绳索取心钻进中涌水的处理技术,地质工程论文.docx
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1、绳索取心钻进中涌水的处理技术,地质工程论文我公司在中国地质科学院组织的 云南江城地区油钾兼探钻探工程 招标活动中一举中标。该项目设计四个钻孔,编号分别为ZK-1、ZK-2、ZK-3和ZK-4,井型为垂直井,全孔取心,要求岩矿心直径不小于60mm,最小井径96mm;采取率要求为含盐 段95%以上,非 含 盐 段80% 90%.主要目的任务是:通过取心钻进,获取 中、新生代 含盐建造完好的地层序列,建立一个可供找钾参照的 标杆地层柱 利用对全套岩心的综合配套测试分析,获取成盐成钾物质基础和来源等准确可靠的第一性地质、地球化学信息,提供海相-海陆交相互成盐盆地成钾的理论参数,提炼成盐聚钾的地质模型;
2、通过获取盐下层可能的油气基础地质资料,为盐下层可能的油气勘探部署提供科学根据,做到 一孔多用,钾油兼探 通过钻探所揭露地层,进一步分析验证构造模拟及物探测试结果。 ZK-2井位于云南省普洱市江城县宝藏乡西南约10公 里,该 孔 设 计 孔 深1000m,我 们 配 备 了HXY-5型钻机,BW250型泥浆泵。为有效保卫盐层,选用饱和氯化镁钻井液体系;168表层套管下到了33m. 2 第一层涌水 使用 95+1金刚石取心钻头+89岩心管带扩孔器+89绳 索 钻 具 组 合,钻 井 液 比 重 为1.10,黏度为28s,钻进到98m时钻井液消耗严重,钻具静止时钻孔涌水,一小时后返出的全是清水,涌水
3、量达1.70m3/h,井口压力为0.20MPa.分析:钻具旋转的同时带动钻井液旋转,离心力对井壁的侧压力较大,致钻井液压力大于地层压力,造成钻井液漏失。加大钻井液比重到1.50时,可平衡地层压力,但无法正常钻进:固相在内外管间堵塞,泵压太高;钻杆内壁结垢,内管上下通行困难。 钻进中由于地层水的侵扰,钻井液时多时少,我们就用钠土、纤维素、护壁剂等不断调浆,补充黏度和比重更大的新浆,致使钻井液性能不稳定,携粉能力差,孔底有沉沙,而且孔壁很不稳定,有掉块现象,每次打捞内管前都需要把钻具提起20m. 钻进到110m后涌水量不再增大,由 此 判 定98110m段有裂隙。 2.1水泥封固 1强行钻进到12
4、0m后,用P.042.5水泥封堵:从井口注水 泥浆0.5m3,加3%工业盐,替浆0.30m3,替浆压力3MPa,停泵后压力霎时恢复至零。候凝24小时后探水泥面在35m,扫到孔底后,涌水1.20m3/h,略有减小。取出的水泥石上部完好、致密,接近底部时有水槽样孔洞。分析:井口密封不严、替浆量小、钻杆和套管内余留的水泥浆多,挤进裂隙的有效水泥浆太少致下部水窜。 2总结上次注浆的经历体验,施行二次注浆作业:水泥 浆1m3,加3%工 业 盐,替 浆0.45m3,憋 压2.5MPa,停泵后压力霎时恢复至零。候凝24小时后探 水泥面在35m,扫 到孔底 后,涌 水 量 仍 然 是1.20m3/h.分析:泥
5、浆泵能力小,排量小,注浆和替浆时混浆多。 3第三次注浆:先注隔离油塞子25kg水泥加50kg柴油,作为前置液,再注水泥浆1m3,比重由小到大,最后替水0.60m3,压力忽高忽低,管内余留20m水泥浆。候凝后,水泥面还在35m.扫到孔底后,涌水不减。 2.2顶涌钻进 注浆后涌水都稳定在1.20m3/h不再减小,可见下部水层的活动能力很强,很难彻底封堵,继续注浆已无意义。只要穿过含水层或不能继续顶涌钻进时,再下套管隔离涌水。 由于 含 水 层 太 浅,我 们 把 钻 井 液 比 重 调 至1.50,黏度160s,才能把涌水压制住,但这么高的参数根本无法绳索取心钻进。 只得把钻井液性能调整到正常参数
