關于提高超基巖地層鉆進工藝及降低成本的研究

向文斌，黃 楊，王冠軍

（四川華鋒鉆探工程有限責任公司，四川成都 610000）

1 概述

施工遇到超基性巖要考慮鉆進該地層具有地層風化、交結性差、容易剝落、掉快、地層極易吸水膨脹縮徑等特點，根據該特點制定相應的鉆進工藝，并考慮鉆進成本，使整個項目變得具有可行性。

2 超基性巖鉆進工藝

2.1 超基巖地質性質

超基性巖(ultrabasicrock)屬于火成巖的一個大類。二氧化硅（SiO2）其含量小于45%。常與超基性巖并用的術語是超鎂鐵巖，指鎂鐵礦物其含量超過75%的暗色巖石。

鉆進該地層的困難：地層風化、膠結性差、容易剝落、掉塊、地層極易吸水膨脹縮徑，地層如圖1、圖2 所示，鉆進具有一定的難度，針對這情況的鉆進工藝進行探討。

圖1 地層

圖2 地層

2.2 泥漿工藝

鉆進超基性巖需要使用優質泥漿提高孔壁的穩定性。

泥漿材料的配置及其使用，材料選擇有：純堿、鈉土、纖維素、植物膠、腐蝕酸鉀（khm)、廣譜腹壁劑、熒光粉，泥漿配置見表1，泥漿性能參數見表2。

表1 泥漿的配置（以0.8m3的泥漿罐）

表2 沖洗液選擇及維護要點

選用通常泥漿材料的特點：

鈉土：膨潤土是以蒙脫石為主的含水粘土礦,由于它具有特殊的性質。如:吸附性、催化性、膨潤性、粘結性、觸變性、懸浮性以及陽離子交換性等等,所以廣泛用于地質鉆探中。

纖維素：為白色粉末狀，無臭，無味，在水中溶脹成微渾濁的膠體溶液；在氯仿或乙醚和無水乙醇中不溶，用作水溶性膠粘劑的增稠劑。

植物膠：植物膠是從野生植物中提取的,外觀顏色為淡黃色粉末。該產品作為鉆井沖洗液材料,既可直接配制成無固相沖洗液,又可作為一種增粘、降失水及提高潤滑減阻作用的泥漿處理劑,還可配制成低固相泥漿,適用于不同的復雜地層,依照產品的不同特性。

腐植酸鉀（KHm）：以風化煤為主要原料是經堿溶、抽提、干燥而成。特征：外易溶于水，水溶液呈堿性，觀為黑褐色粉末。穩定頁巖地層，抑制井壁坍塌，同時有降粘和降濾失的作用，降濾失的同時能形成薄而致密的泥餅，可減少壓差卡鉆。

廣譜護壁劑（GSP）：本品是一種由高級混合烴、植物提取物與有機親水物進行交聯接枝反應制取的多功能防塌降失水劑。特征：黑褐色粉末，易溶于水。用途：可在適度增粘的條件下，顯著降低失水量。

沖洗液總體設計：結合踏勘情況看，上部項目地層較為簡單，主要以石英砂巖、石英片巖為主，難點可能出現在467m以下的破碎帶中。

0～20m 左右為松散地表堆積層，采用較高固相含量的膨潤土漿可有效應對。

PQ 主要鉆進的上部砂巖、角礫巖，因此本層段應加強沖洗液的潤滑減阻性和排粉性（可采用植物膠或者少量聚丙烯即可）。

鉆孔沖洗液方案難點可能出現在在于控制破碎帶的穩定性，同時保證采取率。主要考慮增加膠結性和降低失水量。沖洗液的性能要求見表3。

表3 沖洗液性能要求

現場配備儀器：機臺配備沖洗液檢測儀器：比重計、漏斗粘度計、中壓濾失儀、含砂量測定儀、pH試紙。

2.3 鉆進工藝注意事項

該地層的特點，有縮徑、掉塊、滲漏，鉆進時合理地控制泵量、泵壓，泵壓過高容易引起孔壁不穩定，坍塌，或者泥漿壓入地層。

2.3.1 泥漿使用方面

（1）要抑制地層膨脹縮徑，保持井壁穩定，泥漿失水性要低、礦化度高泥漿效果較好，其特點是泥漿的礦物質含量高，對地層膨脹有抑制作用，泥漿能夠提供khm，穩定頁巖地層，抑制井壁坍塌，同時有降粘和降濾失的作用，降濾失的同時能形成薄而致密的泥餅，可減少壓差卡鉆，它一方面可使結構緊密，另一方面使粘土負電荷減少，從而減弱了泥頁巖的水化分散性，能較好地預防井塌。

（2）適當提高泥漿密度，以較高的液柱壓力來平衡巖石側壓力，防止其剝落、掉塊或坍塌。但是若地層破碎嚴重，在提高密度的同時，還應提高泥漿的動切力和動塑比來進行鉆進和循環。

