煤層氣深井繩索取芯技術探討

1、第 8 卷 第 3 期 2 0 1 1 年 6 月中國煤層氣 C HI N AC 0 AI ． B E DME 1 H A N EV0 1 ． 8N O． 3J u n e ． 2 O l 1煤層 氣深 井繩 索取 芯技 術探 討 徐培遠 ，( 1 ．河南省煤 田地質局 ，河南 4 5 0 0 4 6 ；2 ．河南省煤層氣鉆井工程技術研究中心 ，河南 4 5 0 0 5 3 )摘 要 ：通過對河北大城 2 4 — 3 井煤層氣井施

2、工過程 中的深井繩索取芯技術的總結，得 出了影響 深井繩索取芯的鉆井工藝因素。這些較深的煤層 氣井繩索取 芯的成功經(jīng)驗 ，為今后指導煤層氣深 井繩索取芯具有一定的現(xiàn)實意義。關鍵詞 ：煤層氣 深井繩索取芯 鉆井工藝。Di s c u s s i o no nDe e pCBM W e l lW i r e l i n eC o r i n gXuP e i y u a n 1 ’ 2( 1 ．H e n a nP r o v i n c

3、 eC o a lF i e l dG e o l o g yB u r e a u ，H e n a n4 5 0 0 4 6 ；2 ．H e n a nP r o v i n c eC B MWe l lD r i l l i n gT e c h n i c a lR e s e a r c hC e n t e r ，H e n a n4 5 0 0 0 5 3 )Ab s t r a c t ： A f t e rs u mm

4、a r i z i n ge x p e r i e n c e sw i t hw i r e l i n ec o r i n gi nd r i l l i n gd e e pC B M w e l s ，l i k eHe b e iD a c h e n gN o ． 2 4 — 3w e l l ， T a n g s h a nS o n g j i a y i n gN o ． 1 0 - 3a n dN o ． 1

5、 8 - 3w e l l ，t h ea u t h o rf o u n dt h ef a c t o r so fw e ld r i l l i n gt e c h n o l o g y w h i c hi n f l u e n c e dw i r e l i n ec o t i n gi nd e e pw e l l s ． T h eS u c c e s s f l l le x p e t i e n

6、c e sw i t h d e e pC B M w e l sa r eo f c e r t a i ns i g n i f ic a n c et of u t u r ea p p l i c a t i o n．Ke y wo r d s ： C B M ； w i r e l i n ec o t i n gi nd e e pw e l； l o o t i n gt e c h n o l o g y1 前言

7、 2 地質概況 繩索取芯鉆探具有結構簡單、鉆進效率高 、巖 芯質量好、鉆頭壽命長、勞動強度低等特點。 目 前 廣泛用于煤層氣參數(shù)井施工中，繩索取芯鉆探不僅 要熟練掌握繩索鉆具的結構和工作原理 ，還要注重 現(xiàn)場一系列的工作。如 ：繩索取芯鉆具的選用 、鉆 頭的選擇 、鉆井液的參數(shù)調整 、下鉆及鉆進過程中的注意事項、加強對繩索取芯設備的保養(yǎng)等 ，只有 認真研究施工方案 ，因地制宜的做好這些工作 ，才 能提高繩索取 芯的鉆進 效率、保證質 量

8、 ，降低成 本、提高經(jīng)濟效益。本文以河北大城 2 4 — 3 井煤層 氣井施工情況為例對深井取芯技術進行探討。根據(jù)臨近孔的地質資料，預計該孔鉆遇地層為 新生界第四系 ( Q ) 、第三 系 ( N ) ，古生界二疊系 下統(tǒng)唐家莊組、大苗莊組 ，石炭系上統(tǒng)趙各莊組 。目的煤層 為二疊 系下統(tǒng)唐 家莊組 、大苗 莊組 5、7、8、9煤層 、石炭系上統(tǒng)趙各莊組 l 2煤層 ，施工 設計 對 目的煤層 以及 頂?shù)?板進行 取芯 。完鉆層位 ：石

9、炭系上統(tǒng)趙各莊組。詳見表 1 。揭露地層的特征如下 ：① 第 四 系、第 三 系 ：2 ． 9 0～ 1 0 7 2 ． 9 5 m ，厚 1 0 7 0 ． 0 5 m 。頂部為紅色、土黃色耕植土和黃色流砂 層。其下部為黃色粘土層與灰色礫石層不等厚互層。作者簡 介 徐培遠 ，男 ，河南省煤 田地質局河南省煤層氣鉆井工程技術研 究中心 主任 。第 3 期 煤層 氣深井 繩索取芯技術探 討 日地層壓力 當量密度 計算公式 ：p p =

10、P p ／ 0 ． 0 0 9 8 Hm=1 0 2G p在鉆 井過 程 中遇到 的地層 壓力 可分 為三 類 ：( a )正常地層壓力 ：P l , =1 ． 01 ． 0 7 g ／ c m 3 ；( b )異常高壓 ：>1 ． 0 7 g ／ c m 3 ；( c )異常低壓 ：<1 ． O g ／ c m 3 。地層當量密度 約為 l g ／ c m 3 ，附加 當量密度 l 0 。 =0 ． 0 7 g ／ c m

