康3井巨厚礫石層鉆井技術(shù)研究

劉光輝 解丕基 趙成剛（西部鉆探工程有限公司準(zhǔn)東鉆井公司70202隊(duì)，新疆 克拉瑪依834000）

康3 井位于新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市米東區(qū)境內(nèi)，在準(zhǔn)噶爾盆地南緣沖斷帶阜康斷裂帶上，是一口二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)探井?？? 井一開設(shè)計(jì)井深500m，一開完鉆井深920m，其中前844m 為純礫石層，一開用時(shí)36 天，施工中遇到嚴(yán)重憋跳鉆、掉塊多、提下鉆困難等問題，采取了各種措施，最后φ444.5井眼鉆深920m 巨厚礫石層，并成功完成φ339.7 下套管作業(yè)和固井作業(yè)，累積了巨厚礫石層安全快速鉆進(jìn)的一些經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以后巨厚礫石層的鉆井施工有重要的參考價(jià)值。

1 康3井地層分析

康3井位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣沖斷帶阜康斷裂帶西段阜康斷裂上盤，屬于博格達(dá)山前喜馬拉雅期推覆構(gòu)造體系。西段既有海西晚期至燕山期斷裂的多期活動(dòng)，又有喜馬拉雅期斷裂的強(qiáng)烈改造，由于多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，造成了錯(cuò)綜復(fù)雜的構(gòu)造格局?？? 井一開設(shè)計(jì)井深500m，由于第四系深度未知，要求鉆揭明顯成巖的地層，一直鉆到844m 才開始有泥巖顯示，鉆到920m一開完鉆下套管。

地層巖性：0～200m 為完全松散的雜色礫石層，粒度不均勻，大塊礫石成游離狀態(tài)，屬于新生界第四系；200～844 為松散和半膠結(jié)的雜色礫石和砂礫石層，屬第四系；844～920m出現(xiàn)含礫泥巖、泥質(zhì)小礫巖，屬新近系。

2 鉆井技術(shù)難點(diǎn)

2.1 井壁不穩(wěn)定

康3 井表層從地面到844m 為礫石層，礫石段長(zhǎng)井眼不穩(wěn)定，在鉆進(jìn)和起下鉆過程中掉塊嚴(yán)重，井壁非常不穩(wěn)定，可能造成井壁坍塌，存在蹩泵、卡鉆、蹩鉆、斷鉆具、埋鉆具的風(fēng)險(xiǎn)。井眼一旦打開，井壁附近的粘土吸水膨脹，礫石失去原有的支撐從井壁脫落，水力沖刷或起下鉆時(shí)發(fā)生機(jī)械碰撞也會(huì)造成掉塊和坍塌，只有井徑擴(kuò)大到一定程度，泥餅填充將礫石之間的空隙填充起來，重新建立礫石支撐，井壁才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 蹩跳鉆嚴(yán)重

由于井底本身存在大段連續(xù)礫石層或有大量游離狀態(tài)的大塊礫石存在于井底或由井壁脫落到井底，鉆進(jìn)中與鉆頭擠壓碰撞呈無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)引起鉆頭蹩跳，鉆井參數(shù)難以掌握和強(qiáng)化，鉆進(jìn)時(shí)無法合理加壓，機(jī)械鉆速很慢，且對(duì)鉆頭磨損嚴(yán)重，單只鉆頭成本較高，鉆頭消耗大，鉆具也會(huì)因?yàn)轷刻a(chǎn)生的沖擊和扭矩載荷而損傷，需定期更換，大大加重了鉆井成本。

2.3 地層滲漏

由于表層的結(jié)構(gòu)松散，膠結(jié)性差，極易漏失。而大塊礫石的攜帶和井壁的支撐需要增加鉆井液的密度，從而又加大了滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生漏失，浪費(fèi)大量鉆井液，影響工程進(jìn)度，增加鉆井成本。

2.4 井眼不規(guī)則

井壁垮塌和掉塊也很容易形成“大肚子”，井徑擴(kuò)大率增大，環(huán)空返速低，嚴(yán)重影響巖屑的攜出，形成砂床，起下鉆會(huì)有掛卡遇阻，停泵后大塊的礫石可能沉降，接單根放不到底，易導(dǎo)致卡鉆、堵水眼等井下復(fù)雜。

