CN102268963A - 基岩裂隙地层混合钻进成井工艺 - Google Patents

Abstract

基岩裂隙地层混合钻进成井工艺，本发明的工艺步骤为：①上部松散层至基岩层一定深度使用泥浆正循环工艺钻进，钻孔后下入表层套管并用水泥封固，②基岩层使用空气潜孔锤反循环工艺钻进，③钻至含水层后，至孔内水柱对潜孔锤产生背压影响钻进效率时，改用气举反循环工艺钻进，直到目的层，④酸化洗井，⑤活塞洗井，⑥空气洗井，⑦水泵抽水完井，即空气洗井结束后立刻下潜水泵抽水，直到抽水试验完成为止。本发明的优点是：1、避免或减少干钻孔的出现，降低施工风险。2、缩短建井周期，减少不必要的投资，降低生产成本。3、不使用泥浆，节约淡水资源，避免泥浆施工或排放造成的环境污染。4、最大限度使每条裂隙都成为汇水通道，以实现单孔最大出水量。

Description

基岩裂隙地层混合钻进成井工艺

技术领域

本发明涉及一种钻井工艺，尤其是一种基岩裂隙地层混合钻进成井工艺。

背景技术

基岩裂隙水的含水层岩性以侵入岩类、火山岩、火山溶岩为主，地下水赋存在节理、构造裂隙、风化裂隙和张裂隙发育的断裂破碎带。一般裂隙宽度2～3毫米，大者10～20毫米，长数米至十余米，地下水相对富集在南北向、北西向张性或张扭性裂隙内，以潜水为主，断裂破碎带局部有脉状承压水。富水性不均，水量贫乏，泉水流量一般0.008～0.4升/秒，民井出水量3～12吨/日，钻井单孔涌水量3～200吨/日。

利用常规钻井工艺施工时，由于泥浆携带钻屑能力与其粘度(粘度越高泥饼堵塞越严重)和切力相关，往往造成钻屑在井底重复破碎，重复破碎的同时会将部分钻屑碾入到井壁裂隙中，形成人为堵塞，影响出水量。另外，泥浆中的膨润土或粘土颗粒常常渗透到基岩裂隙中，在压差作用下形成坚硬的泥饼也会堵塞裂隙。

基岩裂隙地层原本裂隙较小，水量贫乏，在钻进过程中又常常诱发泥浆和钻屑堵塞。又因常规工艺钻井周期长，成井后钻屑、泥饼和充填物不易洗出来，导致单孔出水量较小或无水成为干孔，使钻井失去意义。为避免堵塞造成的出水量较小或无水结果，因此，研究一种避免人为堵塞裂隙，同时还要尽最大可能加大裂隙的通透性的基岩裂隙地层混合钻进成井工艺，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基岩裂隙地层混合钻进成井工艺。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

基岩裂隙地层混合钻进成井工艺，其工艺步骤为：①上部松散层至基岩层一定深度使用泥浆正循环工艺钻进，钻孔后下入表层套管并用水泥封固，②基岩层使用空气潜孔锤反循环工艺钻进，③钻至含水层后，至孔内水柱对潜孔锤产生背压影响钻进效率时，改用气举反循环工艺钻进，直到目的层，④酸化洗井， ⑤活塞洗井，⑥空气洗井， ⑦水泵抽水完井，即空气洗井结束后立刻下潜水泵抽水，直到抽水试验完成为止。

优选的，所述的酸化洗井即钻井工作结束后，先进行电测判层，根据电测结果和钻屑录井资料确定目的层的裂隙位置，然后计算盐酸用量，确定盐酸浓度，再使用泥浆泵注酸，注酸后静止一定时间，使盐酸与裂隙填充物充分发生化学反应，分解或软化填充物，然后自孔口向孔中注入与盐酸量同体积的清水。

