大口徑井鉆井技術(shù)初探

張毓蓉

（河南省煤田地質(zhì)局二隊，河南洛陽471000

大口徑井鉆井技術(shù)初探

張毓蓉*

（河南省煤田地質(zhì)局二隊，河南洛陽471000

根據(jù)大口徑井施工特點，研究設(shè)計了施工設(shè)備配置、施工參數(shù)及泥漿性能，并通過對2個大口徑井施工實踐，分析了施工時效影響因素，總結(jié)了大口徑井施工要點，為提高大口徑井鉆進(jìn)質(zhì)量及效率提供了技術(shù)資料。

大口徑；鉆井參數(shù)；時效分析

大口徑井主要是用于煤礦瓦斯排放、礦山搶險、井下送料、礦山救援等工作。大口徑井井徑較大，一開井徑一般在?1000～?1500mm，二開井徑一般在?600mm以上，才能稱之為大口徑井。下面通過施工的2個工程實例，談?wù)勥@方面的經(jīng)驗體會，供同行們參考。

1 大口徑施工特點（與石油鉆井施工比較）

（1）井深較淺，一般在1000m左右；

（2）在下套管時，絞車提升能力要大；

（3）在鉆進(jìn)中，鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤扭矩要大。

2 主要鉆井設(shè)備機(jī)具

根據(jù)工程施工要求，選用的設(shè)備如下：

（1）鉆機(jī) ZJ30G,鉆塔 JJ170/31-K,泥漿泵3NB1300B等；

（2）鉆具：鉆挺為?203mm10根，?178mm4根，鉆桿?127mm；

（3）鉆具組合：

一開：?900mm組合牙輪鉆頭+?203mm鉆挺10根+?178mm鉆挺4根+?127mm鉆桿+133×133立軸鉆桿。

二開：?720mm組合牙輪鉆頭+?203mm鉆挺10根+?178mm鉆挺4根+?127mm鉆桿+133×133立軸鉆桿。

鉆頭：一開使用?900mm組合牙輪鉆頭，二開使用?720mm組合牙輪鉆頭。

3 鉆井技術(shù)參數(shù)

3.1 鉆壓

一開鉆進(jìn)時，鉆進(jìn)表層一般不需要太大的壓力，同時應(yīng)控制井斜，因大口徑施工對井斜要求較為嚴(yán)格，況且，一旦井斜過大，會給下表套時造成很大的麻煩。雖然井徑較大，但鉆壓一般控制在3～5t即可，見基巖后鉆壓適當(dāng)加大到8～10t即可。

二開鉆進(jìn)時，應(yīng)先鉆先導(dǎo)孔，以便控制井斜，待先導(dǎo)孔鉆進(jìn)到設(shè)計井深后，再二次擴(kuò)孔到設(shè)計井深。

3.2 轉(zhuǎn)速

大口徑鉆進(jìn)，由于井徑較大，一般開900～1000mm，二開也達(dá)到600～800mm,所以要求較低的轉(zhuǎn)速，以免轉(zhuǎn)速過大，致使扭矩太大，將鉆具扭斷。一般井深較淺時，可選用2擋（72r/min）鉆進(jìn)，二開鉆進(jìn)時，隨著鉆井不斷的延伸，一般選用1擋（35r/min）進(jìn)行鉆進(jìn)。

3.3 泵量

由于大口徑鉆進(jìn)井徑較大，最好選用大泵量。即：46～50L/s。

4 鉆井液性能

大口徑井鉆進(jìn)時，必須要求鉆井液的性能達(dá)到最優(yōu)質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，因此，鉆井井徑較大時，目前，我們選用的鉆井泵最大的也就是3NB1300或者3NB1600的泥漿泵了。依靠泥漿泵的排量來滿足鉆井的要求，顯然是無法實現(xiàn)的。為此，只能提高鉆井液的性能，從而實現(xiàn)安全優(yōu)質(zhì)高效的鉆井目的，所以在鉆井液處理劑選擇方面必須認(rèn)真細(xì)致，選用的處理劑應(yīng)符合大口徑鉆井的施工地區(qū)的地層的要求，從而保證做到井徑不塌、不漏、井壁穩(wěn)定，盡量能夠提高鉆效的目的。我隊施工的2口大口徑鉆井，一個是在遼寧遼陽施工的井深1050m，一開井徑?900mm×180m，下?720mm×20mm表套，二開井徑?660mm×1050m。第二口是在河南永城施工的通風(fēng)井，一開井徑?900mm×200m，下?780mm×20mm表套，二開井徑?720mm×680m，鉆井施工比較順利。

選用的鉆井液處理劑我們選擇了以下幾種，有粘土粉、Na2CO3、NaOH、CMC、KPAM、PAM、擴(kuò)壁劑、磺化瀝青等材料。

泥漿配方：1m3泥漿所用的材料為：

粘土：100kg，Na2CO3：1.5～2kg，CMC：1.0～1.5kg，護(hù)壁劑：0.5～1.0kg，KHm：5～6kg，磺化瀝青：5～6kg。

所配置的泥漿性能為：粘度：50～55s，比重：1.1～ 1.15g/cm3，失水：6～8mL/30min，含砂量：1%～2%，pH：8.5，泥皮：1～1.5mm。