3 施工分析

（1）對(duì)于存在巨厚礫石層的井，要求合理設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)，合理的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求封固上部礫石層，以減少上部礫石層對(duì)下部施工的影響。在康3井施工過程中，即使很好的控制了泥漿性能，防止了滲漏和垮塌，但掉塊一直較為嚴(yán)重，對(duì)后續(xù)的鉆進(jìn)影響較為嚴(yán)重，對(duì)于不同膠結(jié)程度的礫石層應(yīng)分別用導(dǎo)管、表層套管、技術(shù)套管封隔松散礫石層?？? 井表層套管下深920m，920m之下再次出現(xiàn)大段含礫層，二開所下PDC鉆頭磨損特別嚴(yán)重，同時(shí)嚴(yán)重掉塊，劃眼、起下鉆有大量大塊礫石和泥團(tuán)掉塊返出，牙輪鉆頭、復(fù)合鉆頭的機(jī)械鉆速均不太理想，嚴(yán)重影響二開的鉆進(jìn)速度。根據(jù)實(shí)鉆情況，可不必將礫石層打穿再下套管，可以考慮將表層套管下至500m左右，這樣可以提高500m至之后含礫地層的機(jī)械鉆速，再下套管將大段含礫地層全部封住，這樣可以減小對(duì)下部地層施工的影響，提升下部施工的速度，大大節(jié)約鉆井周期。

（2）礫石層的鉆進(jìn)難度較大，地層的情況不同，對(duì)于鉆井參數(shù)的選擇也應(yīng)隨機(jī)應(yīng)變，選擇合理的鉆井參數(shù)可以提高機(jī)械鉆速，同時(shí)也能保護(hù)鉆頭。首先要控制好鉆壓，過大或過小的鉆壓都不利于快速鉆進(jìn)，在不同的地層也應(yīng)在鉆進(jìn)過程中找出并選擇最合適的鉆壓；然后控制好轉(zhuǎn)速，在不蹩跳的情況下可以加大轉(zhuǎn)速，提高機(jī)械轉(zhuǎn)速。

（3）康3 井所用鉆頭，提速效果都不太明顯，且地層對(duì)鉆頭磨損較為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在牙齒和軸承壽命的不匹配上，影響了鉆進(jìn)速度，造成了鉆頭浪費(fèi)，目前還沒有特別適合鉆厚礫石層的鉆頭，亟待新技術(shù)的研發(fā)來解決針對(duì)厚礫石層的鉆頭選擇問題。

（4）對(duì)于上部膠結(jié)差的厚礫石層，可以選用正電膠-膨潤(rùn)土鉆井液體系，康3井所用高坂含的坂土漿鉆井液有效的封堵了地層，在一開鉆進(jìn)過程中沒有發(fā)生井漏和垮塌等事故。

（5）康3井在接單根和起下鉆劃眼時(shí)會(huì)有大量掉塊，易堵水眼，可以采用循環(huán)鉆井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在接單根、起下鉆期間保持介質(zhì)的連續(xù)循環(huán)，避免井底積液引起的井壁垮塌，降低卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，提高鉆井效率。

4 結(jié)語

（1）合理設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)，減少上部礫石層對(duì)下部地層施工的影響；

（2）合理選擇鉆井參數(shù)，對(duì)于不同地層隨機(jī)應(yīng)變，嚴(yán)控鉆壓轉(zhuǎn)速能提高鉆速，保護(hù)鉆頭鉆具；

（3）合理選擇鉆井液體系，正電膠-膨潤(rùn)土鉆井液體系比較適合膠結(jié)差的厚礫石層；

（4）合理選擇鉆具組合，使用塔式單鐘擺可以有效防斜，保證井身質(zhì)量；

（5）合理選擇輔助工具，如減震器等可以減小礫石層對(duì)施工的影響；

（6）合理選擇技術(shù)措施，勤修整井壁、防“大肚子”、防堵水眼措施都可以避免一些復(fù)雜，提高效率。