解卡和爆破方法在蘭州地熱井卡鉆事故處理中的應用

田少雄,吳治南,劉仕娟

(河北省煤田地質局第二地質隊(河北省干熱巖研究中心),河北邢臺 054001)

1 蘭州地熱井事故概況

蘭州地熱井鉆遇第四系、第三系等地層,由于地質條件和環境等原因,鉆進過程中極易發生粘吸卡鉆事故,處理不當將會造成嚴重損失[1]。

工程2022年8月25日開鉆,設計深度2000 m。2022年10月25日發生地熱井事故,井深結構見表1,井深1385.23 m。事故地層為白堊系砂礫巖,鉆進過程泵壓11 MPa,排量20.5 L/s,鉆壓100 kN,轉速63 r/min,泥漿黏度25 s,泥漿密度1.17 g/cm3,泥漿濾失量9 mL,泥漿pH=9,泥漿含沙量0.5%,泥漿溫度40 ℃。

表1 井深結構

在井深1385.23 m處接單根后下放方鉆桿未果,懸重420 kN,最大拉力1300 kN,鉆具不能上提下放,不可轉動,開泵正常且泵壓穩定,沒有大量沉砂返出,振動篩上較干凈,綜上判斷井下發生粘吸卡鉆事故。鉆具組合為:241 mm PDC鉆頭+6節178 mm 鉆鋌+3節165 mm鉆鋌+88.9 mm鉆桿。

2 粘卡原因分析

2.1 客觀因素

主要是鉆遇松散地層,礦物成分為黏土礦物,巖性為砂礫巖,原生礦物有石英、云母碎片等[2];在通井過程中,地層為水敏性地層,具有較強的親水性,井內出現膨脹、縮徑和坍塌、掉塊現象;地層巖性力學性能和穩定性差[3]。

2.2 主觀因素

鉆遇水敏性地層,平均鉆效3 m/h,鉆速較快,沒有經常上下提動井內鉆具進行劃眼;在提鉆加鉆時,停泵時間超過5 min;經后續測井資料顯示,在落魚頭位置(井深1262.5 m)井斜為11°,井斜較大,導致井段鉆具與泥餅接觸面積較大[4]。

3 解卡處理步驟

(1)首先連續注入3次濃度為15%火堿溶液(共計15 m3)浸泡事故井段,每次浸泡4 h,持續循環調整泥漿性能,上下竄動鉆具,未解卡[5]。……