江苏某盐矿勘探孔钻探技术分析

陈 强 丁海英

(陕西能源职业技术学院，陕西 咸阳 712000)

江苏某盐矿勘探孔钻探技术分析

陈 强 丁海英

(陕西能源职业技术学院，陕西 咸阳 712000)

为了确保在盐岩地层顺利钻探勘探孔，结合钻探工艺优化的原则对江苏地区某盐矿勘探孔施工进行了技术分析，根据地质报告设计孔身结构采用三级口径成孔并配备塔式钟摆钻具组合进行施工，通过确定合理的钻进工艺、采取严格的规程参数，顺利完成了该勘探孔施工任务。

盐岩层，盐水泥浆，孔身结构，钻具组合

江苏某盐矿区位于华北地台鲁西背斜，鱼台坳陷的次一级构造—欢口向斜的南翼。地层组成从上而下为：第四系、新近系、古近系。主要含盐地层赋存于古近系官庄组中段中部含盐亚段内，灰色、深灰色、少量灰紫色泥岩；白云质泥岩；含沥青质钙质泥岩与灰白色、浅灰色硬石膏岩不等厚互层，夹8个盐群，21层石盐岩，含少量钙芒硝岩及粉砂岩、细砂岩。石盐岩常由灰白色及烟灰色薄层状石盐与纹薄层状硬石膏或少量中薄层状钙芒硝不等厚互层组成，厚度约500 m。为后续矿区开采探明盐储量计划在该区内钻进勘探孔。针对勘探区的地质条件，为确保钻探施工顺利达到设计要求，现对该孔施工技术进行分析。

1 孔身结构确定

孔身结构包括钻孔深度，各孔段直径和深度，套管或井管的直径、长度、下放深度和灌浆部位等。孔身结构设计是否合理关系到后续钻探设备选型、钻具组合、规程参数等一系列钻探工艺参数的确定。根据矿区地质构造和岩性特征，设计该勘探孔孔身结构为：一开采用φ273 mm钻头钻进至井深330 m，下入J55级φ219 mm×8.94 mm×330 m表层套管。二开采用φ190 mm钻头无芯钻进至1 170 m。三开采用φ152 mm钻头取芯钻进至终孔层位约1 895 m。

2 钻具组合

根据已确定的孔身结构，为了防止发生钻孔倾斜事故，影响成孔质量，对施工钻具进行优化组合，采用塔式钟摆钻具组合。1)一开无芯钻进钻具组合。110 mm×110 mm方钻杆+φ89 mm钻杆+φ146 mm钻铤+φ165 mm钻铤+φ273 mm三牙轮钻头。2)二开无芯钻进钻具组合。110 mm×110 mm方钻杆+φ89 mm钻杆+φ146 mm钻铤+φ190 mm三牙轮钻头。3)三开取芯钻具组合。110 mm×110 mm方钻杆+φ89 mm钻杆+φ121 mm钻铤+φ146 mm岩芯管+φ152 mm取芯钻头。

3 规程参数选择

在正确选择钻头确保钻头使用寿命的情况下，钻进效率取决于钻进规程参数，即：钻压、转速与泵量。钻进规程参数匹配是否合理亦是影响钻探施工质量的重要技术因素。参照岩心钻探规程并结合该矿区以往施工经验，对不同孔段进行合理选配钻进规程参数，见表1。

4 泥浆设计

泥浆的设计应根据地层、盐矿的性质、钻进方法、钻孔深度及工程要求选用不同类型的泥浆。一般在含盐地层常采用抑制类泥浆确保钻探施工顺利进行，故该钻孔在非含盐段采用不分散低固相普通优质泥浆，在含盐段采用盐水泥浆进行钻孔护壁堵漏。

表1 不同孔段钻进规程参数的选配

4.1 不同孔段泥浆的确定

1)非含盐段泥浆确定。0～含盐段以上50 m，采用不分散低固相淡水泥浆，用优质膨润土配制基浆，用碳酸钠、水解聚丙烯酰胺(PHP)，水解聚丙烯腈(HPAN)调整泥浆性能。2)含盐井段泥浆确定。当钻进见盐50 m前将孔内淡水泥浆全部排出，更换盐水泥浆。用卤水、凹凸棒、抗盐土配制泥浆，加SMC，SMP，FCLS，K31，Na-CMC，纯碱，烧碱等调整泥浆性能。钻进至盐层时，加盐至饱和状态，即氯离子含量达到17 ppm～18 ppm，进一步对饱和盐水泥浆进行防塌处理，以保证各钻进过程中，孔内无掉块现象。

