊億. 繩索取心鉆進(jìn)鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢及其泥漿體系的選型分析[J]. 科技信息, 2011(12):797-803.

[3] 呂利強(qiáng), 劉兵. 涌水孔的繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì), 2016(3-4):110-112.

2017-02-15

張正(1985-)，男，江蘇泗洪人，安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)工程師，勘查技術(shù)與工程專業(yè)，從事巖土鉆掘工程方面的技術(shù)工作，安徽省六安市金安區(qū)佛子嶺路8號(hào)，Tel：15856433009，E-mail：283909593@qq.com。

P634，TE132

A

1009-282X(2017)02-0030-03