潮水盆地頁巖氣深孔施工技術

贠建林

（甘肅煤田地質局145隊，甘肅 張掖 734000）

本井位于潮水盆地東部、紅柳園坳陷內，南距民勤縣城32km，主要查明調查區頁巖氣形成地質條件和資源潛力，為潮水盆地頁巖氣資源評價和勘查開發提供基礎資料。要求鉆機滿足3000m深度，全孔取心，配合巖性解析在規定時間內采取巖心，經過分析論證，選擇了TSJ3000/445A鉆機配加厚Φ89mm特制繩索鉆具，以滿足上述要求。

1 鉆孔設計及技術要求

設計井深2600m，采取繩索取心工藝，泥頁巖取心收獲率≥80%，目的層取心收獲率≥90%，泥頁巖心提升時間限定為：井深1000m以淺，取心內筒從提升開始至出口時間小于20min，從出井口到巖心裝罐完時間小于10min。井深1000m以深，從提升開始至出口時間不大于0.02min/m×H(H為深度，m)。

2 鉆孔結構

根據施工情況，擬采用三開井身結構：

一開：采用Φ311mm鉆頭開孔，鉆至第四系黃土以下穩定堅硬的未分化巖層，下入Φ244.5mm套管固井，封割疏松、坍塌地層及第四系含水層。

二開：如果白堊系地層松散、不穩定或存在復雜層段，則采用Φ216mm鉆頭快速穿過復雜層段，再下入Φ194mm套管護壁，套管下入深度依據實際地層情況確定。

三開：采用Φ152mm鉆頭取心鉆至井底。

井身結構如圖1所示：

圖1 井身結構

3 鉆具組合

一開：Φ311mm鉆頭＋Φ295mm穩定器＋Φ228.6mm鉆鋌Φ229mm接頭＋Φ203.2mm鉆鋌＋Φ159mm 鉆鋌＋Φ127mm鉆桿；

二開：Φ216mm鉆頭＋Φ203.2mm鉆鋌＋Φ159mm鉆鋌＋Φ127mm加重鉆桿＋Φ89mm鉆桿；

三開：Φ152mm鉆頭＋Φ127mm取心器＋Φ98mm加重鉆桿＋Φ89mm鉆桿；

4 主要設備（見表1）

表1 鉆機型號及鉆探主要設備一覽表

5 主要施工技術

5.1 鉆井液

5.1.1 一開井段鉆井液類型及性能

(1)鉆井液配方（膨潤土鉆井液體系）。8%～10%膨潤土+0.4%Na2CO3+0.3%NaOH+0.2%～0.4%CMC+2%～3%MMH+重晶石;

(2)鉆井液性能。密度：1.10～1.20g/cm3,漏斗黏度60～90s,API失水≤10mL;

5.1.2 二開井段鉆井液類型及性能

(1)鉆井液配方（鉀鈣基聚磺鉆井液體系）。4%膨潤土+0.2%Na2CO3+0.5%KOH+0.6%～0.8%MAN101+8%～10%KCl+0.6%～0.8%MAN104+2%～3%SMP+0.3%～0.5%NPAN+2%～3%SPNH+3%～5%磺化瀝青+2%QCX+0.2%～0.5%CaO+1%～2%低熒光潤滑劑+重晶石；

(2)鉆井液性能。密度：1.20～1.30g/cm3,漏斗黏度45～80s,API失水≤5mL，泥餅≤0.5mm,PH8～10,含砂量≤0.5；

5.1.3 三開井段鉆井液類型及性能

(1)鉆井液配方（鉀鈣基聚磺鉆井完井液體系）。4%膨潤土+0.2%Na2CO3+0.5%KOH+0.6%～0.8%MAN101+8%～10%KCl+0.6%～0.8%MAN104+2%～3%SMP+0.5%～0.7%NPAN+2%～3%SPNH+5%磺化瀝青+2%QCX+1%WC+0.2%～0.5%CaO+1%～2%低熒光潤滑劑+重晶石；

(2)鉆井液性能。密度：1.30～1.35g/cm3,漏斗黏度45～80s,API失水≤4mL，泥餅≤0.5mm,PH8～10,含砂量≤0.5；

5.2 固井

調整鉆井液性能，確保井內穩定，井眼暢通，井底無沉砂；按施工設計要求對下部管及接頭、附件等所有絲扣連接處做好固定，保證入井套管完好無損；做好水泥及外加劑的運輸管理和地層承壓試驗，防止井漏；認真通井，消除狗腿，使井眼軌跡平滑，保證井壁穩定；注水泥漿必須按照固井施工設計進行，確保連續施工，最后做好固井質量檢測。

