中國(guó)東部海區(qū)科學(xué)鉆探工程CSDP-02井鉆探效率統(tǒng)計(jì)分析

翟育峰， 張英傳， 田志超

(山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 煙臺(tái) 264004)

1 項(xiàng)目概況

CSDP-02井是國(guó)家海洋地質(zhì)專項(xiàng)“中國(guó)東部海區(qū)科學(xué)鉆探工程”項(xiàng)目中科學(xué)鉆探2井，該井的主要目的是獲取巖心樣品和相關(guān)資料，為東海天然氣水合物環(huán)境效應(yīng)提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料[1]。該項(xiàng)目是由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所組織、由我院負(fù)責(zé)實(shí)施的大陸架科學(xué)鉆探項(xiàng)目，該井于2015年3月29日順利開鉆，至2016年4月4日鉆深2033.58 m，完成前期的2000 m的井深設(shè)計(jì)要求。該井設(shè)計(jì)加深至2800 m，現(xiàn)場(chǎng)施工人員克服重重困難[2]，于2016年9月13日鉆進(jìn)至井深2843.18 m，順利完成施工任務(wù)，項(xiàng)目歷時(shí)500余天，創(chuàng)造了海洋科學(xué)鉆探全取心[3]井深世界紀(jì)錄。

2 施工過程

一開：2015年3月29日-4月24日，歷時(shí)26 d。采用?175 mm三層管底噴取心鉆具進(jìn)行取心鉆進(jìn)作業(yè)[4]，鉆進(jìn)至井深154.74 m后測(cè)井，測(cè)井完成后采用?255 mm全面鉆頭擴(kuò)孔，下入?219 mm套管152.15 m，固井并安裝防噴器。

二開：2015年5月1日-8月4日，歷時(shí)95 d。采用?175 mm鉆具進(jìn)行取心鉆進(jìn)作業(yè)，鉆進(jìn)至井深654.91 m測(cè)井，然后通井下?168 mm套管646.00 m，后注入水泥漿固井，連接防噴器[5]。

三開：2015年8月14日-10月8日，歷時(shí)54 d。采用?150/122 mm繩索取心工藝，鉆進(jìn)至井深1207.15 m，測(cè)井，下?140 mm套管。

四開：2015年10月9日-11月5日，歷時(shí)27 d。采用?122 mm繩索取心工藝，鉆進(jìn)至1480.88 m，測(cè)井，下?114 mm套管。

五開：2015年11月7日-2016年9月13日，歷時(shí)320 d。采用?98 mm繩索取心工藝，至2016年4月4日鉆進(jìn)至2033.58 m。后繼續(xù)加深鉆進(jìn)。2016年9月13日?qǐng)A滿完成了取心任務(wù)，完井井深2843.18 m(自井口算起，井口離海底33.30 m)，實(shí)際井深2809.88 m。

3 鉆進(jìn)時(shí)間及鉆探效率統(tǒng)計(jì)分析

鉆進(jìn)時(shí)間及鉆探效率統(tǒng)計(jì)見表1。

CSDP-02井正常鉆進(jìn)時(shí)間9101 h，占總時(shí)間的72.65%，其中純鉆時(shí)間2795 h，占總時(shí)間22.31%，輔助時(shí)間6306 h，占總時(shí)間50.34%，輔助時(shí)間與純鉆時(shí)間比例為2.26。事故處理時(shí)間1221 h，占總施工時(shí)間的9.75%,停待時(shí)間2206 h，占總施工時(shí)間的17.61%。

事故處理時(shí)間分為井內(nèi)事故處理時(shí)間與機(jī)械事故處理時(shí)間2部分，其中機(jī)械事故時(shí)間為378 h，占全部事故處理時(shí)間的30.96%，井內(nèi)事故處理時(shí)間843 h，占全部事故處理時(shí)間的69.04%。

停待時(shí)間中過年放假停待528 h，占總停待時(shí)間23.94%，剩余的停待時(shí)間為躲避臺(tái)風(fēng)等時(shí)間，共計(jì)1678 h，占總停待時(shí)間的76.06%，臺(tái)月效率為除去過年停待時(shí)間后的效率。

圖1、圖2為CSDP-02井時(shí)間統(tǒng)計(jì)情況。通過表1及圖1、圖2可以看出：

圖1 CSDP-02井鉆進(jìn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

圖2 CSDP-02井不同鉆進(jìn)時(shí)間占比統(tǒng)計(jì)

(1)輔助鉆進(jìn)時(shí)間所占比例最大，達(dá)到了50.34%。一方面是由于CSDP-02井施工前655 m為提鉆取心，地層相對(duì)不穩(wěn)定，嚴(yán)格控制提下鉆速度，所以提下鉆耗費(fèi)時(shí)間較多。井深超過2000 m之后的繩索取心鉆進(jìn)，每次打撈內(nèi)管的時(shí)間變長(zhǎng)，投放內(nèi)管時(shí)為了保障內(nèi)管到位，多采用跟管器投放，也增加了輔助時(shí)間；另一方面就是測(cè)錄井時(shí)間，固井、安裝防噴器時(shí)間，候凝時(shí)間都統(tǒng)計(jì)在輔助時(shí)間中，因此輔助時(shí)間占比較大。

(2)停待時(shí)間占比達(dá)到了17.6%。一方面是受天氣影響，施工海域夏季多臺(tái)風(fēng)，為了施工安全，臺(tái)風(fēng)到來前人員必須全部撤離平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)停待；另一方面就是過年期間停待1個(gè)多月，使該項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)增加[6]。