优选的，注酸时先将注酸钻具下到孔底，注水试压检查注酸管线密闭性，然后开始注水，测量注入清水量和孔口翻出水量是否一致，若翻出水量与注入清水量采用孔底一次性注酸，若不一致，采用自孔底第一个裂隙层位开始依次向上在每个裂隙层位分别注酸，注酸结束后，提出孔中钻具。

优选的，盐酸浓度为15%～30%，盐酸浓度一般为20%左右，若裂隙中填充物较多可以多次注酸或加大盐酸浓度，但浓度不能超过30%，静止时间为4～8小时。

优选的，所述的活塞洗井即注完清水后向孔内下活塞，活塞下入深度保证拉活塞时活塞上起点在静水位以下，连续拉活塞或间歇拉活塞均可，活塞升降速度为1～3米/秒，拉活塞累计时间不低于12小时。

优选的，活塞下入深度为静水位以下30米～50米。

优选的，所述的空气洗井即在活塞洗井结束后，采用下入普通钻具空压机洗井或下入双臂钻具和普通钻具采用气举反循环洗井，在水量较小的孔中可采用泡沫封堵配合空气洗井，以形成较大抽吸力，洗井持续时间以孔口出水达到“水清沙净”为原则。

本发明的技术原理：

基岩裂隙水赋存在节理、构造裂隙、风化裂隙和张裂隙发育的断裂破碎带。一般裂隙宽度2～3毫米，大者10～20毫米，长数米至十余米，富水性不均，水量贫乏。裂隙中常常充填一些裂隙填充物，影响或堵塞汇水通道，造成单井出水量较小。

基岩裂隙地层原本裂隙较小，水量贫乏，在利用常规钻井工艺施工时常常诱发泥浆和钻屑堵塞，又因常规工艺钻井周期长，成井后钻屑、泥饼和充填物不易洗出来，导致单孔出水量较小或无水成为干孔，使钻井失去意义。为避免堵塞造成的出水量较小或无水的结果，只有研究一套新型钻进工艺，避免人为堵塞裂隙，同时还要尽最大可能加大裂隙的通透性。

方法就是：基岩裂隙地层水井防堵增产技术（采用空气反循环钻进，钻到目的层后酸化洗井、活塞洗井、气举反循环洗井或空压机洗井）。

采用空气反循环钻进，可以避免泥饼堵塞；采用空气反循环钻进还可以保证钻屑在第一时间离开孔底，避免重复破碎将部分钻屑碾入到井壁裂隙中；采用空气反循环钻进还可以冲洗、携带出裂隙中的充填物，以增大裂隙透水面积。最大限度使每条裂隙都成为汇水通道，以实现单孔最大出水量，降低施工风险，减少不必要的投资，避免泥浆造成的环境污染，节约淡水资源。

酸化洗井是增产的有效措施，特别是碳酸盐地层效果十分显著。利用盐酸对地层和裂隙填充物的化学作用，形成一种延伸裂隙和加大裂隙，以达到增加出水量的目的。酸化洗井应结合注水工作效果更好。

活塞洗井是打通裂隙通道的有效措施，特别是填充物较多的裂隙地层。活塞洗井可以将裂隙中的填充物或钻进时掉入裂隙中的钻屑抽出来，以打通裂隙通道达到增加出水量的目的。

气举反循环洗井、空压机洗井，可以将钻孔中的沉淀物排出井孔，以保证有效钻进深度，避免影响出水量。

    基岩裂隙地层水防堵增产技术注意事项和技术要点：

①上部松散层或不整合的基岩层，一定要下入表层套管或泵室管，并用水泥浆固定牢靠。

②空气潜孔锤反循环钻进只能在无水孔段或出少量水段的地层使用。如果地层出水量较大，反循环又不能把出水排到孔外，当孔内积水淹埋潜孔锤一定高度时，潜孔锤工作效率降低，当潜孔锤钻进效率低于2米/小时，要起钻改用气举反循环工艺继续钻进。

