绳索取心钻进中涌水的处理技术
绳索取心钻进中涌水的处理技术
1 工程概况
“ ”我公司在中国地质科学院组织的 云南江城地区油钾兼探钻探工程 招标活动中一举中标。该项
目设计四个钻孔，编号分别为 ZK-1、ZK-2、ZK-3 和ZK-4,井型为垂直井，全孔取心，要求岩
矿心直径不小于 60mm,最小井径 96mm; 采取率要求为含盐 段 95% 以上，非 含 盐 段 80% ~90%.
“ ”主要目标任务是：通过取心钻进，获取 中、新生代 含盐建造完整的地层序列，建立一个可供
“ ”找钾参照的 标杆地层柱 ;利用对全套岩心的综合配套测试分析，获取成盐成钾物质基础和来源
等准确可靠的第一性地质、地球化学信息，提供海相-海陆交互相成盐盆地成钾的理论参数，
提炼成盐聚钾的地质模型；通过获取盐下层可能的油气基础地质资料，为盐下层可能的油气勘
“ ”探部署提供科学依据，做到 一孔多用，钾油兼探 ;通过钻探所揭露地层，进一步分析验证构造
模拟及物探测试结果。
ZK-2 井位于云南省普洱市江城县宝藏乡西南约 10 公里，该孔设计孔深1000m, 我们配备
了HXY-5 型钻机，BW250 型泥浆泵。为有效保护盐层，选用饱和氯化镁钻井液体系；?168 表
层套管下到了 33m.
2 第一层涌水
“使用 ?95+1 金刚石取心钻头+?89 岩心管（带扩孔器）+?89 ” 绳索钻具 组合，钻井液比重为
1.10,黏度为 28s,钻进到 98m 时钻井液消耗严重，钻具静止时钻孔涌水，一小时后返出的全是清
水，涌水量达 1.70m3/h,井口压力为 0.20MPa.分析：钻具旋转的同时带动钻井液旋转，离心力
对井壁的侧压力较大，致钻井液压力大于地层压力，造成钻井液漏失。加大钻井液比重到 1.50
时，可平衡地层压力，但无法正常钻进：固相在内外管间堵塞，泵压太高；钻杆内壁结垢，内
管上下通行困难。
钻进中由于地层水的侵扰，钻井液时多时少，我们就用钠土、纤维素、护壁剂等不断调浆，补
充黏度和比重更大的新浆，致使钻井液性能不稳定，携粉能力差，孔底有沉沙，而且孔壁很不
稳定，有掉块现象，每次打捞内管前都需要把钻具提起20m.
钻进到 110m 后涌水量不再增大，由此判定98~110m 段有裂隙。
2.1 水泥封固
（1）强行钻进到 120m 后，用 P.042.5 水泥封堵：从井口注水 泥浆 0.5m3,加3%工业盐，替浆
0.30m3,替浆压力 3MPa,停泵后压力瞬间恢复至零。候凝 24 小时后探水泥面在35m,扫到孔底
后，涌水 1.20m3/h,略有减小。取出的水泥石上部完整、致密，接近底部时有水槽样孔洞。分
析：井口密封不严、替浆量小、钻杆和套管内余留的水泥浆多，挤进裂隙的有效水泥浆太少致
下部水窜。
（2 ）总结上次注浆的经验，实施二次注浆作业：水泥 浆 1m3,加3% 工业盐，替浆0.45m3, 憋
压2.5MPa,停泵后压力瞬间恢复至零。候凝 24 小时后探 水泥面在35m, 扫到孔底后，涌 水 量
仍 然 是1.20m3/h.分析：泥浆泵能力小，排量小，注浆和替浆时混浆多。
（3）第三次注浆：先注隔离油塞子（25kg 水泥加 50kg 柴油），作为前置液，再注水泥浆
1m3,比重由小到大，最后替水0.60m3,压力忽高忽低，管内余留 20m 水泥浆。候凝后，水泥面
还在35m.扫到孔底后，涌水不减。
2.2 顶涌钻进
注浆后涌水都稳定在1.20m3/h 不再减小，可见下部水层的活动能力很强，很难彻底封堵，继续
注浆已无意义。只有穿过含水层或不能继续顶涌钻进时，再下套管隔离涌水。
由于含水层太 浅，我 们 把钻井液比重调 至 1.50,黏度 160s,才能把涌水压制住，但这么高
的参数根本无法绳索取心钻进。
只得把钻井液性能调整到正常参数，钻进中一边排浆一边补充新浆。钻进到 220m 时，涌水增
大到 3.60m3/h, 井口静压0.80MPa. 钻进到234m 时，孔底岩粉太多，加不上尺，用捞砂筒捞砂
强行钻进到 241m,而且上部还掉块，已无法继续钻进，决定下管。
分析：①以上多次封堵，虽然在水泥浆量、替浆量、注浆工艺等方面都做了不同的尝试，但套
管内水泥面每次都定格在35m 左右，说明钻孔上部（包括地层）密封不严，有漏/涌层，虽能
憋压但保持不住，停泵后地层涌水把水泥浆往回顶，待水泥浆被顶到35m 时，井内液柱压力与
地层压力平衡，稳定在此处静止、凝固；②涌水层为地下河类，水流活跃，水泥浆不能在裂隙
“ ”内凝固；③地层多处漏气 ,接近地表有涌水层，致使泥浆虽已加重但液柱压力很小，不能很好
地将涌水压制。涌水层越接近地面越难实现平衡钻进。
2.3 下管隔水
为了把涌水压住，便于调浆扩孔，再次从井口注水泥浆 0.50m3,替浆1m3,候凝后探孔水泥柱面
仍在35m.
