同地區兩口地熱井鉆井工藝對比分析

李鵬

摘 要：我所先后在X地區實施LK1102和LK1103地熱井鉆探，LK1103井在充分吸收LK1102井經驗的基礎上，優化鉆井工藝、提高鉆進效率，圓滿完成LK1103井的鉆探生產任務，現將兩口井的鉆探過程遇到問題及優化鉆井工藝進行簡單的對比分析。

關鍵詞：同地區；地熱井；鉆井工藝；對比

中圖分類號：P634.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）16-0109-02

Abstract： On the basis of fully absorbing the experience of LK1102 well， our institute successively carried out the drilling of LK1102 and LK1103 geothermal wells in area X， optimized drilling technology， improved drilling efficiency， and successfully completed the drilling and production tasks of LK1103 well. In this paper， the problems encountered in the drilling process of the two wells and the optimization drilling technology are compared and analyzed simply.

Keywords： same area； geothermal well； drilling technology； contrast

1 工程概況

（1）LK1102井和LK1103井均位于X省X市X鎮內，直線距離相近800米，鉆井性質為探采相結合，設計完鉆井深為2000米，其目標層是土門子組、琿春組并穿過花崗巖50m終孔完鉆。

（2）地層情況描述：根據以前施工的LK1101實鉆揭露地層自上而下依次為：第四系全新統、上更新統南坪組、下更新統軍艦山組、新近系上新統船底山組、中新統土門子組、古近系琿春組基巖。本井預測地層厚度及巖性如下：

第四系全新統：0～10m，巖性為黃褐色砂質粘土、腐植土。與下伏地層接觸關系為不整合接觸。

南坪組：10～40m，巖性為黑色、紫黑色含少量白色斑晶、玄武巖。與下伏地層的接觸關系為不整合接觸。

軍艦山組：40～130m，巖性為灰黑色、紫黑色玄武巖，致密塊狀，偶見氣孔狀，硬度大，有泥巖夾層。與下伏地層接觸關系為整合接觸。

船底山組：130～240m，巖性為灰綠色、黑灰色致密塊狀凝灰巖，夾灰黑色致密塊狀玄武巖。與下伏地層接觸關系為整合接觸。

土門子組：240～930m，巖性主要為砂巖、砂礫巖、礫巖、泥質粉砂巖、泥巖等，上部夾薄層玄武巖。特點是砂、泥巖交替，并且以砂巖為主，所揭露的砂巖、砂礫巖、礫巖主要含水層累計厚度147.56m，單層厚度8-16.25m，透水性好。

琿春組：930m～1800m，巖性以褐色泥巖、雜色砂質泥巖、雜色、灰白色、棕紅色、灰褐色泥質細砂巖、灰褐色細砂巖、砂巖為主，所揭露的砂巖、砂礫巖、礫巖主要含水層累計厚度86.57m，單層厚度4.91-28.58m。具斜層理和交錯層理。

基巖（未穿）：花崗巖，粗粒結構，礦物成分以石英、長石為主。

預計熱儲層：新近系土門子組、古近系始-漸新統琿春組。

2 LK1102井遇到主要問題及解決辦法

（1）井漏：鉆至井深21米時井漏情況發生，通過兩次配漿還是有滲漏的情況，此時選擇加入鋸末子繼續鉆進，繼續鉆進仍持續漏漿，起鉆測量漏點位置大概在15米左右。配漿后繼續鉆進至24米發生大漏失，泥漿進井后完全不返漿。采取起鉆采用水泥+水玻璃固井，侯凝48小時后開鉆仍然漏失，由于該地區玄武巖層較厚且氣孔較大，有裂隙，夾層多，24米-320米左右一直采用配制重泥漿摻雜鋸末強行鉆進。后來漏失較少鉆至井底完鉆，完鉆一開井深為449.94米。

（2）下管受阻：下表層套管至74米處遇阻，起套管下鉆滑眼通井。通井后再次下套管還是74米仍然下不進去，起套管下鉆滑眼，滑至80米起鉆下套管74米處再次遇阻，起鉆下直徑445mm牙輪鉆頭擴眼擴到24米處，次日測井車測井74米處遇阻，通井之后再次測井還是74米處遇阻。最后研究決定換420mm擴眼鉆頭擴孔，擴眼鉆進至98米，下鉆通井，下套管下到160米處再次遇阻只好起套管，決定繼續擴孔，擴孔到一開井底449.94米完鉆。

