Φ120mm小口徑波紋管在浙江地1井的實驗應(yīng)用

左艷霞 馮 鑫 申海平

（湖南省煤田地質(zhì)局第六勘探隊，湖南 湘潭 411100）

1 項目概述

浙江地1井下?lián)P子地區(qū)古生界頁巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查井項目，位于浙江省江山市壇石鎮(zhèn)橫渡村。地質(zhì)構(gòu)造處于江山-常山復(fù)向斜，其鉆探目的為：獲取鉆井地質(zhì)資料，取全取準目標地層巖性等相關(guān)資料，為錢塘坳陷早寒武世荷塘組頁巖氣評價打好基礎(chǔ)。查明錢塘坳陷地層層序，獲取早寒武世荷塘組頁巖厚度、有機地球化學、儲集性能及含氣性等頁巖氣評價參數(shù)，摸清早寒武世荷塘組在錢塘坳陷的發(fā)育情況，為評價研究區(qū)早寒武世荷塘組頁巖氣資源潛力提供資料支撐。目的層為早寒武世荷塘組。

該井由中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心布孔，湖南省煤田地質(zhì)局第六勘探隊承擔施工。

設(shè)計深度1100m，終孔直徑不小于95mm。全井段取心，平均巖心采取率≥85%，井斜不超過8°。完成配套的測井、錄井、固井及完井工作。完井層位震旦系燈影組。

1.1 鉆遇地層

浙江地1井鉆遇地層依次為：胡樂組、寧國組、印渚埠組、西陽山組、華嚴寺組、楊柳崗組、大陳嶺組、荷塘組、燈影組、陡山沱組、雷公塢組、志棠組（未穿）。

1.2 鉆孔結(jié)構(gòu)及鉆進方法

浙江地1井一開采用Ф174mm三翼不取心合金鉆頭鉆進至3.7 m，下入φ168mm套管并固井；二開采用Φ152mm金剛石取心鉆進鉆至7.42 m，下入Φ146mm套管并固井；三開采用Φ114mm金剛石繩索取心鉆進鉆至1013.55 m；四開采用Φ96mm金剛石繩索取心鉆進鉆至終孔井深1100.12 m。

井身結(jié)構(gòu)說明：

一開：0-3.7 m，Ф174mm三翼合金鉆頭+Ф168mm鉆具鉆進至3.7 m，下入Ф168mm套管，水泥固井，防止掉塊、溢流。

二開：0-7.42 m，Ф152mm金剛石鉆頭+Ф148mm鉆具鉆進至7.42 m，下入Ф146mm套管至井深7.42 m，并水泥固井。

三開：2018年8月28日 用Ф124mmPQ金 剛 石 鉆頭+Ф114mm鉆具三開鉆進至井深1013.55 m，下入Ф114mm活動套管至1013.55 m。

四 開：1013.55 m-1100.12 m,Ф96mmHQ金 剛 石 鉆 頭+Ф89mm鉆具取心鉆進至孔深1100.12 m終孔。（圖1）

圖1 浙江地1井孔身結(jié)構(gòu)示意圖

2 實驗?zāi)康?/h2>

在小口徑深孔鉆井施工過程中，常遇到井漏、坍塌、破碎等復(fù)雜地層，擬采用Φ120mm規(guī)格可膨脹波紋管技術(shù)順利通過這些地層，因此在本鉆探施工項目進行實驗，根據(jù)實驗結(jié)果，得出可膨脹波紋管技術(shù)的野外施工工藝方法、流程是及提高施工人員的操作技術(shù)。

3 實驗過程

3.1 實驗設(shè)備及相關(guān)工具（表1）

表1 實驗設(shè)備及相關(guān)工具

3.2 實驗層位及巖性

本次實驗層位選在寧國組，井段：4.90 -86.15 m，厚度：81.25 m。巖性主要為黑色泥巖、鈣質(zhì)泥巖，深灰色灰?guī)r，見黃鐵礦及筆石化石。鈣質(zhì)泥巖：黑色，中厚層狀，水平層理，較軟，與鹽酸反應(yīng)中等冒泡，偶見團塊狀及星點狀黃鐵礦，方解石脈發(fā)育，寬0.1 ～0.2 cm，長3～14cm，微裂隙發(fā)育，泥質(zhì)及方解石充填?；?guī)r：灰～灰黑色，中厚層狀，較硬，與鹽酸反應(yīng)劇烈冒泡，多處可見團塊狀硅質(zhì)巖及生屑灰?guī)r燧石結(jié)核，少量黃鐵礦呈星點狀分布，方解石脈發(fā)育，寬約0.1～4cm，長約10～32cm，方解石脈充填，見縫合線構(gòu)造，整段微裂隙發(fā)育，泥質(zhì)及方解石充填，巖心完整。泥巖：黑色，薄～中厚層狀，質(zhì)軟，與鹽酸無反應(yīng)，發(fā)育少量方解石脈。