4.2 泥浆原料作用

该孔采用的水基泥浆的组分主要由造浆粘土、化学处理剂和水三部分组成。根据不同地层的特性应选择适应于地层的泥浆原料进行配浆和调整泥浆的性能。

1)造浆粘土。膨润土主要用于淡水泥浆体系中，其具有良好的造浆功能，使泥浆在施工中能够具有较强的悬浮能力，及时排粉保证孔底清洁并获得优良的护壁能力。抗盐土主要抗盐侵能力较强，具有在盐水体系中分散度较高，使泥浆体系获得较高的造浆率并保持钻探施工中良好的护壁能力。

2)化学处理剂。化学处理剂是调整泥浆性能常用的手段之一，根据施工不同的要求在该孔钻探施工中主要选用絮凝剂HPAM；降粘剂SMC，FCLS；降滤失剂Na-CMC，SMP，HPAN；碱度调节剂NaOH；粘土分散剂Na2CO3配制并调节泥浆的各项性能参数。

4.3 使用效果评价

1)不分散低固相泥浆使用效果。采用此类泥浆主要是考虑到泥浆体系中固相含量控制在4%以下，当钻遇地层松软，可钻性好，且孔壁稳定时，泥浆应着重于提高清洗井底及携带岩粉岩屑的能力，防止钻头泥包或泥饼卡钻等事故的出现。经实际施工表明，钻进获得较高的机械钻速，在施工孔段并未出现因泥浆选配不当而导致钻探事故发生。

2)盐水泥浆使用效果。采用此类泥浆主要是考虑饱和盐水泥浆对盐岩地层具有较强的抑制性，能够预防钻孔坍塌并维护泥浆的性能不受盐岩地层侵污。有利于保证在合理的机械钻速下顺利进行钻探施工。

此外，采用饱和盐水泥浆可以避免对盐矿造成污染，有利于后续开采作业中提高盐矿的产量，是目前常用的一类泥浆体系。该类泥浆在含盐孔段使用获得了较好的效果，成功预防了含盐区钻孔事故的发生。

5 孔内事故与处理分析

实际施工中该勘探孔并未因钻探工艺技术和设备选择不当而发生孔内事故，仅因施工现场断电和人为粗心的原因产生过粘钻、卡钻和物探棒掉落孔内事故。

5.1 粘钻、卡钻

1)粘钻、卡钻原因。因钻进时突然停电10 min，导致钻具与孔壁紧紧地连接在一起无法正常地提钻和钻进，产生了孔内粘钻和卡钻事故。

2)处理方法。为处理粘钻、卡钻事故，现场采用柴油进行全孔浸泡6 h，进行上下提动钻具，使得钻具在孔内没有完全卡死，进一步上提钻具进行解卡处理。

5.2 物探棒掉落孔内

1)掉落原因。测井时由于连接测孔仪器的钢丝绳长时间使用，工作人员未能及时更换，导致在下降到800多米时钢丝绳突然断裂物探棒掉入孔内，以致无法进行测井的正常操作。

2)处理方法。施工现场采用在废弃的岩芯管上焊接5组～7组开口向上的特殊爪子，一组焊有三个爪子作为捞勾来使用。使用钻杆进行探捞，因不知道探棒落在井内的具体位置反复进行探捞，共计下入49根立杆，将全部掉落的钢丝绳和探棒头捞出。

6 结语

江苏地区盐矿勘探施工的顺利完成与本次优化钻探技术设计密不可分，通过积累大量的优化数据可为该地区后续盐矿的勘探与开采工作提供可借鉴经验，但也存在着因施工人员粗心等人为主观原因而造成的事故，有待于进一步加强改进。

[1] 王德承，余希才.用饱和盐水泥浆在盐岩层取心[J].石油钻采工艺,1990(6)：67-68.

[2] 杨俊贞.钻井液用处理剂标准应用现状分析[J].石油工业技术监督,2002(6)：111-113.

[3] 陈兴源，于向前.地质钻探技术与应用研究[J].科技创新导报,2012(26)：15-19.

[4] 杨培全.浅谈煤田钻探孔内事故预防、判断和处理[J].江西煤炭科技,2011(1)：6-8.

Technical analysis of exploration drilling holes in a salt mine in Jiangsu

CHEN Qiang DING Hai-ying

(ShaanxiEnergyVocationandTechnologyInstitute,Xianyang712000,China)

In order to obtain a smooth exploration hole in the area of gypsum formation， technical analysis of the construction of a salt mine exploration holes drilled in Jiangsu province based on the principles of process optimization. According to the geological report designed body structure would be used three bore holes into the hole and tower pendulum BHA. By the drilling process parameters determined reasonably and taking strict procedures, the exploration holes construction tasks were successfully completed.

gypsum formation, brine mud, borehole structure, bottom hole assembly

1009-6825(2014)11-0113-02

2014-02-17

陈 强(1982- )，男，助教； 丁海英(1983- )，女，讲师

P631

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