貴州鋁土礦區頁巖氣麥頁1井鉆井工藝技術探討

李超友

（重慶市地質礦產勘查開發局107地質隊，重慶 渝北 401120）

1 工程概況

麥李樹勘查區（貴州道真鋁土礦區）位于貴州道真縣北西約42公里，北距重慶市南川市65公里，為道真縣大阡鎮、玉溪鎮所共轄。勘查區地理范圍：東經107°30′30″～107°33′30″，北緯28°57′30″～28°59′45?？辈閰^所在區域大地構造位置處于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱之鳳崗北北東向構造變形區內（揚子板塊南部北侏羅山式褶皺帶），是遵義斷拱東半部的一個四級構造單元，是燕山運動的產物。其構造形態以北北東向和北東向多字型構造為主，西部發育有南北向構造。麥頁1井位于勘查區的中西部，道真向斜西翼中段，斷層不發育，井區地層呈單斜產出，所處部位地質構造簡單。麥頁1井自上而下鉆遇了二疊系上統吳家坪組、中統茅口組、棲霞組、梁山組、石炭系中統黃龍組、志留系下統韓家店組，石牛欄組、龍馬溪組，奧陶系上統寶塔組。

根據鉆井工程設計，合同約定井深1500m，由于鉆井地層傾角發生變化，為了滿足頁巖氣地質調查的需要，鉆井實際完鉆井深為1681.09m。主要采用中地集團張家口探礦機械廠的XY-8鉆機，無錫工具廠NQ系列的89mm、76mm繩索取心鉆桿，本井一開：0m～68.29m,合金鉆頭150mm開孔鉆進，下146mm套管（67.59m）；二開：68.21m～81.21m普通金剛石鉆頭130mm鉆進，下127mm技術套管（81.21m）； 三開：81.21m～221.80m,普通金剛石鉆頭116mm鉆進，下114mm技術套管（221.80m）；四開：221.80m～962.30m,金剛石繩索取心鉆頭96mm鉆進，裸眼（962.30m）；五開：962.30m～1681.09m,金剛石繩索取心鉆頭75mm鉆進，裸眼。

本井實鉆對獲取資料的綜合研究分析得出：麥頁1井井段1528.54m～1589.25m；1623.47m～1659.16m為烴源巖優選段，目的層龍馬溪組（一段、二段、三段）巖性主要是灰黑色含炭質泥巖和黑色炭質泥巖，含油氣性較好，其顯示級別高，具有較大的開發前景[1]。

2 施工工藝研究分析

2.1 繩索取心技術

（1）取心工具。鉆具、總成的技術要求：第一，內管總成能在鉆桿內下至外管中預定限位以及懸掛位置，而且能夠向地面傳送信號，在內管總成下至外管總成的預定部位時，可以即時發送到位的信號，并且內、外管間相對位置可以得到確定。鉆進進程當中內管不發生上竄與下滑問題；內、外管間可以確保有著良好通水性。第二，鉆進進程當中，在內管被巖心充滿或是出現巖心堵塞問題的時候，應當可以及時對地面發出相應信號。第三，內管總成的長度能夠調節，使卡簧與鉆頭內臺階保持合理距離。第四，卡取巖心的時候，卡簧座應當坐于鉆頭內的臺階上，經過鉆頭把拔斷巖心力傳至外管。第五，內外管應同軸，單動靈活。第六，打撈器可以于鉆桿柱內憑借一定速度下降至內管總成的上端，而且對裝有巖心內管進行打撈。

（2）取心操作。首先運用著回轉器將鉆具頂起50mm～70mm，再對鉆柱進行緩慢回轉，將巖心扭斷，再提起且將機上鉆桿卸掉之后，下放打撈設備。打撈器于沖洗液當中以1.5mm/s～2mm/s速度下降，在達到內管總成的上端時，應當適當減緩下降的速度，有輕微撞擊聲之后，開動繩索進行取心絞車，將鋼絲繩緩慢提升，在確認了內管總成已經提動之后能夠正常的提升。提升進程當中，假如沖洗液是由鉆桿溢出的，則說明了打撈是成功的，不然需重復進行試撈。禁止猛沖硬蹾，在反復打撈而無效候應當提鉆處理。