5.3 鉆進取心

操作要平穩、輕提、輕放、慢卸，嚴禁猛剎猛放，下鉆距井底3～5m開泵循環，循環正常后，緩慢下鉆到井底試轉，鉆進0.3～0.5m后再調整到最佳最佳參數；特別要強調深孔鉆進在投放取心內管時，要不斷總結經驗，逐步完善取心絞車智能數字計時儀器，準確判斷到達孔底時間，既能節省取心鋼絲繩，節約取心輔助時間，而且極大提高了回次取心的準確性和可靠性。

5.4 應對主要工序處理措施

5.4.1 控制井斜措施

（1）嚴把設備安裝質量關，保證天輪、導管、井口保持三點一線，孔口管下正、牢固；

（2）鉆進做到輕壓、慢轉，控制轉速，合理選擇鉆進參數，三班操作一致；

（3）不要頻繁更換鉆進方法，以免造成孔壁間隙不均勻，在不穩定地層采用優質泥漿護壁，防止井徑變大；

（4）使用重量大于所需鉆壓加壓時，要使中和點落在鉆鋌上；

（5）在軟硬交錯地層采用吊打，增減鉆壓要適當，送鉆均勻，采用低鉆壓較高轉速；

（6）正常鉆進中采用單點測斜儀進行井斜監控，要求每鉆進30m測量一次井斜，若出現超標趨勢，馬上采取糾斜措施。

通過上述措施的控制，該井從開孔到2786.56m終孔時，井斜沒有超過11°。

5.4.2 坍塌、掉塊應對措施

該井在1000m左右，有輕微掉塊現象，通過適當增加NPAN、磺化瀝青的含量，在不提粘的情況下，起到了防塌降濾失效果和潤滑抑制作用；終孔測井時，在1780～1820m段，有較大坍塌現象，測井探管無法穿過，經過反復測試，在三開鉆井液配方的基礎上，加長循環槽的長度，逐漸加大重晶石粉的含量，直到最優含量時（一定要防止地層壓漏），井內沉渣逐步排出，測井時探管順利穿過，后來由于測井設備出現了故障，過了48h，探管仍然一次性到達井底，有效地解決了坍塌問題。

5.4.3 井漏的應對措施

施工過程中，上部700～800m左右有輕微漏失現象，通過增加膨潤土、MAN104等材料的含量，提高鉆井液的黏度和切力，堵住滲漏現象；1500m左右出現了中等漏失，立即起鉆，檢查泥漿泵，配制堵漏泥漿，主要增加膨潤土、SMP、SPNH、QCX等材料含量，調整粘切，然后將鉆具下至漏失層位，用小排量將堵漏漿泵入漏失層位頂部，靜止堵漏4～6h（防止因泥漿靜止時間長靜切過大而切漏地層），必須保持井內灌滿鉆井液，再在漏層頂部小排量循環0.5h，再逐漸開至正常排量循環，最終解決了整個過程中井內鉆井液漏失的情況。

5.4.4 環保措施

（1）嚴格按照施工平面圖布置生產生活區域，不得超過占規定地面積；

（2）做好油、水、電等管線連接，加強設備維護保養，杜絕跑、冒、滴、漏現象發生；

（3）生活垃圾、工作現場廢棄物集中歸類，施工結束后統一處理；

（4）泥漿處理配置了振動篩、除砂器等泥漿凈化設備，加快了泥漿的循環凈化，杜絕了廢棄物的排放，最大限度地減少了污染，全井未排放一滴廢泥漿，從井內流出的廢泥漿經凈化后再次利用，既節約了泥漿材料和生產用水費用，又保護了環境，實現了綠色鉆井。

（5）鉆井結束后，將鉆渣按環保要求拉到指定的地方，對現場進行了平整恢復。

6 結語

深孔繩索取心鉆井在設備配置上一直是個難題，常規巖心鉆機滿足不了深度要求，帶轉盤鉆機施工時常規取心鉆具很難滿足扭矩要求，我隊經過反復論證，決定將Φ89mm、壁厚9.35mm鉆具兩端內徑加大至鉆具本身內徑，配置TSJ3000/445A鉆機，施工過程中，加強對泥漿配置、測試、管理，并對取心裝置不斷改進，順利完成了該井的鉆井施工，完井深度2786.56m，各項工程質量滿足設計及合同要求，創造了我隊乃至省內深孔繩索取心鉆井新紀錄，取得了良好的經濟效益和社會效益。