曹立揚，王平森

（河南省資源環(huán)境調(diào)查一院，河南 鄭州 450000）

1 工程概述

1.1 地理位置

1.2 構(gòu)造位置

XJ-11 井構(gòu)造位置處于沁水盆地東北緣陽泉向斜軸部新景礦地層復(fù)雜構(gòu)造帶；礦區(qū)周邊發(fā)育4 條斷層，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。

1.3 鉆探目的及任務(wù)

（1）通過地質(zhì)錄井、測井資料，獲取實測的地質(zhì)資料，進一步獲得該地區(qū)的地層剖面。

（2）準(zhǔn)確獲取目標(biāo)地層的厚度、埋深以及鉆遇地層巖性。

（3）了解主要地層的裂隙發(fā)育情況和滲透率、鉆井過程中鉆井液對地層的污染成度、地層壓力及其邊界和原地應(yīng)力狀況為后期壓裂、排采提供依據(jù)。

1.4 工程鉆遇地層劃分及地層概述

（1）第四系（Q）：巖性上部為為薄層土壤層、黃土與雜色河床礫石層，下部多為棕黃、褐黃色粘土夾粉～中砂層及砂礫層。與下伏地層呈不整合接觸。

（2）二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）：本組地層為細-粗-細沉積旋回，上部為大段紫紅色泥巖，中部為灰綠、紫紅色泥巖與灰白色細砂巖互層；下部為灰色細砂巖。與下伏地層整合接觸。

（3）二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x）：本組地層為上粗下細反沉積旋回，上部灰色泥巖與淺灰色細砂巖；中部為灰、灰白色中砂巖夾粉～細砂巖；下部為大段灰色泥巖與灰、淺灰色粉～細砂巖互層；底部見一層灰、灰白色中粒砂巖(K8砂巖)。與下伏地層整合接觸。

（4）二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）：本段地層巖性以深灰色泥巖為主，為深灰、灰黑色粉砂質(zhì)泥巖與淺灰色粉～細砂巖、中砂巖及礦產(chǎn)資源層互層，局部見灰黑色炭質(zhì)泥巖，底部為灰、灰白色粉砂巖、細砂巖(K7砂巖)。與下伏地層整合接觸。

由高壓室開關(guān)柜的布局特點及巡檢任務(wù)要求可以看出，機器人的運動軌跡簡單且固定，結(jié)合軌道式移動機構(gòu)具有軌跡固定、被動轉(zhuǎn)向及驅(qū)動方式簡單等特點，機器人采用軌道式移動車體技術(shù)，軌道布局如圖3，軌道交叉部分通過圓弧過渡。移動車體應(yīng)具有在直線軌道和彎曲軌道上行駛的能力，并且具有良好的穩(wěn)定性能。

（5）石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）：本組地層總體為一粗段，巖性為淺灰色細砂巖、灰黑色灰?guī)r，炭質(zhì)泥巖與灰黑色泥巖呈略等厚互層。

2 工程施工

2.1 采用的主要設(shè)備

要達到鉆探施工目的，首先得選擇好恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備。設(shè)備選擇好了施工效率才能提高。本次使用的鉆機及其附屬設(shè)備見表2。

表2 鉆機及主要設(shè)備表

2.2 施工工藝流程圖

圖1 施工工藝流程圖

3 采用的鉆探技術(shù)措施

3.1 設(shè)備安裝

（1）設(shè)備安裝要保證平、穩(wěn)、正、全、牢、靈、通。特別是天車、轉(zhuǎn)盤、井口三點垂直成一條線，其偏移不得大于20mm。

（2）各種入井鉆具到井場后，工程技術(shù)人員要親自逐根檢查、丈量，特殊工具應(yīng)繪制草圖，標(biāo)明各種尺寸。

（3）開鉆前對鉆井設(shè)備、高壓管線進行全面檢查并試運轉(zhuǎn)。采取流動試壓，泵壓要求為額定泵壓80%，連續(xù)運轉(zhuǎn)30min，達到高壓管匯固定牢固、不刺、不漏，設(shè)備運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，鉆井儀表靈敏準(zhǔn)確。發(fā)現(xiàn)問題要及時整改，保證開鉆后設(shè)備運轉(zhuǎn)正常。

表3 鉆頭使用及鉆井參數(shù)

表6 套管程序

（4）開鉆前根據(jù)鉆井液設(shè)計，準(zhǔn)備充足清水，配置足夠量的鉆井液；挖好井口和一開循環(huán)池。

3.2 第一次開鉆(φ311.1mm 井眼)

①一開井眼要保證打直打好，必須旋轉(zhuǎn)開鉆，禁止不轉(zhuǎn)鉆具直接沖出井眼。鉆進中，要輕壓吊打，適當(dāng)控制鉆速。②盡量用鉆井液開鉆，以防沖出大肚子井眼；防止井壁垮塌和漏失。③鉆遇漏失層段時，可根據(jù)實際漏速的大小，采取相應(yīng)堵漏措施。④固井打完水泥后立即找正、固定井口，使表層套管居中坐正候凝，防止二開井口偏斜。

3.3 第二次開鉆 (φ215.9mm 井眼)

