琿春組含煤、粉砂地層供水井施工技術

丁鳴 蔡歡喜 李妍 儲德貴

摘? 要：為解決下第三系古新統琿春組地層的供水井含煤、粉砂等施工難題，通過分析論證，優化管井施工設計，摸索出一套針對該地層特點的施工和成井方案，有效的防止了塌孔等井內事故的發生，并顯著提高了出水質量。

關鍵詞：琿春組? 含煤? 粉砂

1、工程概況

吉林省延邊朝鮮族自治州琿春市口岸開發區某單位為解決其生產、生活用水，委托我單位對該單位設計構筑一口供水井。

該供水井位于琿春市北部琿春口岸南側，北側為中俄邊境諸丘陵，向南為琿春盆地。該地區地質結構為上部第四紀松散層，下部下第三系古新統琿春組地層。該地層為灰白色礫巖、粉砂質泥巖為主，夾雜薄煤層。地下水補給方式是大氣降水和山區補給。

該單位之前曾構筑一口供水井，但因井涌砂嚴重，且潛水受到污染，導致水井水質嚴重不達標，現今已經廢棄。

2018年7月歷時10天，完成成井任務，水井深101m，水量達200m3/d以上。本文對該項目的施工和成井經驗做簡要介紹。

2、施工和成井設計

根據井位的地層情況，吸取鄰近水井教訓，決定采用牙輪鉆頭回轉全面鉆進技術，以膨潤土泥漿作為鉆井液，φ311mm牙輪銑齒鉆頭與φ374mm牙輪銑齒鉆頭交替使用，泥漿正循環全面鉆進至101m，然后采用φ445mm牙輪鉆頭進行擴孔，之后采用φ470mm肋骨片擴孔鉆頭擴至終孔。在成井工藝中采用粘土球護壁止水，避免上層潛水污染，下入Φ273mm螺旋鐵管102.0m。其中Φ273mm纏絲濾水管長42.0m，濾水管采用棕皮與紗網雙層外包，防止涌砂情況出現。

3、鉆井施工

3.1 主要施工鉆具

采用SPC-600鉆機一臺，配置φ114鉆桿20根，φ174鉆鋌5根，牙輪銑齒鉆頭φ311mm、φ374mm，φ470mm肋骨片擴孔鉆頭。

3.2 成孔參數

采用高鉆壓，中等鉆速，鉆速為80-120r/min，泥漿泵的循環流量適當放大，控制在60-80L/min，開孔后將五根鉆鋌全部下入孔內，依靠鉆具自身重量，提高鉆孔效率。

3.3鉆井液

該井主要依靠鉆井液的液壓護壁。針對地層含砂量較大，易發塌孔的特點，要保持井眼的穩定，鉆穿的地層要用鉆井液的壓力柱與地層壓力取得平衡，鉆井液密度穩定。該井采用高固相、高粘度的優質膨潤土泥漿護壁。具體數據見下表。

4、主要施工難點及對策

4.1防斜

在砂礫石地層采用使用牙輪全面鉆進工藝，極易發生孔斜現象。為防止此類事故發生，我們一方面堅持使用鉆具增加鉆壓，防止使用鉆機的液壓加壓時發生鉆具失穩的現象，另一方面，我們應用剛性滿眼鉆具組合防斜技術。將一根鉆鋌加工成扶正器，并在其外部加鑲修孔合金，防止其磨損迅速，利用鉆鋌扶正器準剛體的特性防斜。通過此種方法，保證了鉆孔的圓度和垂直度，全部井管一次性下入到位。

4.2防煤層、涌砂

由于該井地層多粉細砂，多煤層，我們在原有纏絲濾水管的外部包了兩層80目紗網三層棕皮，使用米絲困扎結實。事實證明，該措施有效的防止了粉細砂和煤粒涌入井孔內，經過二十多個小時的抽水洗井，最終達到水清砂凈，含水層的細砂和煤層沒有對水質產生影響。

4.3防表層水污染

施工之前在走訪中得知，附近機井雖然水量較大，但是水質普遍不好，具體問題是固體懸浮物普遍嚴重超標，人畜無法正常引用，必須采取措施阻止淺層水，取深層水。本次施工使用粘土球+止井管纏繞海帶將上部潛水封住。井管環狀間隙投入礫料作為過濾層，采用動水投礫，共投入5-10mm規格礫料20m3。投入粘土止水封孔，封孔止水位置12.0m。

4.4卡鉆

卡鉆分為：鍵槽卡鉆、沉砂卡鉆、井塌卡鉆、壓差卡鉆、縮徑卡鉆、落物卡鉆等[1]。此次施工遇到卡鉆的屬于沉砂卡鉆，沉砂卡鉆的表現是：重新開泵，泵壓很高或憋泵;上提遇卡，下放遇阻且鉆具的上提下放越來越困難，轉動時阻力很大甚至不能轉動。其表現是接單根或起鉆卸開立柱后，鉆井液噴勢很大。

為了預防沉砂卡鉆，應確保鉆井液的性能滿足清巖和懸浮巖屑的要求，隨時做好設備和循環系統的檢查維護，在因故停止鉆進時，避免停止井內循環;縮短接單根時間，在發現泵壓升高及巖屑返出量較小時要控制鉆速，加大排量洗井，停泵前要將鉆具提離井底并隨時活動鉆具。

5、結論

該井位于琿春盆地，地層為琿春組，以砂礫巖和富含粉細砂的泥巖為主，中間間有若干層煤層。因污染嚴重附近機井普遍水質不好，且固體懸浮物普遍超標。這次采用牙輪鉆頭全面鉆進配合扶正器防偏防斜的工藝，既能快速通過砂礫石地層，又能有效避免井斜的發生，取得了良好的經濟效益。另外，為避免粉細砂和細小煤粒污染水源，在濾水管外部采用紗網和棕皮雙層包扎的工藝，起到了良好的過濾效果，且并沒有明顯影響出水量。

參考文獻：

[1] 楊塑. 鉆井卡鉆原因分析及對策[J].云南化工，2018（1）.

作者簡介：

丁鳴? 1982.10出生，工程師，主要從事鉆探工作