珲春组含煤、粉砂地层供水井施工技术

丁鸣 蔡欢喜 李妍 储德贵

摘  要：为解决下第三系古新统珲春组地层的供水井含煤、粉砂等施工难题，通过分析论证，优化管井施工设计，摸索出一套针对该地层特点的施工和成井方案，有效的防止了塌孔等井内事故的发生，并显著提高了出水质量。

关键词：珲春组  含煤  粉砂

1、工程概况

吉林省延边朝鲜族自治州珲春市口岸开发区某单位为解决其生产、生活用水，委托我单位对该单位设计构筑一口供水井。

该供水井位于珲春市北部珲春口岸南侧，北侧为中俄边境诸丘陵，向南为珲春盆地。该地区地质结构为上部第四纪松散层，下部下第三系古新统珲春组地层。该地层为灰白色砾岩、粉砂质泥岩为主，夹杂薄煤层。地下水补给方式是大气降水和山区补给。

该单位之前曾构筑一口供水井，但因井涌砂严重，且潜水受到污染，导致水井水质严重不达标，现今已经废弃。

2018年7月历时10天，完成成井任务，水井深101m，水量达200m3/d以上。本文对该项目的施工和成井经验做简要介绍。

2、施工和成井设计

根据井位的地层情况，吸取邻近水井教训，决定采用牙轮钻头回转全面钻进技术，以膨润土泥浆作为钻井液，φ311mm牙轮铣齿钻头与φ374mm牙轮铣齿钻头交替使用，泥浆正循環全面钻进至101m，然后采用φ445mm牙轮钻头进行扩孔，之后采用φ470mm肋骨片扩孔钻头扩至终孔。在成井工艺中采用粘土球护壁止水，避免上层潜水污染，下入Φ273mm螺旋铁管102.0m。其中Φ273mm缠丝滤水管长42.0m，滤水管采用棕皮与纱网双层外包，防止涌砂情况出现。

3、钻井施工

3.1 主要施工钻具

采用SPC-600钻机一台，配置φ114钻杆20根，φ174钻铤5根，牙轮铣齿钻头φ311mm、φ374mm，φ470mm肋骨片扩孔钻头。

3.2 成孔参数

采用高钻压，中等钻速，钻速为80-120r/min，泥浆泵的循环流量适当放大，控制在60-80L/min，开孔后将五根钻铤全部下入孔内，依靠钻具自身重量，提高钻孔效率。

3.3钻井液

该井主要依靠钻井液的液压护壁。针对地层含砂量较大，易发塌孔的特点，要保持井眼的稳定，钻穿的地层要用钻井液的压力柱与地层压力取得平衡，钻井液密度稳定。该井采用高固相、高粘度的优质膨润土泥浆护壁。具体数据见下表。

4、主要施工难点及对策

4.1防斜

在砂砾石地层采用使用牙轮全面钻进工艺，极易发生孔斜现象。为防止此类事故发生，我们一方面坚持使用钻具增加钻压，防止使用钻机的液压加压时发生钻具失稳的现象，另一方面，我们应用刚性满眼钻具组合防斜技术。将一根钻铤加工成扶正器，并在其外部加镶修孔合金，防止其磨损迅速，利用钻铤扶正器准刚体的特性防斜。通过此种方法，保证了钻孔的圆度和垂直度，全部井管一次性下入到位。

4.2防煤层、涌砂

由于该井地层多粉细砂，多煤层，我们在原有缠丝滤水管的外部包了两层80目纱网三层棕皮，使用米丝困扎结实。事实证明，该措施有效的防止了粉细砂和煤粒涌入井孔内，经过二十多个小时的抽水洗井，最终达到水清砂净，含水层的细砂和煤层没有对水质产生影响。

4.3防表层水污染

施工之前在走访中得知，附近机井虽然水量较大，但是水质普遍不好，具体问题是固体悬浮物普遍严重超标，人畜无法正常引用，必须采取措施阻止浅层水，取深层水。本次施工使用粘土球+止井管缠绕海带将上部潜水封住。井管环状间隙投入砾料作为过滤层，采用动水投砾，共投入5-10mm规格砾料20m3。投入粘土止水封孔，封孔止水位置12.0m。

4.4卡钻

卡钻分为：键槽卡钻、沉砂卡钻、井塌卡钻、压差卡钻、缩径卡钻、落物卡钻等[1]。此次施工遇到卡钻的属于沉砂卡钻，沉砂卡钻的表现是：重新开泵，泵压很高或憋泵;上提遇卡，下放遇阻且钻具的上提下放越来越困难，转动时阻力很大甚至不能转动。其表现是接单根或起钻卸开立柱后，钻井液喷势很大。

为了预防沉砂卡钻，应确保钻井液的性能满足清岩和悬浮岩屑的要求，随时做好设备和循环系统的检查维护，在因故停止钻进时，避免停止井内循环;缩短接单根时间，在发现泵压升高及岩屑返出量较小时要控制钻速，加大排量洗井，停泵前要将钻具提离井底并随时活动钻具。

5、结论

该井位于珲春盆地，地层为珲春组，以砂砾岩和富含粉细砂的泥岩为主，中间间有若干层煤层。因污染严重附近机井普遍水质不好，且固体悬浮物普遍超标。这次采用牙轮钻头全面钻进配合扶正器防偏防斜的工艺，既能快速通过砂砾石地层，又能有效避免井斜的发生，取得了良好的经济效益。另外，为避免粉细砂和细小煤粒污染水源，在滤水管外部采用纱网和棕皮双层包扎的工艺，起到了良好的过滤效果，且并没有明显影响出水量。

参考文献：

[1] 杨塑. 钻井卡钻原因分析及对策[J].云南化工，2018（1）.

作者简介：

丁鸣  1982.10出生，工程师，主要从事钻探工作