（3）巖心保護措施。巖心的采取和保護是滿足鉆探施工重要指標之一，麥頁1井全孔巖心采取率達到94.88%，鉆井施工過程中主要做到了下面幾點：第一，選擇合適的取心工藝、鉆進參數和沖洗液類型。繩索取心配套鉆井工藝是保證該鉆孔巖心采取率的關鍵。第二，對取心工具妥善保管，使用前進行認真檢查，用后做清洗檢查、注潤滑油脂。第三，在取心困難的破碎地層中鉆進時，適當降低轉速、壓力和泵量，控制回次進尺長度和時間。鉆進遇堵時，及時提鉆檢查，不打懶鉆，減少機械磨損。第四，控制鉆進回次進尺，回次進尺長度不超過巖心管長度。第五，退出巖心時要細心，不重敲猛打，盡量避免人為破碎，并防止上下次序顛倒。第六，巖心取出后，及時清洗，按順序裝入巖心箱，貼上回次標簽，并拍照。

2.2 鉆井液體系管理

（1）鉆井液配制。麥頁1井作為地質調查井，采用的是小口徑金剛石繩索取心鉆井工藝，由于井壁環狀間隙小，轉速高，泥漿的選擇根據繩索取心鉆進特點、鉆井深度、地層情況來合理選擇，所以要求泥漿須具有良好的流動性、抑制性、排粉性、抗泥包性和潤滑性，盡量減少固相含量，以減輕鉆桿內壁結垢現象。由于鉆井地層以粉砂巖、泥頁巖為主，部分井段巖心破碎、易塌孔，為了保證井壁穩定，根據以往鉆探施工中的泥漿使用情況，該井選用了低失水、強抑制性能、潤滑性好的泥漿配比。鉆井過程中主要使用以下泥漿配方，并在施工過程中根據井內情況進行適當調整：第一種是：清水+鈉土2-4%+純堿0.2%+CMC0.5%+KP共聚物0.4%+植物膠0.5%+磺化瀝青0.5%+KHm0.5%+聚丙烯酸鉀0.02%+潤滑劑0.5%；第二種是：清水+鈉土3-5%+純堿0.2%+KDG0.5%+KP共聚物0.5%+植物膠0.6%+KHm0.6%+聚丙烯酸鉀0.03%+潤滑劑0.5%。通過對不同井段鉆取的巖心在使用泥漿中進行的浸泡實驗觀察，巖樣普遍保持較好，證明使用泥漿在抗水敏性方面基本能適應該鉆井地層需要。

（2）保證泥漿性能。為了保證泥漿的良好性能，保證泥漿的配制效果，現場除鉆井所需的泥漿池、沉砂池外，還專門砌筑了兩個1m3的拌漿池，拌制新漿液、替換漿液或補充漿液，均要求在拌漿池中進行，以保證配方準確、漿液攪拌均勻?，F場還準備了幾個鐵桶，在泥漿配制前，先對各種泥漿材料進行預水化處理，保證泥漿配制時分散均勻，不發生性能突變。在鉆進施工過程中，需將泥漿返漿的性能測定工作認真完成。若出現泥漿返漿狀況或是施工地層出現變化的時候，依照變化狀況及時對泥漿的性能進行調整或是配制新漿進行補充與替換，以使得鉆進施工需求得到滿足[2,3]。向泥漿當中添處理劑的時候需要均勻、緩慢，免于泥漿性能出現突變問題。不準向泥漿中任意添加清水，當泥漿漏失或需要補漿時，全部在小拌漿池中處理后再加入。不讓污水、雨水流進泥漿池中，避免其對泥漿的影響，為此，現場在泥漿池上方搭建了遮雨蓬，泥漿池周圍挖了排水溝。及時對于有害固相實施處理。

