一起地热深井施工泥浆应用实践

刘殿有

吉林省第六地质探矿工程大队， 吉林 延吉 133000

0 引言

2013年8月，吉林省龙井市政府为寻找新型能源，通过物探工作，确定在龙井市东盛涌乡打一口地热井，寻找地热资源。

1 自然地理环境

工作区位于东盛涌镇区西北海兰江南岸，首尾坐标为：

N ：42°49′29.32″ E ：129°29′03.75″、

N ：42°49′13.30″ E ：129°27′54.59″，方位角250°。

2 井深结构

2.1 井深结构

井深结构（见图1）

2.2 井深结构设计

井深结构设计（见表1）。

钻机选型及主要设备型号功率（见表2）。

2.3 钻具组合

钻具组合（见表3）。

3 地质条件

钻遇地层推测如下：

0～10 m ：第四系亚粘土、亚砂土、砂土、砂砾石；

10～1 000 m：白垩系龙井组粉细砂岩、页岩、砂岩；

1 000～2 500 m：白垩系大粒子组砂岩、砂砾岩。

4 泥浆方案设计

4.1 一开井段泥浆设计

配方：膨润土 :（5～6）%

纯碱:（0.3～0.5）%

NH4-HPAN : 0.5%

4.1.1 钻井液性能指标

钻井液性能指标见表4。

注意事项：配制膨润土泥浆，预水化24 h后，按加量加入5%NH4-HPNA

表 1 井深结构设计数据表Table 1 Well structure design data

图1 井深结构图Fig.1 Well depth structure chart

表 2 钻机选型及主要设备型号功率表Table 2 Rig type selection and main equipment type power

表 3 钻具组合表Table 3 Drilling assembly

4.2 二开及三开井段泥浆设计

配方：膨润土:（3～4）%;

纯碱：0.5%;

乳液高分子抑制剂：DS-301（0.2～0.3）%;NH4-HPAN：1.5%;

无荧光多元聚合井壁稳定剂PLG：3%;

阳离子沥青粉：2%;

低荧光井壁稳定剂HQ-1：2%。

表 4 一开井段钻井液性能指标表Table 4 Drilling fl uid performance index of the fi rst boring well section

4.2.1 钻井液性能指标

钻井液性能指标（见表5）。

注意事项：

（1）在准备好的井浆基础上加入1%铵盐＋0.2%DS-301＋2%HQ-1＋3%PLG，性能达到粘度45～50 s，失水量小于6 mL即可开钻。

（2）在钻井过程中，加强固相控制。用1%铵盐＋0.2%DS-301＋1%HQ-1维护钻进，同时加入2%阳离子沥青粉，2%HQ-1，提高钻井液封堵能力，加强固相控制，使流变性和 滤失量满足设计要求。

（3）在保证井壁稳定前提下，钻井液密度执行下限。

（4）性能检测要求：2～4 h检查密度和粘度，4～8 h检测失水和泥饼，12 h检查全套。

（5）在钻井过程中，如出现坍塌、严重漏失等现象，可根据实际情况调整钻井液性能，不受设计限制。

表 5 二及三开井段钻井液性能指标表Table 5 Drilling fl uid performance index of the second and the third boring well section

5 钻进参数设计

钻进参数设计（见表6）。

6 工程实践

在开钻前进行了各孔段的泥浆性能和钻进参数的设计，重要的是在施工中要根据不同的地层地质及岩性变化情况，因地制宜，随时调整钻井液性能和钻进参数，才能保证钻进施工的顺利进行。6.1 0～300 m井段

第一次开钻井眼大，且钻井位置在河床边，第四系地层成岩性差，流砂、砾石层较厚，地层疏松，极易造成坍塌、卡钻等孔内事故。又因井眼环空间隙大，钻井液上返速度低，易出现井底沉沙，影响钻进。所以，这一井段对泥浆性能总的要求是具有较好的护壁性能和较强的携带悬浮能力。

施工中注意适当提高泥浆粘度，执行泥浆粘度标准上限。达到一开井深后，延长井底循环时间，钻进中，要提高钻进效率，快速钻进，减少钻井液冲洗浸泡井壁时间，同时不要定点循环，待井底沉砂冲净后，迅速安放一开套管。