6、,钻进中一边排浆一边补充新浆。钻进到220m时,涌水增大到3.60m3/h,井 口 静 压0.80MPa.钻 进 到234m时,孔底岩粉过多,加不上尺,用捞砂筒捞砂强行钻进到241m,而且上部还掉块,已无法继续钻进,决定下管。 分析:以上屡次封堵,固然在水泥浆量、替浆量、注浆工艺等方面都做了不同的尝试,但套管内水泥面每次都定格在35m左右,讲明钻孔上部包括地层密封不严,有漏/涌层,虽能憋压但保持不住,停泵后地层涌水把水泥浆往回顶,待水泥浆被顶到35m时,井内液柱压力与地层压力平衡,稳定在这里处静止、凝固;涌水层为地下河类,水流活泼踊跃,水泥浆不能在裂隙内凝固;地层多处 漏气 ,接近地表有涌水层
7、,致使泥浆虽已加重但液柱压力很小,不能很好地将涌水压制。涌水层越接近地面越难实现平衡钻进。 2.3下管隔水 为了把涌水压住,便于调浆扩孔,再次从井口注水泥浆0.50m3,替浆1m3,候凝后探孔水泥柱面仍在35m. 由于绳索钻具壁薄而且刚性强,脆性大,难以承受大扭矩,只能逐级扩大孔径。 首先扩到133mm,钻具组合:133PDC全面钻头+89石油钻杆 38m+89绳索钻杆+59立轴,分别在距钻头9m和18m的89石油钻杆接头上焊肋骨条作扶正器。 用重晶石粉、优质钠土、纤维素、护壁剂等把钻井液调到黏度70s,比重1.50.循环畅通后比重降到1.41.钻进一天后涌水到达1.50m3/h,泥浆基本成清
8、水。 扩到241m后,换152牙轮扩孔。到230m时,岩粉多加不上尺,换用114管捞砂到235m,捞不下去:底部有大块。换152牙轮继续扩孔到底后,用96钻头+89岩心管单管取心:钻进1.80m,只拿出几块泥包砾和硬块。经研究:泥包砾属泥岩,是隔水层,能够下管。再次捞岩粉清孔后用20m长的133管试下顺利。 第一根套管上焊6mm 250mm钢筋4根呈螺旋状以把套管扶正居中,然后每隔30m焊一组;套管平底不做马蹄;套管丝扣缠生料带密封;底部50m套管丝扣点焊,以防倒扣。 套管下深238m,距孔底3m遇阻,经活动无效。 随后,注水泥浆3t约3.2m3,替浆2.4m3,整个经过泥浆泵无压力显示。井口
9、返水约0.20m3/h,憋压10h打开井口,微冒水,管外微量返水。 分析:水泥浆跑到了218m处的裂隙中和套管外上部的孔隙。 用PDC钻头扫水泥,扫到套管底脚时换95+2金刚石钻头绳索钻进。出套管后仍然涌水但涌水量很小0.4m3/h,不影响绳索取心正常钻进。 3 第二层涌水 下管后钻进中又碰到了涌水:252m时,涌水到达1.6m3/h,钻进中边排水边造浆;285m时,涌水到达3m3/h,地层为完好泥岩,沉砂1m. 分析:套管外水泥环被震松,上下地层裂隙窜通;下部地层又涌水。289m时,从井口直接顺套管注浆2.5吨,压力24MPa,替浆2.2m3,最高压力到达7MPa,后不断补水憋压一小时。然后
10、,从井口往管外注水泥浆0.4m3,压力到达3MPa.管外涌水彻底封堵住。 扫孔时从10多米就开场磕磕绊绊:套管内壁挂有水泥浆,230310m段全是水泥柱,310m下面放空:310m处有掉块等架桥;下部无涌水裂隙,泥浆托住水泥浆;下部涌水压力大,托住水泥浆不能下行。 后绳索取心正常钻进时涌水0.5m3/h,打捞内管时11.5m3/h,井口静压力0.7MPa. 在336m处取出的岩心十分破碎,每回次只能钻进0.51.5m就堵心,采取率只要20%,岩性为米粒状白色砂粒。起钻后井口涌水3m3/h,1MPa.钻进到358m时孔底沉砂15m,无法钻进。调配钻井液比重到达1.17,压住涌水,用96刮刀清理孔
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