一起地熱深井施工泥漿應用實踐

劉殿有

吉林省第六地質(zhì)探礦工程大隊， 吉林 延吉 133000

0 引言

2013年8月，吉林省龍井市政府為尋找新型能源，通過物探工作，確定在龍井市東盛涌鄉(xiāng)打一口地熱井，尋找地熱資源。

1 自然地理環(huán)境

工作區(qū)位于東盛涌鎮(zhèn)區(qū)西北海蘭江南岸，首尾坐標為：

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 井深結(jié)構(gòu)

2.1 井深結(jié)構(gòu)

井深結(jié)構(gòu)（見圖1）

2.2 井深結(jié)構(gòu)設(shè)計

井深結(jié)構(gòu)設(shè)計（見表1）。

鉆機選型及主要設(shè)備型號功率（見表2）。

2.3 鉆具組合

鉆具組合（見表3）。

3 地質(zhì)條件

鉆遇地層推測如下：

0～10 m ：第四系亞粘土、亞砂土、砂土、砂礫石；

10～1 000 m：白堊系龍井組粉細砂巖、頁巖、砂巖；

1 000～2 500 m：白堊系大粒子組砂巖、砂礫巖。

4 泥漿方案設(shè)計

4.1 一開井段泥漿設(shè)計

配方：膨潤土 :（5～6）%

純堿:（0.3～0.5）%

NH4-HPAN : 0.5%

4.1.1 鉆井液性能指標

鉆井液性能指標見表4。

注意事項：配制膨潤土泥漿，預水化24 h后，按加量加入5%NH4-HPNA

表 1 井深結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)表Table 1 Well structure design data

圖1 井深結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Well depth structure chart

表 2 鉆機選型及主要設(shè)備型號功率表Table 2 Rig type selection and main equipment type power

表 3 鉆具組合表Table 3 Drilling assembly

4.2 二開及三開井段泥漿設(shè)計

配方：膨潤土:（3～4）%;

純堿：0.5%;

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

無熒光多元聚合井壁穩(wěn)定劑PLG：3%;

陽離子瀝青粉：2%;

低熒光井壁穩(wěn)定劑HQ-1：2%。

表 4 一開井段鉆井液性能指標表Table 4 Drilling fl uid performance index of the fi rst boring well section

4.2.1 鉆井液性能指標

鉆井液性能指標（見表5）。

注意事項：

（1）在準備好的井漿基礎(chǔ)上加入1%銨鹽＋0.2%DS-301＋2%HQ-1＋3%PLG，性能達到粘度45～50 s，失水量小于6 mL即可開鉆。

（2）在鉆井過程中，加強固相控制。用1%銨鹽＋0.2%DS-301＋1%HQ-1維護鉆進，同時加入2%陽離子瀝青粉，2%HQ-1，提高鉆井液封堵能力，加強固相控制，使流變性和 濾失量滿足設(shè)計要求。

（3）在保證井壁穩(wěn)定前提下，鉆井液密度執(zhí)行下限。

（4）性能檢測要求：2～4 h檢查密度和粘度，4～8 h檢測失水和泥餅，12 h檢查全套。

（5）在鉆井過程中，如出現(xiàn)坍塌、嚴重漏失等現(xiàn)象，可根據(jù)實際情況調(diào)整鉆井液性能，不受設(shè)計限制。

表 5 二及三開井段鉆井液性能指標表Table 5 Drilling fl uid performance index of the second and the third boring well section

5 鉆進參數(shù)設(shè)計

鉆進參數(shù)設(shè)計（見表6）。

6 工程實踐

在開鉆前進行了各孔段的泥漿性能和鉆進參數(shù)的設(shè)計，重要的是在施工中要根據(jù)不同的地層地質(zhì)及巖性變化情況，因地制宜，隨時調(diào)整鉆井液性能和鉆進參數(shù)，才能保證鉆進施工的順利進行。6.1 0～300 m井段

第一次開鉆井眼大，且鉆井位置在河床邊，第四系地層成巖性差，流砂、礫石層較厚，地層疏松，極易造成坍塌、卡鉆等孔內(nèi)事故。又因井眼環(huán)空間隙大，鉆井液上返速度低，易出現(xiàn)井底沉沙，影響鉆進。所以，這一井段對泥漿性能總的要求是具有較好的護壁性能和較強的攜帶懸浮能力。

施工中注意適當提高泥漿粘度，執(zhí)行泥漿粘度標準上限。達到一開井深后，延長井底循環(huán)時間，鉆進中，要提高鉆進效率，快速鉆進，減少鉆井液沖洗浸泡井壁時間，同時不要定點循環(huán)，待井底沉砂沖凈后，迅速安放一開套管。

表 6 鉆井參數(shù)設(shè)計表Table 6 Design of drilling parameters

6.2 300～1 500 m井段

這部分巖層上部為粉細砂巖及砂質(zhì)頁巖，夾含礫粗砂巖層及泥灰?guī)r團塊。施工中注意嚴格按泥漿設(shè)計執(zhí)行，保持鉆井液性能，減小井壁的摩擦系數(shù)，減小鉆井中的扭矩和起下鉆阻力。

