大口径井钻井技术初探

张毓蓉

（河南省煤田地质局二队，河南洛阳471000

大口径井钻井技术初探

张毓蓉*

（河南省煤田地质局二队，河南洛阳471000

根据大口径井施工特点，研究设计了施工设备配置、施工参数及泥浆性能，并通过对2个大口径井施工实践，分析了施工时效影响因素，总结了大口径井施工要点，为提高大口径井钻进质量及效率提供了技术资料。

大口径；钻井参数；时效分析

大口径井主要是用于煤矿瓦斯排放、矿山抢险、井下送料、矿山救援等工作。大口径井井径较大，一开井径一般在Ø1000～Ø1500mm，二开井径一般在Ø600mm以上，才能称之为大口径井。下面通过施工的2个工程实例，谈谈这方面的经验体会，供同行们参考。

1 大口径施工特点（与石油钻井施工比较）

（1）井深较浅，一般在1000m左右；

（2）在下套管时，绞车提升能力要大；

（3）在钻进中，钻机转盘扭矩要大。

2 主要钻井设备机具

根据工程施工要求，选用的设备如下：

（1）钻机 ZJ30G,钻塔 JJ170/31-K,泥浆泵3NB1300B等；

（2）钻具：钻挺为Ø203mm10根，Ø178mm4根，钻杆Ø127mm；

（3）钻具组合：

一开：Ø900mm组合牙轮钻头+Ø203mm钻挺10根+Ø178mm钻挺4根+Ø127mm钻杆+133×133立轴钻杆。

二开：Ø720mm组合牙轮钻头+Ø203mm钻挺10根+Ø178mm钻挺4根+Ø127mm钻杆+133×133立轴钻杆。

钻头：一开使用Ø900mm组合牙轮钻头，二开使用Ø720mm组合牙轮钻头。

3 钻井技术参数

3.1 钻压

一开钻进时，钻进表层一般不需要太大的压力，同时应控制井斜，因大口径施工对井斜要求较为严格，况且，一旦井斜过大，会给下表套时造成很大的麻烦。虽然井径较大，但钻压一般控制在3～5t即可，见基岩后钻压适当加大到8～10t即可。

二开钻进时，应先钻先导孔，以便控制井斜，待先导孔钻进到设计井深后，再二次扩孔到设计井深。

3.2 转速

大口径钻进，由于井径较大，一般开900～1000mm，二开也达到600～800mm,所以要求较低的转速，以免转速过大，致使扭矩太大，将钻具扭断。一般井深较浅时，可选用2挡（72r/min）钻进，二开钻进时，随着钻井不断的延伸，一般选用1挡（35r/min）进行钻进。

3.3 泵量

由于大口径钻进井径较大，最好选用大泵量。即：46～50L/s。

4 钻井液性能

大口径井钻进时，必须要求钻井液的性能达到最优质的标准，因此，钻井井径较大时，目前，我们选用的钻井泵最大的也就是3NB1300或者3NB1600的泥浆泵了。依靠泥浆泵的排量来满足钻井的要求，显然是无法实现的。为此，只能提高钻井液的性能，从而实现安全优质高效的钻井目的，所以在钻井液处理剂选择方面必须认真细致，选用的处理剂应符合大口径钻井的施工地区的地层的要求，从而保证做到井径不塌、不漏、井壁稳定，尽量能够提高钻效的目的。我队施工的2口大口径钻井，一个是在辽宁辽阳施工的井深1050m，一开井径Ø900mm×180m，下Ø720mm×20mm表套，二开井径Ø660mm×1050m。第二口是在河南永城施工的通风井，一开井径Ø900mm×200m，下Ø780mm×20mm表套，二开井径Ø720mm×680m，钻井施工比较顺利。

选用的钻井液处理剂我们选择了以下几种，有粘土粉、Na2CO3、NaOH、CMC、KPAM、PAM、扩壁剂、磺化沥青等材料。

泥浆配方：1m3泥浆所用的材料为：

粘土：100kg，Na2CO3：1.5～2kg，CMC：1.0～1.5kg，护壁剂：0.5～1.0kg，KHm：5～6kg，磺化沥青：5～6kg。

所配置的泥浆性能为：粘度：50～55s，比重：1.1～ 1.15g/cm3，失水：6～8mL/30min，含砂量：1%～2%，pH：8.5，泥皮：1～1.5mm。