11、 3 ，由此 計 算 得 出 的鉆 井 液 密度 =p p +P e ：1 ． 0 7 ~ c m 3( 2 )大城 2 4 — 3 煤層氣井選用的鉆井液 一 開采用較高密度的鉆井液，泥漿材料以粘土 粉 、C MC 、火堿 為主 。主要 解決 大 口徑鉆 進 的巖 屑 攜帶和井壁保護問題 。二開初始采用低 固相鉆井液，鉆井液密度保持 在 1 ． 0 7 g ／ e m 3 以下，在鉆進 目的煤層段時 ，鉆井液 密度小 于 1 ． 0

12、5 g ／ c m 3 。該 井 實 際使 用 的鉆 井 液 的性 能情況 見表 3 。表 32 4 —3孔鉆 井液性能表 取樣井深 密度 漏斗粘度 A P I含砂量 ( m )( g ． ／ e m 3 )( s )p H值 失水 ( r n 1 )泥餅 ( 1 ／ l l n )( ％)2． 9 0～1l 9 ． 0 51 ． 2 0～ 1 ． 3 12 1～2 97～81 5～2 01 ． 8～4． 22 ． 5～8 ．

13、 71 0 9 9． 0 5—1 2 2 9 ． 3 01 ． 0 2～ 1 ． 0 81 7～2 07～81 6—1 80． 2～0． 50 ． 2～0 ． 5l 2 2 9 ． 3 0～ 1 4 5 0． 0 01 ． 1 0～ 1 ． 2 31 7～ 2 87～ 91 7 ～2 10 ． 2～ O ． 4O． 2～ 0 ． 65 深井繩索取芯的注意事項 樹芯進尺 0 · 5 m后則可加足鉆壓。( 1 )取芯工具下井前做

14、到井壁 、井底清潔 ，井 眼暢通 ，鉆井液性能穩(wěn)定 ，符合要求 ，確保起下取 芯筒順 利 。( 2 )嚴格檢查取芯筒各部分聯(lián)接情況 ，配合 間隙符合要求 ，水眼暢通 ，懸掛軸承保證轉動靈活 ，組裝后 吊在井 口用手能輕松轉動內筒。內外筒之間 清潔無異物 ，巖芯卡簧完好 、尺寸相符 。( 3 )組裝好 的取芯外筒 在井 口用大鉗逐 一緊 扣，并放入內筒檢查裝配間隙是否合適 。( 4 )井 場 鉆具 在 進 行 取 芯前 應 進 行 通 徑

15、 檢查 ，保證取芯內筒順利通過。取芯時上下無阻。( 5 )下鉆操作平穩(wěn) ，杜絕猛剎 、猛放 ，控制下 放速度 ，以防水眼堵塞嚴 防頓鉆。下鉆距離井底一 個單根深度 ，提前開泵循環(huán) ，下放鉆具清潔井底 。中途遇阻以沖洗為主 ， 少劃或不劃眼 ，嚴重遇阻時 改 用牙 輪鉆頭 通井 劃眼 至暢通 為止 。( 6 )避 免 用 取 芯 鉆 頭 劃 眼 ，下 鉆 最 阻 不 超 過 3 0 k N ，經(jīng)上下活動無效后 ，立即循環(huán)鉆井液起鉆。( 7

16、 )井 內循 環(huán) 壓力 正 常 ，井 底 無 沉 砂 、掉塊 ，井眼暢通無阻，方可送人取芯管。取芯管應使用矛 頭 和繩索 吊下 去 ，到 位后 利 用 脫 卡 裝 置 將 其脫 開 。取芯管投入后 ，經(jīng)確認到位后方可進行取芯鉆進。( 8 )取 芯鉆 進前循 環(huán)處 理好 鉆井 液 ，并清 潔井 底 ， 造 芯 時輕壓 ( 1 0～2 0 K N)起 動 ，仔 細 造芯 ，6 大城 2 4 — 3井繩索取芯質量評 價 按設計要求 ，巖煤芯錄

17、井段為二開至井底 ；巖 煤 芯 收 獲 率 不 低 于 8 0 ％。根 據(jù) 甲 方 要 求 從 1 0 9 9 ． 0 5 m開 始 取 芯 ，取 至井 深 1 4 5 0 ． 0 0 m，全 井 實 際取 芯 4 2 2回次 ，取 芯 段 為 1 0 9 9 ． 0 5～1 4 5 0 ． 0 0 m；3煤層段取芯 1 O 個 回次，6煤層段 取芯 l 0 個 回次 。全井取芯總進 尺 3 5 0 ． 9 5 m，芯 長 3 4 2

18、． 7 7 m，收 獲 率 9 7 ． 7 ％。錄井煤層頂板 、底板取芯段長及巖煤芯收獲率 見表 4 。表 42 4—3孑 L 錄井煤層 取芯情況表 累計 層段 深度 ( m)進尺 心長 采取率 ( m)( m)( ％ )3頂 板 1 2 1 6 ． 4 7～1 2 1 8 ． 5 72 ． 1 O2 ． 1 O1 0 0 ． 03煤 1 2 1 8 ． 5 7～1 2 2 ， 4 ． 7 76 ． 2 O6 ． 1 69 9

19、 ． 43底板 1 2 2 ， 4 ． 7 7 — 1 2 2 7 ． 2 02 ． 4 32 ． 4 3l 0 o ． O6頂板 1 3 0 8 ． 1 0～1 3 1 3 ． 0 74 ． 9 74 ． 6 49 3 ． 46煤 1 3 1 3 ． 0 7 ～1 3 1 7 ． 0 o3 ． 9 33 ． 6 09 1 ． 66底板 1 3 1 7 ． 0 o～1 3 2 3 ． 9 06 ． 9 06 ． 3 79 2 ． 3錄