偏心跟管鉆進技術在200H機械化鉆機的應用

賀津波 李家華 劉剛 付向東 劉占勝

摘要：為了解決易塌井區不易成井的問題，在了解跟管鉆進技術的主要類型和工作原理后，將偏心跟管鉆井技術應用到200H機械化鉆機上。通過在不同地形的實踐，確認該地區的成井率達到了100%。

關鍵詞：跟管鉆進;易塌井區;成井率;機械化鉆機

前言

塔里木探區的河道及河床區等易塌井區，地下有含水層，并伴有流沙的松散地層。在該區域進行勘探鉆井作業時，使用的是200H機械化鉆機。其工作原理是通過空壓機提供壓縮氣體，在沖擊器和鉆機扭矩作用下鉆井成孔。在作業中，一提鉆就會塌井，導致難以成井。根據成孔需求，將跟管鉆進技術應用到機械化鉆機上，在不同的地形進行實踐，達到護井目的，提高易塌井區的成井率。

1跟管鉆進技術的概述

跟管鉆進技術是以壓縮空氣作為動力，跟管鉆具在沖擊器和鉆機扭矩作用下進行沖擊回轉鉆進并實現同步跟進套管，終孔后跟管鉆具從套管中提出，套管用于護壁的一種鉆進技術。

2偏心跟管鉆進的工作原理

正常鉆進時，通過沖擊器的振動沖擊作用，帶動偏心跟管鉆具（見圖1）進行鉆孔，鉆進時由于離心力及摩擦力的作用，偏心鉆具朝外偏出從而達到擴大孔徑的目的，再通過沖擊管靴帶動套管跟進，鉆孔產生的巖粉通過鉆桿與套管間的空間被吹出孔外。鉆孔結束后，通過反轉，使偏心鉆具收攏提出套管，套管留在孔內護壁而成孔。偏心跟管鉆進宜在孔深40m以內且地層中無較多較大的孤石時采用，采用中風壓沖擊器。

根據井深12m的要求，以及鉆機的空壓機參數產氣量12.5m3，額定壓力0.8MPa，屬于中風壓的范圍。因此，我們采用偏心跟管鉆進的方式。

3偏心跟管鉆機技術在機械化鉆機的實踐

3.1作業流程的制定

結合新疆地區對炸藥管理的要求，實行批量下炸藥作業，制定了相應作業流程：當套管下到合適的位置時，將鉆具從套管內徑中提出，而套管則留在孔內保護孔壁，再下入PVC管子，拔出套管，達成護井的目的，最后再根據任務需求統一下置炸藥。勘探作業用的炸藥外徑為60mm，選用外徑為75mm，壁厚5mm的PVC管。

3.2偏心跟管鉆具的選型

跟管鉆具選用外徑為108mm、壁厚4.5mm的套管。鑒于井較淺，從成本上考慮，采用R780材質。選用108偏心釬頭匹配90沖擊器，以及外徑為108mm、內孔直徑為87mm的管靴。

3.3拔管裝置的設計

作業中由于套管與井壁結合緊密，摩擦阻力大，跟管鉆進技術都是在專用設備上應用，其設備的設計需求都是能夠滿足跟管鉆進的使用需求，有足夠的扭矩和提升力。而機械化鉆機的提升力較小，僅為35kN，直接拔套管有些困難，需要配套的拔管裝置鋪助。

3.3.1沖擊器拔管裝置

根據沖擊器的工作原理，在沖擊器接近減釬頭端放入約5cm厚的圓柱體金屬墊塊，縮小釬頭與沖擊器的距離。使用時，把管靴（內孔直徑87mm）套到普通釬頭上，用管靴與套管連接，利用沖擊器的作用力與反作用力邊振邊拔，使得套管與井壁的配合逐漸松動，從而解決機械化鉆機提升力不足的問題。該工具適用于深度為12m左右的的成孔。

3.3.2液壓油缸拔管裝置

液壓油缸拔管裝置由兩個雙向液壓油缸、底座、卡座四大部分組成，用高壓液壓膠管相互連接而成。其中雙向液壓油缸是通過機械化鉆機的液壓系統提供壓力油，單個油缸推力為80kN，兩個即為160kN。卡座是拔管裝置的抱緊裝置，由內卡和外卡組成。內卡可根據套管的不同規格設計，呈錐形，平均切割成三份，使用其中的兩份完成套管的夾持。該工具可用于套管卡住拔不出來的情況。

4跟管鉆進技術在200H機械化鉆機的應用

易塌井區的地下結構不一樣，使用200H機械化跟管鉆機的作業方式也就不同，取得的效果也不一樣。

4.1下部松散地形，中上部礫石地形的應用

在此地形中，采用全跟管的方式，井深12m，沖擊器與偏心鉆頭配合方式成孔、下套管同步進行，鉆機速度較快，結合兩種拔管裝置，拔管效果好，平均2.5個小時可以完成一口井。

4.2上部松散地層，中下部淤泥地形的應用

在此地形中，一開始采用全跟管的方式，下入12m深套管，套管鉆進速度較快，但是在拔套管過程中，發現由于淤泥的附著力極強，導致拔管速度極慢，需要3個小時，時間太長。考慮到上部松散地層離井口3米左右，僅下一根4.5m套管，既可起到護井的作用，又能減少套管與淤泥的接觸面積，降低摩擦力，鉆機可以輕松拔出套管;對于淤泥地形，沖擊器與普通鉆頭成井作業效率不高，將三葉刮刀鉆頭與山地鉆桿配合應用到機械化鉆機上，進行鉆井作業。通過使用，在該地形成孔效率由全套管作業的4個小時，變為1個小時，效率提高了4倍，且減少了跟管配件的損耗。

目前，跟管鉆進技術已經在塔里木物探處247隊、2170隊、2222隊的項目上得到了成功的應用，使該區域易塌井區的鉆井實現了由成不了井，到成井率100%。

5總結

跟管鉆進技術在機械化鉆機的應用，徹底解決了河床、河套區易塌井區難以成井的問題，保障了項目的生產。

參考文獻：

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