在此段巖層鉆井中，出現(xiàn)了不同程度的坍塌情況，發(fā)生了鉆具下不到底和埋鉆現(xiàn)象，影響了鉆井效率。采取的主要措施是加入低熒光、無熒光防塌抑制劑，改變鉆井液濾液的性質(zhì)，滿足對泥頁巖的有效抑制和封堵。減輕鉆具對井壁的碰撞和壓力激動以及減輕流體對井壁的沖刷。

6.3 1 500～2 000 m井段

這部分巖層底部為礫巖、厚層狀含礫粗砂巖，向上漸變?yōu)榉奂毶皫r互層。由于這部分井段深，泥漿循環(huán)速度慢，且現(xiàn)場使用的泥漿泵排量有限，排渣效果不好。故使用鉆井液的原則是保持良好的鉆井液性能，降低鉆井液中的無用固相含量，改善鉆井液固相顆粒的匹配，使井眼清潔暢通。使用潤滑劑改善鉆井液及其濾餅的潤滑性，減小井壁的摩擦系數(shù)，減小鉆進中的扭矩和起下鉆阻力。

在鉆至1 630 m井深處，出現(xiàn)了鉆井液嚴重漏失現(xiàn)象，經(jīng)巖樣辨別，鉆遇砂礫層。為解決漏失情況，采取了以下原則：一是在保證井眼安全情況下，鉆井液密度盡可能保持設(shè)計下限；二是采用滿足清洗井筒的最低鉆井液排量；三是使鉆井液具備良好的流變性能；四是控制鉆速，降低井筒巖屑濃度，確保井筒暢通；五是控制下鉆速度，避免壓力激動。

6.4 井漏井段逐步采取的措施

（1）井漏后，首先觀察液面，發(fā)現(xiàn)液面下降立即向環(huán)空灌注鉆井液，直至灌滿井筒。在保證安全的前提下，上提鉆具，在上起的過程中還要及時灌滿鉆井液，起至安全井段后安上鉆桿試循環(huán)，靜止堵漏，再試循環(huán)。

（2）小排量開泵試泵，然后停泵觀察，如液面不下降，則可用小排量循環(huán)。

（3）逐漸提高泵量，以滿足洗井需要為準。

（4）如不再漏失，則分段下鉆，開泵試排量。

（5）控制鉆速，使鉆屑達到封堵漏層的目的。

（6）若井口返出的鉆井液排量減少，可適當降低泥漿泵排量，緩慢地邊鉆進邊觀察，同時提高鉆井液粘度、切力或降低鉆井液密度。

（7）對滲透性或裂隙性漏失嚴重地層，可根據(jù)判斷的裂隙大小和漏失程度，加入顆粒狀為主的固體堵漏劑，亦可泵入含有堵漏材料的粘稠鉆井液。

6.5 2 000 m以下井段

這部分井段是完井之上井段，隨著鉆孔加深，巖粉不能徹底排除，造成鉆壓過高，極易造成井內(nèi)事故。因此，這一井段攜帶巖粉減小摩阻是泥漿護理工作的重點。施工中使用低固相泥漿作原漿，提高泥漿粘度。

具體做法是選擇高分子cmc作好提粘劑，提高泥漿粘度，同時加入水解聚丙烯酰胺作為選擇性絮凝劑提高凈化巖粉能力，控制泥漿中的固相含量。泥漿性能指標達到如下標準（見表7）

由于選用的泥漿泵（型號3NB-500）排量有限，在深孔施工時泵壓較高，因此，在施工時調(diào)小了輸

表7 泥漿性能指標表Table 7 Mud performance index

（2）鉆井液設(shè)計是施工前的行動方案，是具有前瞻性的預防措施，對于每口井或每個地層區(qū)域地質(zhì)條件的多樣性、復雜性，并不具備完全一致的指導作用。施工中要根據(jù)具體地層條件變化情況，及時修正鉆井液性能，使之能夠“因地制宜”，起到保證井壁安全和順利完井的目的。出排量，降低了泵壓。雖降低了鉆效，但提高了循環(huán)時間，對清凈泥砂起到了作用。

7 結(jié)束語

（1）鉆井液是鉆井施工的“血液”，重要性對于較深鉆孔和新施工區(qū)域尤為突出。在施工前要有專項設(shè)計。

[1] 翟玉峰，王魯朝,等,西藏羅布莎科學鉆孔沖洗液技術(shù)[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）2014.(04).

[2] 戰(zhàn)啟帥，楊衛(wèi)東,等.魯頁參Ⅰ井鉆井液技術(shù)[J]，探礦工程（巖土鉆掘工程）2014.(09).

[3] 趙金洲，張桂林.《鉆井工程技術(shù)手冊》[M].北京：中國石化出版社2004