3.3 實驗內(nèi)容及步驟

3.3.1 實驗作業(yè)流程圖：

圖2 可膨脹波紋管野外實驗技術(shù)路線圖

3.3.2 可膨脹波紋管在60m～72m井段野外實驗具體過程及步驟如下：

3.3.2.1 擴孔：采用φ118mm/φ135mm偏心擴孔鉆頭下放至60m～72m孔段進行擴孔實驗，轉(zhuǎn)速80r/min，鉆壓0.5 t,擴孔長度12m，持續(xù)時間約8h。

3.3.2.2 在孔口通過焊接的方式將波紋管對接，對接后的波紋管串長度達到10.5 m。采用DZ60鉆桿將該波紋管串下放至60m～72m孔段，將打壓接頭接在鉆桿上，準備進行水力膨脹；

3.3.2.3 采用潛水泵將波紋管內(nèi)注滿泥漿，通過高壓測試系統(tǒng)控制柱塞計量泵，對波紋管串進行打壓，升壓速率1MPa/min，最終管內(nèi)壓力達到14MPa，水力膨脹持續(xù)時間3h。

3.3.2.4 正轉(zhuǎn)鉆桿，卸掉提拉桿。

3.3.2.5 采用外徑φ122mm導(dǎo)向磨鞋將波紋管串上端（長度450mm）磨掉，轉(zhuǎn)速120r/min，鉆壓0.3 t。

3.3.2.6 依次下放三滾輪脹管器、低摩擦脹管器對波紋管串進行機械膨脹，直至脹管器下端距離波紋管串底部約500mm，轉(zhuǎn)速120r/min，鉆壓0.4 t。

3.3.2.7 采用外徑φ119mm錐形磨鞋將波紋管串下端磨掉，轉(zhuǎn)速120r/min，鉆壓0.3 t。

3.3.2.8 下放球形脹管器對波紋管串進行機械膨脹，轉(zhuǎn)速120r/min，鉆壓0.4 t。

3.3.2.9 下放平底磨鞋，對掉落孔底的波紋管串下端（即“落魚”）進行磨銑，轉(zhuǎn)速120r/min，鉆壓1t。

3.3.2.10 下放外徑φ122mm通徑規(guī)，使其通過波紋管串，此孔段實驗即告完成。

3.3.3 可膨脹波紋管在23m～55m井段野外實驗詳細過程與上述步驟基本一致：在孔口通過焊接的方式將波紋管對接，對接后的波紋管串長度達到30.5 m；將波紋管串下放至23m～55m孔段，重復(fù)上述3.3.2.2 ～3.3.2.10 步驟，但個別環(huán)節(jié)存在差異，具體如下：

3.3.3.1 作業(yè)時間不同：由于擴孔段長度不同，23m～55m井段作業(yè)時間約36h，擴孔后測量井徑為134.8 mm，滿足水力膨脹要求。此外，該井段水力膨脹耗時約5h，機械膨脹耗時約11h，修整管串耗時約19h。

3.3.3.2 波紋管井口焊接：此段波紋管串總長約30.5 m，單節(jié)波紋管長度約10.5 m，因此需要在井口對波紋管進行焊接。將單節(jié)波紋管通過卡瓦固定在井口，與其對焊的波紋管通過吊卡懸于其上方，波紋管間對焊采用氬弧焊接的方式。焊接完成后，下放波紋管串至作業(yè)井段，整個過程持續(xù)約6.5 h。

4 實驗總結(jié)評價

項目組通過擴孔、膨脹、修整、檢驗等一系列施工工藝完成了不同井段波紋管串野外封堵作業(yè)，達到了項目任務(wù)要求，野外實驗取得圓滿成功：

（1）通過綜合測井系統(tǒng)測量擴孔后的作業(yè)孔段，此孔段直徑為135mm，達到設(shè)計要求。

（2）波紋管串在磨削的過程中，與孔壁間無軸向滑動和無相對轉(zhuǎn)動。

（3）波紋管串通過機械膨脹后，能夠使外徑φ122mm通徑規(guī)自由下放。

5 不足及建議

（1）偏心擴孔鉆頭在應(yīng)用中作業(yè)周期較長，效率較低，建議優(yōu)化擴孔方式，提高整體效率。

（2）波紋管串上下端的磨銑方式存在精度不高、時效低等不足，建議改進其去除工藝，使其更加精確、高效。