淺談渝參3井施工中遇到的問題及采取的措施

李俊

摘 要：渝參3井是為了評價重慶市頁巖氣資源施工的其中一個參數井，在施工過程中，鉆進頁巖時發現鉆孔總是“頂層進”，為此采取了很多措施，最終經過較長時間的努力，順利完成還鉆孔，達到了收集參數的目的，為重慶是頁巖氣評價奠定了良好的基礎。

關鍵詞：頂層進；防斜；糾斜；頁巖氣

中圖分類號：TU71 文獻標識碼：A

一、基本情況

頁巖氣是一種清潔、高效的氣體資源，為配合頁巖氣勘探調查，重慶市開展了“重慶市頁巖氣資源調查評價”項目，但是在地質勘探，特別是鉆井施工中存在著許多技術難題，現就“重慶市頁巖氣資源調查評價”項目渝參3井施工中出現的問題淺談自己的看法。

1 渝參3井地質情況

該孔地層從新到老依次為第四系，志留系和奧陶系，其中第四系15m，為淺綠色含卵石、礫石砂質粘土，頂部0.5m為砂質粘土；志留系有羅惹坪組（S1xh）675m，上部為灰綠、黃綠色粉砂質頁巖、頁巖夾粉砂巖，中部及下部為灰綠色頁巖，具水平層理。新灘組（S1x）295m，綠灰色、黃綠色頁巖，夾粉砂條帶，水平層理。龍馬溪組（S1l）75m，為黑灰、底部灰黑色含炭頁巖、炭質頁巖，中部粉砂巖，具水平層理；奧陶系有五峰組（O3w）10m，為黑色炭質、硅質頁巖。寶塔組（O2b）30m，為紋灰巖。

2 鉆井地質要求

（1）巖芯采取率：S1l、O2w兩組巖芯長度采取率不低于80%，詳細分層鑒定，不合格者必須采取補救措施。其余組、段巖芯采取率必須達70%以上。（2）終孔層位：寶塔組（O2b），即O3w底界之下30m左右。（3）孔斜：終孔井深在1001m～1100m時，孔斜不得大于11°，且必須取得系統的測斜資料。（4）鉆探施工技術要求：開孔孔徑一般采用150mm，鉆進至完整基巖后下好井口管，并經止水檢查合格后方可繼續鉆進。終孔孔徑不得小于96mm，即巖芯直徑在60mm左右。

3 渝參3井鉆進施工情況

2015年4月，渝參3井正式開孔鉆進，在鉆進至200m時測得鉆井頂角為13°，為“頂層進”，遠超鉆井孔斜要求。2015年5月初，鉆機移孔0.6m繼續鉆進，鉆進至井深82m時，測得鉆井頂角已達到4.1°，仍然是“頂層進”。2015年5月中旬，請專家人員到現場實地查看鉆機安裝、鉆具使用、已取出的巖心情況，根據專家組實地查看結果及系統的分析，建議鉆機掉頭移孔6m，重新安裝鉆塔開孔。新開鉆孔按原鉆孔傾斜方向的反方向偏斜3.5°。為了減少環狀間隙，還把鉆頭直徑Φ96mm改為Φ93mm，鉆具級配合理，在鉆進至250m時測得鉆井頂角為8.7°，仍然是“頂層進”。

二、鉆孔“頂層進”的原因

1 地質構造方面的原因

在層理和片理構造的巖石中鉆進，由于層理和片理的各向異性，鉆頭朝著鉆進阻力最小的垂直于層面方向偏斜。因此，鉆孔的頂角和方位角都傾向垂直巖層層面方向彎曲。異向性越強，鉆孔的彎曲越大。該鉆孔層理發育的頁巖屬于各向異性強，導致在鉆進中彎曲程度大。

2 施工技術方面的原因

（1）鉆場場地不平整及安裝的原因。鉆場場地不平整，地基承載能力不夠，導致地基不均勻沉降；安裝鉆機不到位，導致天輪中心、提引器、孔口中心不在一條直線上。（2）鉆具級配不合理。該孔在鉆進過程中采用89mm繩鉆鉆桿，96mm鉆頭，鉆桿與孔壁之間環狀間隙為7mm，在各向異性地層中環狀間隙較大。間歇較大時，鉆頭在鉆進過程中因擺動、跳動等使得鉆孔朝著鉆進阻力小的方向偏斜，造成鉆孔孔斜。（3）使用的鉆具材質達不到要求。該孔使用的鉆桿為薄壁鉆桿，剛度不夠，擾度較大，在鉆進壓力作用下易彎曲。（4）在鉆進過程出現鉆孔偏斜時，沒有根據測斜情況采取有效的糾斜措施。在鉆進過程中測斜頻次不夠，沒有及時掌握鉆孔的鉆進軌跡。

三、針對鉆孔偏斜采取的措施

針對以上問題，單位請專家去鉆孔現場實地查看，觀看了鉆機安裝及鉆具的使用情況，還結合已取出的巖心查看巖石性質并給出了討論意見。結合專家組討論意見，根據鉆孔實際情況，采取了如下措施：（1）采用合理的鉆孔級配鉆進。開孔孔徑150mm，然后采用89mm鉆桿和89mm鉆鋌加114mm厚壁加長鉆具組合鉆進至95m后下入114mm套管。換89mm鉆桿及加長鉆具組合鉆進。還根據鉆孔實際情況，定做新鉆頭，由Φ96mm改為Φ93mm，減小環狀間隙。（2）加長鉆鋌鉆進。加長鉆鋌在鉆進過程具有以下作用：一是加大對鉆頭施加的壓力，保證下部鉆具壓縮條件下必要的強度，以減輕鉆頭的振動、擺動和跳動，是鉆頭平穩鉆進，減小鉆進過程中因鉆頭擺動做造成的孔斜；二是在鉆鋌重壓下，使鉆頭鉆進壓力方向始終平行于鉆孔軸線。（3）最主要的措施還是加強防斜糾斜。為了保證鉆具質量，購買了上海力擎地質儀器有限公司生產的DXY-2型數字測斜儀和廊坊奧瑞拓石油機械有限公司生產的4LZ-73-1.25°螺桿糾斜鉆具。每鉆進20m采用DXY-2型數字測斜儀測斜一次，測量該孔段頂角和方位角，若偏斜達到2°就立即下入4LZ-73-1.25°螺桿糾斜鉆具糾斜，保證鉆孔頂角和方位角不超過設計規定。

四、采取防斜糾斜措施后的效果

采取以上措施重新鉆進后，由于地層原因鉆進過程中還是“頂層進”，但是鉆場嚴格根據既定的措施進行測斜糾斜。即每20m測斜一次，若頂角或方位角超過設計規定就下入螺桿鉆具糾斜。經過不斷地測斜、糾斜，并嚴格按照合適的鉆進參數操作，最終順利終孔，終孔時測得孔斜為9.5°，符合設計要求。

參考文獻

[1]李想.淺談3×60m連續梁施工問題及處理措施[J].西部交通科技，2014（12）.