3 LK1103井主要優化鉆井工藝

（1）依據LK1102孔掌握的地質資料，在30-500m之間存在漏水，在下部含水層存在坍塌，為解決上部漏水及下部坍塌特采取如下技術措施：

a.上部漏水：在30-500m之間漏水，對其采用井口沖砂的方法堵漏，即向井眼內投入填料（粘土球），相對于漏失較為嚴重的地層，采用水灰比為0.6的水泥漿注入井眼，待水泥漿24h達到穩定的強度之后再進行鉆進。目的是盡快的建立井壁堵塞并隔離的方法進行處理井漏問題[1]。

b.下部坍塌：當井下有削蝕掉快現象出現時，應該對鉆井液的性能進行調節，從粘度、切力，稠度系數等方面進行提高，并且提高排量，將掉塊及時的攜帶到地面，使井眼得以暢通。針對下部塌的特點，優先選擇防塌材料針對防塌層，配制專用的防塌鉆井液（要有足夠數量的防塌劑），將防塌鉆井液在起鉆前替換到塌層的鉆進段，并用防塌鉆井液一點點將全部鉆井液替換，待鉆井液性能達到穩定后再繼續進行鉆進。

（2）優化鉆頭選型、鉆具結構及鉆井參數：根據地質分層一開鉆遇地層的可鉆性較慢為玄武巖。為提高鉆速縮短鉆進周期減少鉆井的成本，此次一開采用241.3mm牙輪鉆頭鉆到一開的設計井深之后，再用400mm擴孔鉆頭進行擴孔到設計一開井深。一開鉆進中使用的鉆具組合為∮241.3mm三牙輪鉆頭+∮172mm鉆鋌12根 +∮127mm鉆桿鉆進至一開設計井深。之后再應用∮400mm擴孔鉆頭+∮172mm鉆鋌12根 +∮127mm鉆桿。鉆井的參數選用較大排量（35升/秒以上）、較小的鉆壓（不超過20kN）、一檔（轉盤速度：58轉/分）順利完成一開的鉆井深度685.10m，并下入∮273.1mm表層套管685m。根據一開完鉆分析本井表層適合PDC鉆頭鉆進，鉆井參數合理。

二開開始采用∮241.3mmPDC鉆頭，鉆具結構采用防斜打直的塔式鉆具結構，應用12根∮172mm鉆鋌， 鉆井參數采用低轉速（轉盤轉速：58轉/分）、較大排量（排量：32升/秒以上），并將鉆壓控制在10-20kN之內，為防止上部地層有縮徑和環空堵塞現象，鉆井過程采取打一劃二的技術措施，而且每當鉆進200米左右進行短起下拉井壁，確保井下鉆井安全[2]。為了確保井身質量與設計要求相符，上部大段泥巖的地層進尺相對較快并盡量采取鉆壓（20kN）吊打，且要堅持定點的短起下鉆，使井身質量保證在設計的范圍之內。

（3）優化鉆井液性能：一開鉆進應用低固相的聚合物鉆井液，主要以膨潤土、碳酸鈉為主，配制泥漿粘度為45秒，此鉆井液鉆進較快，對于漏失段采用水灰比為0.6的水泥漿注入井眼，并且要保證井下安全，順利完成一開鉆進，表層套管順利下至目的層段。二開采用聚丙烯酰胺鉀鹽為主要配漿材料配制成低固相聚合物的鉆井液，采用此鉆井液鉆進速度較快，將低固相聚合物的優點較好凸顯出來。固相含量控制在10%，鉆井液性能的參數設計符合要求，一開地層鉆井液密度控制在1.10-1.16g/cm3，粘度為55-60S，實現紊流洗井并克服阻卡現象，提高鉆進速度。二開鉆進200米要進行一次測斜，不成功及時補測，來保證井身質量。用好固控設備，保證鉆井液有較強的抑制性能，低濾失性量及良好的泥餅質量，失水量降到5mL，泥餅厚度0.5mm。泥餅薄且堅韌，用以滿足地層的要求。

通過先后兩口地熱井鉆進對比，我們要總結經驗，在新的鉆井任務中，要提前做好地質地層調查，做好防漏、防卡、防塌等方面預防，優化鉆井工藝，這樣才能保證鉆進過程高效、高質的完成，節省鉆進周期，節約資金投入，對以后的地熱鉆井起到良好的助進作用。

參考文獻：

[1]白占學.羊易zk212地熱井清水鉆井技術及其對巖石破碎的影響研究[D].中國地質大學（北京），2014.

[2]蘇寧，王虎，王劍，等.多工藝鉆井技術在貴州省遵義縣ZK1井施工中的應用研究[J].地質與勘探，2016，52（01）：165-172.

[3]王虎，陳怡，段德培，等.貴州省深部地熱鉆井現狀與發展建議[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2015，42（02）：45-47+52.

[4]谷懿.云南大峽谷地熱鉆井工藝及引水方案對水量水溫影響評價[D].成都理工大學，2007.

[5]楊名耀.河北辛集地區地熱井鉆井工藝技術研究[J].化工管理，2016（3）.

[6]王洪偉.淺談我國地熱井鉆探工藝及方法[J].西部探礦工程，2015（2）.

[7]景龍，王彥靜，李偉，等.承德閆營子地熱勘探井鉆井技術分析[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2015（10）.