偏心跟管鉆進技術在200H機械化鉆機的應用

賀津波 李家華 劉剛 付向東 劉占勝

摘要：為了解決易塌井區(qū)不易成井的問題，在了解跟管鉆進技術的主要類型和工作原理后，將偏心跟管鉆井技術應用到200H機械化鉆機上。通過在不同地形的實踐，確認該地區(qū)的成井率達到了100%。

關鍵詞：跟管鉆進;易塌井區(qū);成井率;機械化鉆機

前言

塔里木探區(qū)的河道及河床區(qū)等易塌井區(qū)，地下有含水層，并伴有流沙的松散地層。在該區(qū)域進行勘探鉆井作業(yè)時，使用的是200H機械化鉆機。其工作原理是通過空壓機提供壓縮氣體，在沖擊器和鉆機扭矩作用下鉆井成孔。在作業(yè)中，一提鉆就會塌井，導致難以成井。根據成孔需求，將跟管鉆進技術應用到機械化鉆機上，在不同的地形進行實踐，達到護井目的，提高易塌井區(qū)的成井率。

1跟管鉆進技術的概述

跟管鉆進技術是以壓縮空氣作為動力，跟管鉆具在沖擊器和鉆機扭矩作用下進行沖擊回轉鉆進并實現(xiàn)同步跟進套管，終孔后跟管鉆具從套管中提出，套管用于護壁的一種鉆進技術。

2偏心跟管鉆進的工作原理

正常鉆進時，通過沖擊器的振動沖擊作用，帶動偏心跟管鉆具（見圖1）進行鉆孔，鉆進時由于離心力及摩擦力的作用，偏心鉆具朝外偏出從而達到擴大孔徑的目的，再通過沖擊管靴帶動套管跟進，鉆孔產生的巖粉通過鉆桿與套管間的空間被吹出孔外。鉆孔結束后，通過反轉，使偏心鉆具收攏提出套管，套管留在孔內護壁而成孔。偏心跟管鉆進宜在孔深40m以內且地層中無較多較大的孤石時采用，采用中風壓沖擊器。

根據井深12m的要求，以及鉆機的空壓機參數(shù)產氣量12.5m3，額定壓力0.8MPa，屬于中風壓的范圍。因此，我們采用偏心跟管鉆進的方式。

3偏心跟管鉆機技術在機械化鉆機的實踐

3.1作業(yè)流程的制定

結合新疆地區(qū)對炸藥管理的要求，實行批量下炸藥作業(yè)，制定了相應作業(yè)流程：當套管下到合適的位置時，將鉆具從套管內徑中提出，而套管則留在孔內保護孔壁，再下入PVC管子，拔出套管，達成護井的目的，最后再根據任務需求統(tǒng)一下置炸藥?？碧阶鳂I(yè)用的炸藥外徑為60mm，選用外徑為75mm，壁厚5mm的PVC管。

3.2偏心跟管鉆具的選型

跟管鉆具選用外徑為108mm、壁厚4.5mm的套管。鑒于井較淺，從成本上考慮，采用R780材質。選用108偏心釬頭匹配90沖擊器，以及外徑為108mm、內孔直徑為87mm的管靴。

3.3拔管裝置的設計

作業(yè)中由于套管與井壁結合緊密，摩擦阻力大，跟管鉆進技術都是在專用設備上應用，其設備的設計需求都是能夠滿足跟管鉆進的使用需求，有足夠的扭矩和提升力。而機械化鉆機的提升力較小，僅為35kN，直接拔套管有些困難，需要配套的拔管裝置鋪助。

3.3.1沖擊器拔管裝置

根據沖擊器的工作原理，在沖擊器接近減釬頭端放入約5cm厚的圓柱體金屬墊塊，縮小釬頭與沖擊器的距離。使用時，把管靴（內孔直徑87mm）套到普通釬頭上，用管靴與套管連接，利用沖擊器的作用力與反作用力邊振邊拔，使得套管與井壁的配合逐漸松動，從而解決機械化鉆機提升力不足的問題。該工具適用于深度為12m左右的的成孔。

3.3.2液壓油缸拔管裝置

液壓油缸拔管裝置由兩個雙向液壓油缸、底座、卡座四大部分組成，用高壓液壓膠管相互連接而成。其中雙向液壓油缸是通過機械化鉆機的液壓系統(tǒng)提供壓力油，單個油缸推力為80kN，兩個即為160kN?？ㄗ前喂苎b置的抱緊裝置，由內卡和外卡組成。內卡可根據套管的不同規(guī)格設計，呈錐形，平均切割成三份，使用其中的兩份完成套管的夾持。該工具可用于套管卡住拔不出來的情況。

4跟管鉆進技術在200H機械化鉆機的應用

易塌井區(qū)的地下結構不一樣，使用200H機械化跟管鉆機的作業(yè)方式也就不同，取得的效果也不一樣。

4.1下部松散地形，中上部礫石地形的應用

在此地形中，采用全跟管的方式，井深12m，沖擊器與偏心鉆頭配合方式成孔、下套管同步進行，鉆機速度較快，結合兩種拔管裝置，拔管效果好，平均2.5個小時可以完成一口井。

4.2上部松散地層，中下部淤泥地形的應用

在此地形中，一開始采用全跟管的方式，下入12m深套管，套管鉆進速度較快，但是在拔套管過程中，發(fā)現(xiàn)由于淤泥的附著力極強，導致拔管速度極慢，需要3個小時，時間太長?？紤]到上部松散地層離井口3米左右，僅下一根4.5m套管，既可起到護井的作用，又能減少套管與淤泥的接觸面積，降低摩擦力，鉆機可以輕松拔出套管;對于淤泥地形，沖擊器與普通鉆頭成井作業(yè)效率不高，將三葉刮刀鉆頭與山地鉆桿配合應用到機械化鉆機上，進行鉆井作業(yè)。通過使用，在該地形成孔效率由全套管作業(yè)的4個小時，變?yōu)?個小時，效率提高了4倍，且減少了跟管配件的損耗。

目前，跟管鉆進技術已經在塔里木物探處247隊、2170隊、2222隊的項目上得到了成功的應用，使該區(qū)域易塌井區(qū)的鉆井實現(xiàn)了由成不了井，到成井率100%。

5總結

跟管鉆進技術在機械化鉆機的應用，徹底解決了河床、河套區(qū)易塌井區(qū)難以成井的問題，保障了項目的生產。

參考文獻：

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