表1 永城新庄煤矿时效分析（单位：h：min）

5 施工时效分析

通过2口井的施工，一口是在河南永城施工的通风井，一开井径Ø900mm×200m，下Ø780mm×20mm表套，二开井径Ø720mm×680m，钻井施工比较顺利。河南永城钻效分析见表1。其钻井质量及钻井效率均取得了较好的成绩，为我队在今后的大口径施工积累了一定的经验。在下套管时，对泥浆做了特殊的处理，下套管也较为顺利。第二口是在辽宁辽阳施工的井深1050m，一开井径Ø900mm×180m，下Ø720mm×20mm表套，二开井径Ø660mm×1050m，辽宁辽阳钻效分析见表2。

表2 东北红阳三矿时效分析（单位：h:min）

钻进纯时间2478h35min（合103.27d）；起下钻时间468h5min（合19.50d）；接单根时间29h25min（合1.23d）；辅助时间（维修设备、停待等）510h25min（合21.27d）；特殊作业（下套管、固井、候凝、测斜、提水）561h30min（合23.40d）。

钻进纯时间2226h25min（合92.77d）；起下钻时间899h50min（合37.49d）；接单根时间64h45min（合2.82d）；辅助时间（维修设备、测斜等）1741h（合72.54d）；特殊作业（下套管、固井、候凝）97h（合4.04d）。

6 结语

（1）所用的钻井设备，必须能满足大口径钻井施工的要求，即：钻机转盘扭矩满足要求。 （2）钻井井架的提升能力一般要求较大，特别是在钻井结束后，下套管时，由于井径较大，要求下的井管直径较大，一般的井管直径均超过Ø500～Ø600mm，井管重量较大，所以在下套管时，在井管方面虽然采取措施（在井管合适位置下阻流环或者浮力塞），在井管连接到最后时，也要超过100t，所以要求井架有较大的承载能力。

（3）钻井作业中，在表套下好后，二开钻进时，应先钻好先导孔，在先导孔钻进中应确保先导孔的垂直度，由于井径较大，钻井大多都在矿区施工，距离井下巷道较近，稍有偏差，就有钻穿巷道的危险，为此，在先导孔施工时，必须保证钻井的垂直度，确保井底位置在靶区范围之内。

（4）当先导孔在保证钻井质量的前提下，顺利钻至井底后，在扩孔钻井时，在钻机扭矩允许的情况下，应尽量采用较大的压力进行扩孔钻进，以达到提高钻效的目的。

（5）扩孔钻进完钻后，必须充分冲孔循环冲渣，待井口不再返渣后，方可起钻，准备下套管。

（6）下套管前，必须对钻井液认真处理，同时要求钻井液要有一定的粘度（一般应在55～60s）和一定的润滑性能，同时钻井液的失水应要求为最小（一般失水严格控制在6～8mL/30min）。

（7）大口径钻井所下的套管为焊接管，要确保套管的焊接质量，必要时，套管接口处应加大焊筋骨，以加强套管的焊接强度。

（8）套管下完后还应冲孔循环，因大口径钻井下套管时间较长，一般需要5～7d，为保证其固井质量，在固井灌注水泥前，必须充分冲孔循环，待循环通道通畅后，方可注水泥进行固井作业。

（9）钻井施工中，考虑到经济效益方面因素，在扩孔钻进时，选用的组合钻头在加工时应选用Ø215.9mm牙轮钻头，轮掌加工，因Ø215.9mm轮掌较为便宜，为2000元/个，而Ø311mm牙轮钻头轮掌为10000元/个，考虑到经济效益的问题，应该选择Ø215.9mm牙轮钻头。

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1004-5716(2016)12-0036-03

2016-01-26

2016-01-27

张毓蓉（1987-），女（汉族），山西平顺人，助理工程师，现从事工程施工技术和管理工作。