③气举反循环钻进，气水混合器的沉没比不能小于1/5（沉没比：指气水混合器埋入水下的深度与气水混合器至气水龙头顶端出口距离的比值，沉没比越大，产生压差形成反循环的能力越大）。及时向孔内回灌清水，使孔口水位平稳，保证较大的沉没比。

气水混合器以下至钻头的钻具长度一般为气水混合器沉没深度的3～4倍，一般不超过7倍。

④酸化洗井。注酸量为2倍的目的层孔段体积。

计算盐酸用量：Q=r²Π2H，

    式中Q——盐酸量（m3）

    r——钻孔半径（m）

    Π——圆周率

    H——需要注酸孔段长度（m）

     确定盐酸浓度。为保证安全注酸，盐酸浓度一般为20%左右，若裂隙中填充物较多可以多次注酸或加大盐酸浓度，但浓度不能超过30%。

    使用泥浆泵注酸，先将注酸钻具（或油管）下到孔底，注水试压（试压压力应高于替换盐酸时压力的50%），检查注酸管线密闭性。然后开始注水，测量注入清水量和孔口翻出水量是否一致。若不一致，注酸不能在孔底一次性住完，应该自孔底第一个裂隙层位开始注入盐酸，依次向上在每个裂隙层位分别注酸。

注酸结束后，提出孔中钻具（或油管），静止4～8小时，使盐酸与裂隙填充物充分发生化学反应，分解或软化填充物。然后自孔口向孔中注入与盐酸量同体积的清水。注完清水后向孔内下活塞。

    5、活塞洗井。活塞下入深度在静水位以下30米～50米（以拉活塞时活塞上起点在静水位以下即可）。活塞升降速度为1～3米/秒。拉活塞累计时间不低于12小时。

6、气举反循环洗井、空压机洗井。采用气举反循环洗井，钻具进水口要位于裂隙层，并自最上裂隙层向下依次洗井，直到孔底洗净为止。

下入普通钻具空压机洗井，钻具下入深度根据空压机承受能力确定，只要能形成上翻气水柱，产生抽吸力即可。在水量较小的孔中可采用泡沫封堵配合空气洗井，已形成较大抽吸力。洗井持续时间以孔口出水达到“水清沙净”为原则。

气举反循环洗井、空压机洗井，可以将钻孔中的沉淀物排出井孔，以保证有效钻进深度，避免影响出水量。

与现有技术相比，具有以下优点：

1、避免或减少干钻孔的出现，降低施工风险。

2、缩短建井周期，减少不必要的投资，降低生产成本。

3、不使用泥浆，节约淡水资源，避免泥浆施工或排放造成的环境污染。

4、最大限度使每条裂隙都成为汇水通道，以实现单孔最大出水量。

具体实施方式

基岩裂隙地层混合钻进成井工艺，其工艺步骤为：①上部松散层至基岩层一定深度使用泥浆正循环工艺钻进，钻孔后下入表层套管并用水泥封固，②基岩层使用空气潜孔锤反循环工艺钻进，③钻至含水层后，至孔内水柱对潜孔锤产生背压影响钻进效率时，改用气举反循环工艺钻进，直到目的层，④酸化洗井， ⑤活塞洗井，⑥空气洗井，⑦水泵抽水完井，即空气洗井结束后立刻下潜水泵抽水，直到抽水试验完成为止。

所述的酸化洗井即钻井工作结束后，先进行电测判层，根据电测结果和钻屑录井资料确定目的层的裂隙位置，然后计算盐酸用量，确定盐酸浓度，再使用泥浆泵注酸，注酸后静止一定时间，使盐酸与裂隙填充物充分发生化学反应，分解或软化填充物，然后自孔口向孔中注入与盐酸量同体积的清水。

