参数井钻探施工技术探讨

邓拓

湖南省煤田地质局第一勘探队 湖南 衡阳 421800

1 钻孔结构设计

根据参数井钻探工程技术要求、单孔孔深、终孔井径及每个钻孔所处区域地层条件、钻孔工艺技术特点，参考以往施工钻孔井身结构，依据有利于安全、经济、优质、高效钻井的原则，考虑现场实际施工需要进行设计。施工钻孔以绳索取心钻进为主，所以钻孔结构应尽量简化，但应为后续工作留有余地。每个钻孔要根据开孔及钻进实际情况适当调整钻孔结构，但在调整前必须上报技术部[1]。

本次研究的参数井设计孔深805～1545m，终孔井径不小于准96mm，目的层所需穿透的地层主要为灰岩、砂岩和泥页岩。总体孔身结构拟采用三开施工。

（1）一开，用准150mm普通合金钻进工艺钻进至较完整基岩30m左右，下入准146×5.5mm井口管做一开固井，封隔地表水、松散黏土流沙、沙砾层、易垮塌层，套管底部做止水处理。（2）二开，用准130mm普通金刚石取心钻具继续钻进一段完整基岩，下入准114×6.3mm技术套管做二开固井并做压力检查。（3）三开，用准96mm绳索取心钻具钻进至终孔。为了保证物探测井的需要，钻孔终孔层位为目的层底界之下30m。

2 钻孔方法优选

根据施工区域的岩石地层情况，在能够满足地质要求的前提下，钻进方法应尽量选用先进的施工工艺。因为绳索取心钻进属满眼钻井工艺，钻杆与孔壁之间的环状间隙小，钻杆没有外接箍，不易对钻孔孔壁产生局部破坏性扰动，具有不易发生卡钻和埋钻事故、岩心采取率高、施工进度快、成孔质量高的工艺特点，是比较先进的岩心钻探施工工艺。

（1）合金钻进。开孔覆盖层及强风化层采用普通硬质合金钻进，选用普通硬质合金T313直镶普通合金钻头单管取心钻进。

（2）金刚石绳索取心钻进。将114mm×6.3mm技术套管下入孔内固井后，全孔采用以绳索取心钻进工艺为主的钻进方法。绳索取心钻具的技术要求：①当内管总成下到外管总成预定位置时，能即时发出到位信号，且内、外管之间的相对位置能够确定。在钻进过程中内管不上窜、下滑；内、外管之间能保证有良好的通水性；②钻进过程中岩心充满内管时，能及时向地表发出堵塞信号；③由于是双管结构，应保持内、外管的同心度，以便使岩心顺利进入内管。

2.3 绳索取心钻进操作要领

①内管投放：采用自由下落及卷扬机钢丝绳投放内管；②钻进：判断内管总成是否到位、判断岩心是否堵塞时，注意观察泵压表及孔内返液情况；③打捞内管总成：由孔口投放打捞器。经常检查打捞钩，防止脱落卡管[2]。

3 冲洗液与护壁技术

由于采用的是小口径金刚石绳索取心钻进工艺，孔壁环状间隙小，转速高，故钻井液的选择应根据绳索取心钻进特点、钻孔深度、地层情况来合理选择泥浆，要求冲洗液须具有良好的流动性、抑制性、排粉性、抗泥包性和润滑性，并应尽量减少固相含量，以减轻钻杆内壁结垢现象。参数井主要钻进地层为粉砂质页岩、含炭质页岩及灰岩等，钻进时，含炭质页岩地层比较容易吸水垮孔，影响正常钻进，因此必须控制泥浆的失水量，以防止或减少吸水膨胀引起的孔壁垮塌。

3.1 泥浆性能要求

（1）泥浆（马氏）漏斗黏度29～35s，比重1.02～1.05g/cm3，失水量控制在10mL以下，pH9～10。

（2）各次开钻后，正常井段每小时测量一次钻井液密度和黏度，异常井段每0.5h测量一次钻井液密度和黏度，每8h测量一次密度、黏度、含砂量、失水量、pH，遇井下复杂情况或有油气显示时要加密测量，并填入班报表。各钻孔在施工过程中，应根据钻井实际情况，及时提出泥浆使用反馈意见，技术人员现场跟踪，以调整泥浆配比参数，进一步指导后续钻孔施工。

（3）进入泥页岩层钻进，必须强化泥浆防塌及防漏措施：

①提高泥浆滤液的抑制性，防止泥页岩吸水膨胀；②使用多软化点封堵材料，提高地层的承压能力；③尽量降低泥浆的滤失量，形成良好的泥饼，减少引起泥页岩水化的机会；④根据实际情况，选择适当的泥浆密度提供有效应力支撑井壁；⑤尽可能减少起下钻及开泵造成的压力激动，减小钻具对井壁撞击，并采用合理流变参数和排量，避免水力冲蚀井壁。

（4）钻遇泥页岩段时，井壁发生失稳风险大，重点是对钻井液进行精细操作，提高钻井液的抑制封堵性，尽量减缓页岩段失稳程度，可采用以下的防塌处理措施：①提高钻井液润滑性能；②每钻进30～50m宜做短程起下；③钻遇页岩段出现憋卡钻头应将钻具提离井底，回转循环观察是否缓解。在其他措施无效的情况下，调整钻井液密度，平衡地层应力，直至满足钻井作业需要；④在遇阻卡井段循环排沙，使用不同密度、不同黏度的稠浆、低粘切浆、清扫浆交替排砂以清除岩屑床，保持井眼清洁[3]。

4 封孔

根据钻探地质设计技术要求，钻孔钻进终孔并完成物探测井后，对钻孔全孔段采用水泥封闭。

4.1 钻孔段的封闭

首先对目的层及其底部进行封闭。将绳取钻杆下至离孔底1m左右位置，用清水通过泥浆泵压水洗孔不小于60min，然后将钻杆上提2m并连接泥浆泵，同时按0.5∶1的水灰比连续搅拌水泥浆。将搅拌好的水泥浆液通过泥浆泵送到孔底。

4.2 井口埋设

钻孔封闭完成，井口水泥砂浆初凝后，在井口中心插入1准12×1500mm的螺纹钢筋，然后浇筑C20以上的混凝土作为井口标志。井口标志要求：长×宽为300mm×300mm的方形混凝土墩，高出地面100mm，顶面抹平。

5 结束语

综上所述，参数井钻探工程对获取地质参数、含气性解析、录井、测井等具有非常重要的作用。钻孔结构设计、钻进方法选取、钻头及钻进参数选择、封孔等钻探技术的实施对参数井钻探工程的质量影响很大，必须加强研究，从而提高参数井钻探施工的质量。