①根據(jù)具體鉆機設(shè)備底座情況，開鉆前按單井設(shè)計裝好井口。按地質(zhì)錄井要求安裝相關(guān)取樣儀器。②二開鉆進鉆鋌出表套前要控制鉆壓和轉(zhuǎn)速，領(lǐng)好眼后再用正常參數(shù)鉆進。③優(yōu)化鉆井參數(shù)，采用噴射鉆井、PDC 鉆頭等先進適用技術(shù)，以加快鉆井速度。④堅持采用防斜打直井技術(shù)，搞好井身質(zhì)量監(jiān)測。井隊?wèi)?yīng)配備單點測斜儀，一般每鉆進80m～100m 測斜一次，發(fā)現(xiàn)井斜超標(biāo)，立即采取措施糾斜并加密測量，以確保井身質(zhì)量合格。⑤下鉆操作平穩(wěn)，不得猛剎、猛放，防止頓鉆。漏失層段、煤層段下鉆速度控制在20m/min 以內(nèi)。每次下鉆離井底一個單根，要先接水龍頭小排量開泵循環(huán)，防止塞入小井眼，防止頓入沉砂中塞堵鉆頭水眼。下鉆遇阻不能超過100KN，必要時開泵劃眼，如不能一次到底，要分段循環(huán)。每次開泵前要注意泵壓變化，避免蹩漏地層⑥起鉆要控制起鉆速度，遇卡不能硬提，多上下活動，上提不能超過100kN，必要時可采取倒劃眼的措施；啟車、坐吊卡等不能猛提、猛放；起鉆每6 根柱必須灌滿鉆井液一次。⑦使用鉆頭要精心判斷，起出新度不要低于25%，防止出現(xiàn)鉆頭事故。⑧進入設(shè)計目的層前30m，落實坐崗觀察制度，加強巖性分析判斷，專人負責(zé)觀察鉆井液池面的變化，及時發(fā)現(xiàn)井漏、溢流等情況，并采取正確的處理措施。

3.4 采用鉆井參數(shù)（表3）

3.5 鉆井液的使用

鉆進過程中保持鉆井液的抑制性，以抑制地層造漿；防止石盒子組的井漏及石盒子組、山西－太原組的泥巖因水化膨脹而產(chǎn)生的坍塌，以及由于巖性破碎而導(dǎo)致泥頁巖剝落掉塊；嚴(yán)格控制固相含量清除無用固相，保持鉆井液的清潔，用絮凝沉淀的方法和置換鉆井液的方法（確保井內(nèi)安全的情況下）降低鉆井液中超細微粒含量，避免固相進入礦產(chǎn)資源層段。降低失水量，控制好鉆井液的PH 值，控制分散劑使用，減少濾液對粘土礦的水化膨脹，分散運移，盡可能減小對煤層的損害。二開鉆進采用高粘低比重鉆井液循環(huán)確保井壁穩(wěn)定，進入山西組直至完井逐漸轉(zhuǎn)化為清水鉆進（鉆井液密度≤1.03g/cm3，粘度30s 以下），完鉆后進行了大排量循環(huán)鉆井液保持了井眼的清潔。確保了測井和下套管的順利進行。（表4）。

表4 鉆井液性能

3.6 采用的鉆具組合見圖2

表5 鉆具組合

4 套管固井施工

4.1 所下套管程序（表6）

4.2 采用的固井工藝

（1）固表層套管工藝。固井作業(yè)時，注入林州產(chǎn)G 級油井水泥3.50t、水泥漿量2.80m3、水泥漿平均密度1.85g/cm3、替漿量0.70m3，預(yù)留水泥塞10.00m，水泥漿返至地面。

（2）固生產(chǎn)套管工藝。生產(chǎn)套管注入隔離液4.00m3，注入林州G 級水泥25.00t，水泥漿平均密度1.82g/cm3，替清水8.20m3，碰壓15MPa，壓力未降，施工正常，設(shè)計水泥漿返深204.00m。

（3）固井工程施工程序。①套管下完后大排量循環(huán)洗井不少于兩周。②高壓管線清水試壓20.00MPa，確保施工中不漏。③注隔離液清水4.00m3。④注水泥25.00t，水泥漿密度平均1.80g/cm3。⑤壓膠塞并頂替，用清水8.20m3，固完井48 小時后進行了試壓，加壓15MPa，穩(wěn)壓30min，壓降0MPa，試壓合格。

5 結(jié)語

（1）XJ-11 井工程采用以上鉆探工程工藝順利完工，達到了預(yù)期效果。鉆孔達到設(shè)計層位及設(shè)計井深：設(shè)計井深639.00m，層位太原組（C3t）；實際井深677.00m，層位太原組（C3t）。套管內(nèi)已替成清水，無沉淀物和雜物，確保后期施工順利。裝好套管帽，距地面0.25m，達到設(shè)計要求。

（2）查明了XJ-11 井地層層序、巖性、厚度及終井層位；獲取了礦產(chǎn)資源層的厚度、埋深及結(jié)構(gòu)特征。

（3）XJ-11 井進行地球物理測井一次。其中完鉆標(biāo)準(zhǔn)測井一次。測井項目齊全，測井曲線完整，測井解釋所確定的礦產(chǎn)資源層深度、厚度可靠；生產(chǎn)套管固井質(zhì)量合格。

（4）各項原始資料收集齊全、及時、準(zhǔn)確、完整。

該工程順利通過陽煤集團甲方驗收施工。施工中嚴(yán)格按照總體設(shè)計要求，抓住安全，精心組織，認真施工，順利完成了設(shè)計的各項任務(wù)。