注酸时先将注酸钻具下到孔底，注水试压检查注酸管线密闭性，然后开始注水，测量注入清水量和孔口翻出水量是否一致，若翻出水量与注入清水量采用孔底一次性注酸，若不一致，采用自孔底第一个裂隙层位开始依次向上在每个裂隙层位分别注酸，注酸结束后，提出孔中钻具。

盐酸浓度为15%～30%，盐酸浓度一般为20%左右，若裂隙中填充物较多可以多次注酸或加大盐酸浓度，但浓度不能超过30%，静止时间为4～8小时。

所述的活塞洗井即注完清水后向孔内下活塞，活塞下入深度保证拉活塞时活塞上起点在静水位以下，连续拉活塞或间歇拉活塞均可，活塞升降速度为1～3米/秒，拉活塞累计时间不低于12小时。

活塞下入深度为静水位以下30米～50米。

所述的空气洗井即在活塞洗井结束后，采用下入普通钻具空压机洗井或下入双臂钻具和普通钻具采用气举反循环洗井，在水量较小的孔中可采用泡沫封堵配合空气洗井，以形成较大抽吸力，洗井持续时间以孔口出水达到“水清沙净”为原则。

Claims (7)

1.基岩裂隙地层混合钻进成井工艺，其特征在于：其工艺步骤为：①上部松散层至基岩层一定深度使用泥浆正循环工艺钻进，钻孔后下入表层套管并用水泥封固，②基岩层使用空气潜孔锤反循环工艺钻进，③钻至含水层后，至孔内水柱对潜孔锤产生背压影响钻进效率时，改用气举反循环工艺钻进，直到目的层，④酸化洗井，                                                

 活塞洗井，

空气洗井， 

水泵抽水完井，即空气洗井结束后立刻下潜水泵抽水，直到抽水试验完成为止。

2.根据权利要求1所述的基岩裂隙地层混合钻进成井工艺，其特征在于：所述的酸化洗井即钻井工作结束后，先进行电测判层，根据电测结果和钻屑录井资料确定目的层的裂隙位置，然后计算盐酸用量，确定盐酸浓度，再使用泥浆泵注酸，注酸后静止一定时间，使盐酸与裂隙填充物充分发生化学反应，分解或软化填充物，然后自孔口向孔中注入与盐酸量同体积的清水。

3.根据权利要求2所述的基岩裂隙地层混合钻进成井工艺，其特征在于：注酸时先将注酸钻具下到孔底，注水试压检查注酸管线密闭性，然后开始注水，测量注入清水量和孔口翻出水量是否一致，若翻出水量与注入清水量采用孔底一次性注酸，若不一致，采用自孔底第一个裂隙层位开始依次向上在每个裂隙层位分别注酸，注酸结束后，提出孔中钻具。

4.根据权利要求2所述的基岩裂隙地层混合钻进成井工艺，其特征在于：盐酸浓度为15%～30%，盐酸浓度一般为20%左右，若裂隙中填充物较多可以多次注酸或加大盐酸浓度，但浓度不能超过30%，静止时间为4～8小时。

5.根据权利要求2所述的基岩裂隙地层混合钻进成井工艺，其特征在于：所述的活塞洗井即注完清水后向孔内下活塞，活塞下入深度保证拉活塞时活塞上起点在静水位以下，连续拉活塞或间歇拉活塞均可，活塞升降速度为1～3米/秒，拉活塞累计时间不低于12小时。

6.根据权利要求5所述的基岩裂隙地层混合钻进成井工艺，其特征在于：活塞下入深度为静水位以下30米～50米。

7.根据权利要求1所述的基岩裂隙地层混合钻进成井工艺，其特征在于：所述的空气洗井即在活塞洗井结束后，采用下入普通钻具空压机洗井或下入双臂钻具和普通钻具采用气举反循环洗井，在水量较小的孔中可采用泡沫封堵配合空气洗井，以形成较大抽吸力，洗井持续时间以孔口出水达到“水清沙净”为原则。