表1 永城新莊煤礦時效分析（單位：h：min）

5 施工時效分析

通過2口井的施工，一口是在河南永城施工的通風(fēng)井，一開井徑?900mm×200m，下?780mm×20mm表套，二開井徑?720mm×680m，鉆井施工比較順利。河南永城鉆效分析見表1。其鉆井質(zhì)量及鉆井效率均取得了較好的成績，為我隊在今后的大口徑施工積累了一定的經(jīng)驗。在下套管時，對泥漿做了特殊的處理，下套管也較為順利。第二口是在遼寧遼陽施工的井深1050m，一開井徑?900mm×180m，下?720mm×20mm表套，二開井徑?660mm×1050m，遼寧遼陽鉆效分析見表2。

表2 東北紅陽三礦時效分析（單位：h:min）

鉆進(jìn)純時間2478h35min（合103.27d）；起下鉆時間468h5min（合19.50d）；接單根時間29h25min（合1.23d）；輔助時間（維修設(shè)備、停待等）510h25min（合21.27d）；特殊作業(yè)（下套管、固井、候凝、測斜、提水）561h30min（合23.40d）。

鉆進(jìn)純時間2226h25min（合92.77d）；起下鉆時間899h50min（合37.49d）；接單根時間64h45min（合2.82d）；輔助時間（維修設(shè)備、測斜等）1741h（合72.54d）；特殊作業(yè)（下套管、固井、候凝）97h（合4.04d）。

6 結(jié)語

（1）所用的鉆井設(shè)備，必須能滿足大口徑鉆井施工的要求，即：鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤扭矩滿足要求。 （2）鉆井井架的提升能力一般要求較大，特別是在鉆井結(jié)束后，下套管時，由于井徑較大，要求下的井管直徑較大，一般的井管直徑均超過?500～?600mm，井管重量較大，所以在下套管時，在井管方面雖然采取措施（在井管合適位置下阻流環(huán)或者浮力塞），在井管連接到最后時，也要超過100t，所以要求井架有較大的承載能力。

（3）鉆井作業(yè)中，在表套下好后，二開鉆進(jìn)時，應(yīng)先鉆好先導(dǎo)孔，在先導(dǎo)孔鉆進(jìn)中應(yīng)確保先導(dǎo)孔的垂直度，由于井徑較大，鉆井大多都在礦區(qū)施工，距離井下巷道較近，稍有偏差，就有鉆穿巷道的危險，為此，在先導(dǎo)孔施工時，必須保證鉆井的垂直度，確保井底位置在靶區(qū)范圍之內(nèi)。

（4）當(dāng)先導(dǎo)孔在保證鉆井質(zhì)量的前提下，順利鉆至井底后，在擴(kuò)孔鉆井時，在鉆機(jī)扭矩允許的情況下，應(yīng)盡量采用較大的壓力進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)，以達(dá)到提高鉆效的目的。

（5）擴(kuò)孔鉆進(jìn)完鉆后，必須充分沖孔循環(huán)沖渣，待井口不再返渣后，方可起鉆，準(zhǔn)備下套管。

（6）下套管前，必須對鉆井液認(rèn)真處理，同時要求鉆井液要有一定的粘度（一般應(yīng)在55～60s）和一定的潤滑性能，同時鉆井液的失水應(yīng)要求為最?。ㄒ话闶畤?yán)格控制在6～8mL/30min）。

（7）大口徑鉆井所下的套管為焊接管，要確保套管的焊接質(zhì)量，必要時，套管接口處應(yīng)加大焊筋骨，以加強(qiáng)套管的焊接強(qiáng)度。

（8）套管下完后還應(yīng)沖孔循環(huán)，因大口徑鉆井下套管時間較長，一般需要5～7d，為保證其固井質(zhì)量，在固井灌注水泥前，必須充分沖孔循環(huán)，待循環(huán)通道通暢后，方可注水泥進(jìn)行固井作業(yè)。

（9）鉆井施工中，考慮到經(jīng)濟(jì)效益方面因素，在擴(kuò)孔鉆進(jìn)時，選用的組合鉆頭在加工時應(yīng)選用?215.9mm牙輪鉆頭，輪掌加工，因?215.9mm輪掌較為便宜，為2000元/個，而?311mm牙輪鉆頭輪掌為10000元/個，考慮到經(jīng)濟(jì)效益的問題，應(yīng)該選擇?215.9mm牙輪鉆頭。

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1004-5716(2016)12-0036-03

2016-01-26

2016-01-27

張毓蓉（1987-），女（漢族），山西平順人，助理工程師，現(xiàn)從事工程施工技術(shù)和管理工作。