提高頁巖氣調查井鉆探施工項目的成井質量

山東省第七地質礦產勘查院 山東 臨沂 276000

1 引言

提高頁巖氣調查井鉆探施工項目的成井質量QC小組成立于2018年9月，屬技術攻關型小組。QC小組成員主要由8名技術人員組成，具有較強的質量管理意識和技術管理水平。該小組成員在湖南懷化頁巖氣調查井項目實施鉆探實驗，提取0～2000m深度范圍的地層巖心，建立地層柱狀剖面，為揚子克拉通南緣地殼演化和成礦作用背景研究提供基礎地質資料。提取古生界地層中烴源巖巖心，開展湖南懷化非常規油氣資源評價。

2 現狀調查

2.1 確定鉆探施工的成井流程 本井的主要工作量：實施湖南懷化調查井1口，深度2000m，基巖段全取心。根據鄰井湘張地1井鉆穿花橋組193.68m、敖溪組311.4m、清虛洞組169.8m、石牌組71.4m、牛蹄塘組205.2m，湘吉地1井鉆穿車夫組362m、敖溪組215.55m、清虛洞組128.6m、石牌組242.02m，工作區未見二疊系露頭，可能被白堊系完全覆蓋，但更有可能未沉積或被剝蝕，依據上述情況對先導孔鉆遇地層及厚度進行了預測，在鉆探深度2000m內，預測鉆遇。

據鉆遇地層預測結果，本井擬采用四開井身結構施工。一開采用Ф150mm合金取心鉆頭鉆至完整基巖層(約100m)，下入Ф146mm的表層套管，固井；以滿足井身穩定安全為原則，二開采用Ф130mm孕鑲金剛石取心鉆頭鉆至260m后測井，下入Ф127mm的套管，固井；三開采用Ф110mm孕鑲金剛石取心鉆頭鉆至850m后測井，下入Ф108mm的套管，固井；四開采用Ф95mm孕鑲金剛石取心鉆頭鉆至設計孔深(約2000m)，封井完鉆。

2.2 鉆探施工項目的成井質量影響因素實際調查

(1)測斜數據統計與分析

QC小組嚴格按照設計要求對調查井每50米測斜一次，并進行了統計分析，共提取了0～1000米20個測斜位置點，統計結果如表1，從表中可以看出，目前頁巖氣調查井的測斜位置點不合格率為25%，現狀不容樂觀，需要進一步的改進。

表1 頁巖氣調查井斜統計表

通過進一步分析統計，對導致頁巖氣調查井成井不合格項目進行了統計分析，見表2。

表2 頁巖氣調查井斜不合格位置點統計表

結合工程施工的實際情況看出，頁巖氣調查井井斜變化過大，導致成井質量不高的原因主要有以下幾點：

①頂角、方位角、位移等超出具體技術要求的頂角上漂；

②頂角、方位角、位移等超出具體技術要求的頂角下垂。

(2)巖心采取率數據統計與分析

QC小組嚴格按照設計要求對調查井0～2000米井段進行全井段取心，并進行了統計分析，共提取了400～1000米20個回次的采取率數據，統計結果如表3，從表中可以看出，目前頁巖氣調查井的巖心采取回次不合格率為10%，巖心采取工作需要進一步的加強。

表3 頁巖氣調查井巖心采取率統計表

通過進一步分析統計，得出導致頁巖氣調查井成井局部井段不合格回次，見表4。

表4 頁巖氣調查井巖心采取不合格回次統計表

結合工程施工的實際情況看出，導致頁巖氣調查井成井質量不高的原因是局部井段巖心采取率低于80%。

3 原因分析

結合以往的鉆探施工經驗，經過充分討論和研究，認為造成鉆井井斜過大、巖心采取率低的主要因素為：

(1)工作人員責任心不強，監督管理體制不完善；

(2)操作不規范、應對地層變化技術能力低、鉆井液配比不合理；

(3)泥漿材料、鉆頭、爪簧等材料、工具準備不足、取心方法有待完善。

4 對策實施

實施一：

(1)現場加派施工員，嚴格按照質量管理的標準進行施工；

(2)加強技術培訓，講解金剛石繩索取心鉆進工藝規程、鉆進參數的選用、金剛石鉆頭的選擇和使用以及鉆進注意事項，進行QC教育及QC小組活動方法等方面的學習；

(3)制定合理的鉆進工藝參數，減少因參數不當造成的不正常現象，根據孔內和進尺情況合理進行調整。

實施二：

(1)嚴格按照施工設計要求的開孔角度開鉆，天車、回轉器、孔口三點一線，立軸校對標準、合格；

(2)下完鉆開始鉆進取心時要輕壓啟動，鉆頭工作平穩正常后方可逐漸增至規定鉆壓、轉速鉆進；

(3)根據巖心變化，判定地層變化，改變相對應的鉆井參數和鉆井液體系，控制井斜，提高鉆探質量；

(4)若鉆井軌跡輕微偏斜，應及時控制鉆壓、鉆速和泥漿性能等鉆進參數，結合所鉆地層巖性情況，分析井斜原因，如有必要應及時提鉆更換鉆具，變換鉆頭形式和擴孔器配置，采取多提少打的方法穩步鉆進；若井斜嚴重，應立即采取對應糾斜措施，根據井斜實際情況和地層巖性情況，選擇使用連續造斜器、螺桿鉆具、偏心楔等糾斜手段進行糾斜。

實施三：

(1)調整內管與鉆頭的間隙一般應為2～4㎜，完整地層選上限，破碎地層選下限，采心當中，不能碰撞或敲擊鉆桿，防止人為破壞；

(2)面對破碎地層，使用成膜體系泥漿，用平底金剛石鉆頭代替尖齒鉆頭慢磨鉆進，確認巖心脫落在鉆具內時，應立即提鉆處理；

(3)用爪簧替代普通卡簧進行施工鉆進，提高巖心采取率。

5 效果檢查

QC小組活動實施后對施工鉆井1000～2000米井段，共提取了20個測斜位置點和20個巖心采取回次，無井斜、巖心采取率低等不合格現象的發生，全孔一、二階段共計完成鉆探進尺2000.34米，平均月進尺607.58米，終孔直徑98mm，全孔巖心采取率96.18%，各項指標符合地質要求，達到設計目的，經驗收評定，鉆孔施工質量為優質孔。該項目提前一個月完成施工進度，節省生產成本費用約20萬元左右，降低了鉆探成本，提高了鉆探效益。

為了驗證活動實施后的效果，對該項目獲取的20個測斜位置點和20個巖心采取回次進行了檢測、檢查，發現測斜位置點和巖心采取回次均合格，測斜合格率由原來的75%提高到了100%，巖心采取合格率由原來的90%提高到了100%，達到預定的100%的目標，QC小組活動取得了良好的效果。

6 結語

QC小組在開展活動后不合格項目的發生率得到了明顯的降低，頁巖氣調查井的成井質量得到了明顯的提升，對外樹立了良好的地勘單位形象。為了鞏固取得的成果，我們對本次活動的原始數據資料進行詳細梳理，采用數理統計的方法加以歸類分析，優化施工工序，來指導探礦工程處后面類似項目的施工。QC小組成員在活動期間積極、主動、各司其責，認真努力地完成了任務。在取得了良好經濟效益與社會效益的同時，小組成員的質量意識、管理意識、工作積極性等也得到了很大提高。