表 6 钻井参数设计表Table 6 Design of drilling parameters

6.2 300～1 500 m井段

这部分岩层上部为粉细砂岩及砂质页岩，夹含砾粗砂岩层及泥灰岩团块。施工中注意严格按泥浆设计执行，保持钻井液性能，减小井壁的摩擦系数，减小钻井中的扭矩和起下钻阻力。

在此段岩层钻井中，出现了不同程度的坍塌情况，发生了钻具下不到底和埋钻现象，影响了钻井效率。采取的主要措施是加入低荧光、无荧光防塌抑制剂，改变钻井液滤液的性质，满足对泥页岩的有效抑制和封堵。减轻钻具对井壁的碰撞和压力激动以及减轻流体对井壁的冲刷。

6.3 1 500～2 000 m井段

这部分岩层底部为砾岩、厚层状含砾粗砂岩，向上渐变为粉细砂岩互层。由于这部分井段深，泥浆循环速度慢，且现场使用的泥浆泵排量有限，排渣效果不好。故使用钻井液的原则是保持良好的钻井液性能，降低钻井液中的无用固相含量，改善钻井液固相颗粒的匹配，使井眼清洁畅通。使用润滑剂改善钻井液及其滤饼的润滑性，减小井壁的摩擦系数，减小钻进中的扭矩和起下钻阻力。

在钻至1 630 m井深处，出现了钻井液严重漏失现象，经岩样辨别，钻遇砂砾层。为解决漏失情况，采取了以下原则：一是在保证井眼安全情况下，钻井液密度尽可能保持设计下限；二是采用满足清洗井筒的最低钻井液排量；三是使钻井液具备良好的流变性能；四是控制钻速，降低井筒岩屑浓度，确保井筒畅通；五是控制下钻速度，避免压力激动。

6.4 井漏井段逐步采取的措施

（1）井漏后，首先观察液面，发现液面下降立即向环空灌注钻井液，直至灌满井筒。在保证安全的前提下，上提钻具，在上起的过程中还要及时灌满钻井液，起至安全井段后安上钻杆试循环，静止堵漏，再试循环。

（2）小排量开泵试泵，然后停泵观察，如液面不下降，则可用小排量循环。

（3）逐渐提高泵量，以满足洗井需要为准。

（4）如不再漏失，则分段下钻，开泵试排量。

（5）控制钻速，使钻屑达到封堵漏层的目的。

（6）若井口返出的钻井液排量减少，可适当降低泥浆泵排量，缓慢地边钻进边观察，同时提高钻井液粘度、切力或降低钻井液密度。

（7）对渗透性或裂隙性漏失严重地层，可根据判断的裂隙大小和漏失程度，加入颗粒状为主的固体堵漏剂，亦可泵入含有堵漏材料的粘稠钻井液。

6.5 2 000 m以下井段

这部分井段是完井之上井段，随着钻孔加深，岩粉不能彻底排除，造成钻压过高，极易造成井内事故。因此，这一井段携带岩粉减小摩阻是泥浆护理工作的重点。施工中使用低固相泥浆作原浆，提高泥浆粘度。

具体做法是选择高分子cmc作好提粘剂，提高泥浆粘度，同时加入水解聚丙烯酰胺作为选择性絮凝剂提高净化岩粉能力，控制泥浆中的固相含量。泥浆性能指标达到如下标准（见表7）

由于选用的泥浆泵（型号3NB-500）排量有限，在深孔施工时泵压较高，因此，在施工时调小了输

表7 泥浆性能指标表Table 7 Mud performance index

（2）钻井液设计是施工前的行动方案，是具有前瞻性的预防措施，对于每口井或每个地层区域地质条件的多样性、复杂性，并不具备完全一致的指导作用。施工中要根据具体地层条件变化情况，及时修正钻井液性能，使之能够“因地制宜”，起到保证井壁安全和顺利完井的目的。出排量，降低了泵压。虽降低了钻效，但提高了循环时间，对清净泥砂起到了作用。

7 结束语

（1）钻井液是钻井施工的“血液”，重要性对于较深钻孔和新施工区域尤为突出。在施工前要有专项设计。

[1] 翟玉峰，王鲁朝,等,西藏罗布莎科学钻孔冲洗液技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程）2014.(04).

[2] 战启帅，杨卫东,等.鲁页参Ⅰ井钻井液技术[J]，探矿工程（岩土钻掘工程）2014.(09).

[3] 赵金洲，张桂林.《钻井工程技术手册》[M].北京：中国石化出版社2004