3 質量保證措施

3.1 井眼軌跡控制技術措施

鉆機要安裝在平穩、堅實的基礎上，做到水平、垂直。為了保證基礎牢固堅實，現場對鉆機底座進行了混凝土硬化加固處理。開孔要直，不能夠運用曠動立軸（導管），在開孔的時候選取鋒利鉆頭，主動鉆桿不能夠發生偏擺問題，軸心加壓需均勻。在巖性換層的時候，應適當使鉆壓減輕。鉆孔換徑時帶導向，以保證大小鉆具同心，比例適當。鉆桿和巖心管彎曲度、磨損超過規定要求的不得下入孔內，以防止和減小孔斜。堅持每50～100米測一次孔斜，井斜超過規范要求時，查找原因，并進行糾斜。麥頁1井為小口徑鉆井，施工中主要采用繩索取心鉆井工藝。由于口徑較小，在鉆遇易斜地層發生鉆井軌跡偏移時，無法采用油氣鉆井中的加鉆鋌、運用鐘擺鉆具組合等多種有效合理方式控制井斜問題。施工當中，經連續測斜發現從650m開始井斜持續增大，且在井深800m時頂角又突然加大，超過了設計允許范圍。經上報甲方及本公司技術部門后，對600m～800m井段進行了水泥封孔，然后采用螺桿鉆具進行定向糾斜處理，使鉆孔在800m～1000m易斜井段一直保持在7°左右。通過完鉆后的測斜情況看，該鉆井最大井斜在井深1575m，鉆井頂角為17.67°，滿足鉆孔設計要求。雖然使用螺桿鉆具定向鉆進糾斜效果不錯，但費時費力，從井深697m～960m，共用螺桿鉆具定向鉆進糾斜7次，糾斜段長263m，用時55天，對鉆井工期有較大影響。

3.2 保證巖心采取質量的措施

采用單動性能好的鉆具，避免因內外管雙動引起的巖心機械磨損。嚴格遵守操作規程，控制回次進尺，禁止超管鉆進。在進入破碎層鉆進時，對轉速、鉆壓和泵量適當調小，不要頻繁活動鉆具，以防止或減少機械破碎。鉆進之中假如發現有巖心堵塞問題，應進尺緩慢或者是不進尺，經短暫活動無效后，要及時提鉆，防止機械磨損，禁止強行打懶鉆。對富有機質頁巖目的層鉆進時，為防止燃燒變質，嚴禁干鉆取心。取巖心的時需要仔細，盡量避免人為破碎問題，取出巖心需運用水進行清洗，依據順序裝進巖心箱擺放且編號，注意防止巖心順序上、下顛倒（應先出后放）。提取目的層頁巖巖樣時，為了滿足巖樣含氣量測定的需要，取樣過程中盡量保持井眼灌滿泥漿。目的層巖心取出后在10mim內交由現場解吸人員進行現場含氣量測試，保證解吸值的準確。巖心取出后，不能混入雜物，所有巖心要按順序裝箱、編號、貼簽、拍照，并及時編錄。巖心的保管和處理按照地質要求完成。機場配齊了一定數量的卡簧、卡簧座供使用時選擇。嚴格交接班制度，特別在目的層鉆進中高度重視。施工中所有交接班都在現場交接清楚，做到上不清下不接。

3.3 防止井塌技術措施

保證井壁的周邊有充足支持力，需要對泥漿密度做到適當控制，以對于井壁力學平衡進行維持。添加足量的防塌抑制劑以及封堵類材質，使泥漿濾液的性質得到改變，使泥漿的侵入量減少，滿足對于泥巖有效抑制與封堵需要。盡量使得流體對于容易坍塌地層浸泡的時間縮短，添加處理劑并均勻攪拌，保持泥漿性能穩定，尤其是密度和黏切有相對穩定。盡量使得鉆具對于井壁碰撞減輕，并使壓力激動與抽吸減小。而且，盡可能使流體對于井壁沖刷影響減輕。對塌孔嚴重、泥漿處理困難井段，采用套管直接隔離?？咨?57m～962.3m井段巖層松軟破碎，水敏性強，且從氣測顯示看，該層段有氣體溢出，雖進行過水泥封孔，但幾乎沒有作用，最后采用下套管的方法隔離，保證了五開鉆井的順利進行。

4 結束語

本文通過對于貴州鋁土礦區頁巖氣麥頁1井的鉆井工藝展開分析研究，得到鉆井工作中工作要點，以及需要注意的地方，對于鉆井技術具有較好的總結，希望能夠對相關從業人員有一定借鑒意義。