由于绳索钻具壁薄而且刚性强，脆性大，难以承受大扭矩，只能逐级扩大孔径。
首先扩到?133mm,钻具组合：133PDC 全面钻头+?89 石油钻杆×38m+?89 绳索钻杆+?59 立轴，
分别在距钻头 9m 和18m 的?89 石油钻杆接头上焊肋骨条作扶正器。
用重晶石粉、优质钠土、纤维素、护壁剂等把钻井液调到黏度 70s,比重 1.50.循环畅通后比重降
到1.41.钻进一天后涌水达到 1.50m3/h,泥浆基本成清水。
扩到 241m 后，换?152 牙轮扩孔。到 230m 时，岩粉多加不上尺，换用?114 管捞砂到235m,捞
不下去：底部有大块。换?152 牙轮继续扩孔到底后，用?96 钻头+?89 岩心管单管取心：钻进
1.80m,只拿出几块泥包砾和硬块。经研究：泥包砾属泥岩，是隔水层，可以下管。再次捞岩粉
清孔后用 20m 长的?133 管试下顺利。
第一根套管上焊?6mm×250mm 钢筋 4根呈螺旋状以把套管扶正居中，然后每隔 30m 焊一组；
套管平底不做马蹄；套管丝扣缠生料带密封；底部50m 套管丝扣点焊，以防倒扣。
套管下深 238m,距孔底3m 遇阻，经活动无效。
随后，注水泥浆 3t（约 3.2m3），替浆2.4m3,整个过程泥浆泵无压力显示。井口返水约
0.20m3/h,憋压10h 打开井口，微冒水，管外微量返水。
分析：水泥浆跑到了 218m 处的裂隙中和套管外上部的孔隙。
用PDC 钻头扫水泥，扫到套管底脚时换?95+2 金刚石钻头绳索钻进。出套管后仍然涌水但涌水
量很小0.4m3/h,不影响绳索取心正常钻进。
3 第二层涌水
下管后钻进中又遇到了涌水：252m 时，涌水达到 1.6m3/h,钻进中边排水边造浆；285m 时，涌
水达到 3m3/h,地层为完整泥岩，沉砂 1m.
分析：①套管外水泥环被震松，上下地层裂隙窜通；②下部地层又涌水。289m 时，从井口直
接顺套管注浆2.5 吨，压力 2~4MPa,替浆2.2m3,最高压力达到 7MPa,后不断补水憋压一小时。
然后，从井口往管外注水泥浆 0.4m3,压力达到 3MPa.管外涌水彻底封堵住。
扫孔时从10 多米就开始磕磕绊绊：套管内壁挂有水泥浆，230~310m 段全是水泥柱，310m 以
下放空：①310m 处有掉块等架桥；②下部无涌水裂隙，泥浆托住水泥浆；③下部涌水压力
大，托住水泥浆不能下行。
后绳索取心正常钻进时涌水 0.5m3/h,打捞内管时 1~1.5m3/h,井口静压力 0.7MPa.
摘要：
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绳索取心钻进中涌水的处理技术 1 工程概况“”我公司在中国地质科学院组织的云南江城地区油钾兼探钻探工程招标活动中一举中标。该项目设计四个钻孔，编号分别为ZK-1、ZK-2、ZK-3和ZK-4,井型为垂直井，全孔取心，要求岩矿心直径不小于60mm,最小井径96mm;采取率要求为含盐段95%以上，非含盐段80%~90%.“”主要目标任务是：通过取心钻进，获取中、新生代含盐建造完整的地层序列，建立一个可供“”找钾参照的标杆地层柱;利用对全套岩心的综合配套测试分析，获取成盐成钾物质基础和来源等准确可靠的第一性地质、地球化学信息，提供海相-海陆交互相成盐盆地成钾的理论参数，提炼成盐聚钾的地质模型；通过获...
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作者：闻远设计
分类：社科文学类资料
价格：免费
属性：5 页
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时间：2024-03-26