(3)機(jī)械鉆速與臺(tái)月效率與陸地鉆井相比偏低，除去海相沉積層、含油氣地層的影響，也反映了海洋與陸地施工的效率差異。

4 回次進(jìn)尺統(tǒng)計(jì)分析

4.1 回次進(jìn)尺長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)分析

CSDP-02井設(shè)計(jì)井深2000 m，后期又加深到2800 m，五級(jí)井身結(jié)構(gòu)。CSDP-02井施工1552回次，平均回次進(jìn)尺1.83 m，詳見圖3、表2。

圖3CSDP-02井回次進(jìn)尺長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)

Fig.3Footage per run of Well CSDP-02

表2 CSDP-02井不同井段的回次進(jìn)尺長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)

由圖3及表2可以看出：

(1)通過平均回次進(jìn)尺長(zhǎng)度變化反應(yīng)了施工效率隨地層復(fù)雜情況而變化，完整地層中鉆進(jìn)的回次進(jìn)尺長(zhǎng)度普遍高于復(fù)雜地層。

(2)CSDP-02井平均回次進(jìn)尺為1.83 m，在井徑150 mm鉆進(jìn)的平均回次進(jìn)尺長(zhǎng)度最高為2.14 m，繩索取心回次進(jìn)尺長(zhǎng)度略高于提鉆取心回次進(jìn)尺長(zhǎng)度。

4.2 不同長(zhǎng)度的回次進(jìn)尺區(qū)間分析

對(duì)CSDP-02井回次進(jìn)尺長(zhǎng)度進(jìn)行了分井徑的統(tǒng)計(jì)，并將各回次進(jìn)尺長(zhǎng)度分為x≤0.5 m、0.5 m2.5 m四個(gè)區(qū)間統(tǒng)計(jì)回次數(shù)量，按進(jìn)尺長(zhǎng)度所在區(qū)間將回次分為四類：不良回次(進(jìn)尺長(zhǎng)度≤0.5 m)、一般回次(0.5 m<進(jìn)尺長(zhǎng)度≤1.5 m)、良好回次(1.5 m<進(jìn)尺長(zhǎng)度≤2.5 m)以及優(yōu)秀回次( 進(jìn)尺長(zhǎng)度>2.5 m)。詳見表3，圖4。

表3 CSDP-02井回次進(jìn)尺長(zhǎng)度分析

分析：

(1)通過表3和前面的鉆進(jìn)效率統(tǒng)計(jì)可以看出，回次進(jìn)尺的長(zhǎng)短直接影響臺(tái)月效率，平均回次進(jìn)尺長(zhǎng)的井段，臺(tái)月效率也相對(duì)較高。因此在深孔施工中應(yīng)盡量最大限度的提高回次進(jìn)尺長(zhǎng)度，進(jìn)而提高鉆進(jìn)效率。

(2)回次進(jìn)尺長(zhǎng)度的影響因素：地層因素，即地層越破碎進(jìn)尺長(zhǎng)度越短；鉆探工藝因素，不同的工藝方法對(duì)回次進(jìn)尺長(zhǎng)度有不同影響，如沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝在破碎地層鉆進(jìn)中，與普通繩索取心工藝相比，更不易巖心遇堵，從而增大進(jìn)尺長(zhǎng)度；設(shè)備因素，傳統(tǒng)的立軸式鉆機(jī)，每給進(jìn)一定長(zhǎng)度后都需要倒桿，在此操作過程中，鉆柱懸吊，易發(fā)生巖心堵塞，動(dòng)力頭式、頂驅(qū)式鉆機(jī)等新型鉆機(jī)避免了頻繁倒桿，降低了巖心堵塞的概率，而且新型鉆機(jī)給進(jìn)更加均勻可控，也是提高回次進(jìn)尺長(zhǎng)度的因素；人為因素，不當(dāng)違規(guī)的操作會(huì)引起多種問題，如倒桿時(shí)操作不當(dāng)易造成巖心堵塞[7-8]。

圖4CSDP-02井不同井段回次進(jìn)尺長(zhǎng)度占比分析

Fig.4Percentage analysis of each footage per run of Well CSDP-02

(3)從各井段的回次進(jìn)尺情況看，0～154.74、154.74～654.91 m井段一般回次(0.5 m

5 結(jié)論

通過全體施工及科研人員的努力，中國(guó)東部海區(qū)科學(xué)鉆探工程CSDP-02井歷時(shí)522 d，順利鉆進(jìn)至2843.18 m，達(dá)到了地質(zhì)目的終孔。通過該井得出以下幾點(diǎn)結(jié)論及建議：

(1)海上深孔鉆探鉆孔安全直接影響施工效率，通過海水沖洗液體系的研究及應(yīng)用，可有效的預(yù)防孔內(nèi)事故的發(fā)生，進(jìn)而提高鉆探效率[9-11]；

(2)回次進(jìn)尺長(zhǎng)短直接影響鉆探效率，通過改變?nèi)⌒你@具(如加長(zhǎng)內(nèi)管、采用底噴鉆頭等)、改進(jìn)鉆進(jìn)工藝、采用合理的鉆探設(shè)備，嚴(yán)格施工人員規(guī)范操作等措施，能大大提高鉆探效率；

(3)海上深井鉆探受天氣因素影響較大，為了提高臺(tái)月效率，要做好充分的后勤保障工作；

(4)更好地了解風(fēng)浪級(jí)別對(duì)鉆探平臺(tái)安全的影響，爭(zhēng)取準(zhǔn)確搞好海上風(fēng)浪預(yù)防工作，盡可能避免不必要撤離、停待，可以大大提高生產(chǎn)效率。