（3）要控制泥漿pH值在8.5～9.5之間，以便減弱高堿性環境下的強水化作用，并且適當降低失水量，提高泥漿濾液粘度，減少進入地層的水分含量。

（4）對泥漿性能的調整，要嚴禁泥漿性能大幅度地變化。

2.3.2 機械操作方面

（1）開泵不能太快、起下鉆不要用力過猛過快，以減小鉆頭、鉆具對井壁的劇烈撞擊作用，降低液柱產生的壓力激動作用，同時可以防止產生抽吸作用。提鉆時要注意泥漿的回灌，下鉆時控制孔內壓力。

（2）泵量、泵壓要適當，保持泥漿在環形空間呈低速層流狀態循環，減少對井壁的沖蝕作用。

（3）提高鉆井速度，縮短鉆井周期，減少泥漿對井壁的浸泡時間。

（4）鉆桿間距之間可以加擴孔器，起主要作用是護徑、加壓的作用。

（5）操作注意細節，現場操作人員應謹慎細心操作，現場要擺放整齊，設備應按時按點指定人，保養及其檢修，入井前管材應仔細檢查。

3 項目成本控制管理

目前地質勘探行業萎縮嚴重，市場供給需求量不平衡，競爭激烈，行業同質化惡性競爭等，作為勘探專業單位，如何擺脫困局，如何開支節流成了現實的難題。除了常規管理思維模式加快單位轉型升級外，還應從經營管理方面著手，完善各項管理制度、降低運行成本、減少物資損耗，各項非必要的費用降低從而實現成本管控的目的。作為專業鉆探施工單位如何控制成本從項目管理的幾個方面進行探討。

3.1 項目組織管理

鉆探生產是一項探索性強、技術性強、條件艱苦環境惡劣等多工種配合才能完成的工作，鉆探生產管理工作更是一個繁雜的系統工程，項目生產管理是按照自然規律和經濟規律，組織和協調生產各要素把人、財、物和工藝技術有機地結合起來，并組織好、計劃好、協調好的工作。生產組織管理工作的主要內容是在施工前編制和執行生產作業計劃，做好生產準備工作（人、材、機），把任務經過層層分解，落實到班組乃至員工個人。

3.2 生產質量和進度效率管理

質量管理出發點是建立在最經濟的技術水平上并考慮到滿足業主方的要求的條件下進行研究、設計、施工的過程。根據鉆探管理要求嚴控質量關，從建立項目質量管理體系和質量管理措施兩個方面出發。

進度效率管理，采用科學的方法來確定鉆進工藝，編制進度計劃和材料供應計劃，進行進度控制，在與質量、費用目標協調的基礎上，實現高效率。鉆探進度效率通常用小時效率、臺班效率、臺月效率等指標;與其相關的有純鉆進時間利用率、事故及停待時間率、臺月時間利用系數、鉆探工人勞動生產率等為對象。

3.3 材料消耗節約

首先：人為破壞浪費，在生產中杜絕蠻干、胡干，減少材料在生產中人為損壞和浪費，裝車、卸車一定要嚴格按照規章作業，不能人為不合理地破壞材料，現場應有人指導監督，預防物品遺留和破壞，如有需要保護應加以做好相應保護措施。

其次：材料的回收與再利用。對施工中使用的材料的回收和利用，項目結束對現場使用過的材料存在三種情況，完全報廢、可繼續使用、重新加工后方可繼續使用，統一收集整理回來交單位統一處理。

再次就是泥漿材料，按照化學方式回收分離、高溫處理等成本比較高，但是在生產中應節約泥漿材料，對于巖粉多的泥漿應配有相應的除砂設施，保持泥漿干凈性，以便泥漿再次使用，從而降低泥漿材料成本。

3.4 現場費用開支節約

項目在生產過程中所產生費用的開支項是很多的，比如：運輸費、材料采購費用、人員住宿、交通費用等一系列的開支，項目無論大小，好多費用不可避免，在針對開支費用，原則是要選擇質量好、服務好、價格低廉，前期并且做好相應的規劃措施，采購時做好申請、比選、報備工作從而來實現成本管控。

3.5 檔案管理

當今市場競爭越來越激烈，檔案管理越來越突出具有的重要性，檔案是一種重要的信息資源，不僅僅是一種社會效益，更為重要的是檔案里面潛藏著非常重要的經濟效益，積累了大量的專業技術經驗，還解決在施工中可能出現的工程質量問題、工程預算問題。項目施工結束后，對整個項目的合同、技術資料、人員考核分配進行存檔，為以后類似的項目提供可查閱資料依據。

4 結語

通過超基性巖項目地層施工，把地層特點鉆進工藝情況和成本管控情況進行探討交流，圍繞生產工藝方法和項目管理同步進行從而來實現發展與生存。成本控制的目標是增加地質鉆探帶來收入、最終才有力量去提高生產質量，尋求新的發展。生產經營管理中，提高生產效率、成本管控從而提高經濟效益，通常地質鉆探成本是衡量地質勘探生產耗費的價值尺度，是簽訂地質勘探工作項目的基礎，是計算地質鉆探單位盈虧的依據，是地質鉆探單位進行決策的依據，是綜合反映地質鉆探單位工作業績的可持續發展的重要指標。