曾都巖石井施工綜合技術(shù)方案一、工程地質(zhì)條件分析（一）區(qū)域地質(zhì)特征曾都區(qū)位于湖北省北部，地質(zhì)構(gòu)造上處于秦嶺—大別造山帶東段，區(qū)域內(nèi)主要出露新元古代花崗巖和震旦紀(jì)岔河組板巖地層。北部萬(wàn)和鎮(zhèn)、草店鎮(zhèn)一帶廣泛分布似斑狀鉀長(zhǎng)花崗巖，屬A1型花崗巖，具有高硅（SiO?70.67%-75.75%）、富堿（K?O+Na?O7.28%-8.53%）特征，石英含量達(dá)35%-45%，巖石單軸抗壓強(qiáng)度120-180MPa，磨蝕性強(qiáng)。南部隨縣地區(qū)以岔河組板巖為主，巖性為灰白色硅質(zhì)泥質(zhì)板巖夾白云巖，間夾黃灰色泥質(zhì)板巖及變質(zhì)粉砂巖，普遍含黃鐵礦斑點(diǎn)，巖層厚度64-1006米，區(qū)域變質(zhì)程度達(dá)低綠片巖相。（二）典型地層剖面覆蓋層（0-50m）北部花崗巖區(qū)：殘坡積層厚0-15m，含碎石黏性土，松散結(jié)構(gòu)，雨季易發(fā)生塌孔；南部板巖區(qū)：坡積層厚5-30m，由板巖風(fēng)化碎屑組成，結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)。基巖段（50-400m）花崗巖段（50-250m）：中粗粒結(jié)構(gòu)，節(jié)理發(fā)育程度中等，主要發(fā)育兩組垂直節(jié)理，間距1.5-3.0m，局部見(jiàn)球狀風(fēng)化體，直徑0.5-2.0m。板巖段（250-400m）：層狀結(jié)構(gòu)，單層厚度0.3-1.5m，層面間夾薄層炭質(zhì)泥巖，易發(fā)生層間滑動(dòng)，局部含黃鐵礦結(jié)核，具有弱腐蝕性。水文地質(zhì)特征花崗巖區(qū)主要發(fā)育網(wǎng)狀裂隙水，水位埋深10-30m，單井涌水量15-50m3/h；板巖區(qū)以層間裂隙水為主，水位埋深20-45m，受巖層傾角控制，富水性不均，單井涌水量8-30m3/h。兩個(gè)含水層均具有承壓性，水頭壓力1.2-2.5MPa。二、施工總體部署（一）施工準(zhǔn)備場(chǎng)地布置平整場(chǎng)地面積不小于15m×20m，設(shè)置三級(jí)沉淀池（容積5m×3m×2m）、泥漿循環(huán)系統(tǒng)（含20m3泥漿池）及材料堆放區(qū)。北部花崗巖區(qū)場(chǎng)地需采用200mm厚C20混凝土硬化，南部板巖區(qū)增設(shè)排水溝（坡度3‰）防止雨水浸泡。設(shè)備配置主機(jī)：選用XY-44型巖心鉆機(jī)，最大鉆進(jìn)深度1000m，額定鉆壓300kN，配備雙速卷?yè)P(yáng)機(jī)（提升力200kN）。鉆具：Φ127mm鉆桿（R780材質(zhì)），每500m配備備用鉆桿15%；Φ150mm套管（屈服強(qiáng)度450MPa），壁厚8mm。鉆頭：PDC鉆頭（Φ215mm，16mm切削齒）、孕鑲金剛石鉆頭（Φ152mm）、三牙輪鉆頭（Φ311mm）各3套，備用金剛石復(fù)合片20片。泥漿系統(tǒng)：3NB-350型泥漿泵（排量350m3/h，工作壓力20MPa），配備ZJ-10型振動(dòng)篩（處理量80m3/h）。材料儲(chǔ)備鉆井液材料：鈉基膨潤(rùn)土（造漿率≥15m3/t）、聚丙烯酰胺（分子量800萬(wàn)）、磺化瀝青（軟化點(diǎn)85℃）、KCl抑制劑；固井材料：G級(jí)油井水泥、硅粉（粒徑≤10μm）、漂珠（堆積密度0.4g/cm3）、降失水劑（API濾失量≤5mL/30min）。（二）施工流程規(guī)劃采用"三開(kāi)"施工工藝，總工期控制在55-70天：一開(kāi)（Φ311mm鉆頭）：0-50m，下Φ244.5mm表層套管，固井水泥返至地面，候凝48h。二開(kāi)（Φ215mm鉆頭）：50-250m（花崗巖段），下Φ177.8mm技術(shù)套管，水泥返高至地表下20m，候凝72h。三開(kāi)（Φ152mm鉆頭）：250-400m（板巖段），完井段采用Φ127mm篩管完井，篩管縫隙0.8mm，排列密度10孔/cm2。三、關(guān)鍵施工技術(shù)（一）鉆進(jìn)工藝優(yōu)化鉆頭選型與參數(shù)匹配覆蓋層：Φ311mm三牙輪鉆頭，鉆壓80-100kN，轉(zhuǎn)速60-80r/min，排量200-250m3/h?；◢弾r段：Φ215mmPDC鉆頭（16刀翼），鉆壓120-150kN，轉(zhuǎn)速80-100r/min，排量180-220m3/h；每鉆進(jìn)50m更換鉆頭，確保切削齒完好率≥80%。板巖段：Φ152mm孕鑲金剛石鉆頭，鉆壓60-80kN，轉(zhuǎn)速40-50r/min，排量150-180m3/h；采用低鉆壓、慢轉(zhuǎn)速防止巖層滑移。鉆井液體系設(shè)計(jì)一開(kāi)段：聚合物鉆井液，配方為清水+3%膨潤(rùn)土+0.5%聚丙烯酰胺+0.3%純堿，黏度控制在35-45s（漏斗黏度），密度1.05-1.10g/cm3。二開(kāi)段：鉀基防塌鉆井液，配方為清水+4%膨潤(rùn)土+2%KCl+1%磺化瀝青+0.5%聚丙烯酰胺，黏度45-55s，密度1.15-1.25g/cm3，API濾失量≤5mL/30min。三開(kāi)段：潤(rùn)滑防塌鉆井液，添加0.3%石墨粉+0.2%乳化劑，降低摩阻系數(shù)至0.15以下，控制井徑擴(kuò)大率<8%。特殊地層處理措施花崗巖球狀風(fēng)化體：采用"輕壓慢轉(zhuǎn)"工藝，鉆壓降至60-70kN，轉(zhuǎn)速40-50r/min，每鉆進(jìn)0.5m提鉆檢查鉆頭；若遇直徑>1.0m的球狀風(fēng)化體，采用Φ152mm牙輪鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。板巖層間滑動(dòng)：在鉆井液中加入1%纖維堵漏劑（長(zhǎng)度3-5mm），配合橋接劑（核桃殼+云母片=3:1）形成屏蔽暫堵帶；每鉆進(jìn)20m進(jìn)行短起下鉆，破壞巖屑床形成。黃鐵礦腐蝕防護(hù)：控制鉆井液pH值9-10，加入0.2%除硫劑，定期檢測(cè)鉆井液中H?S含量，超過(guò)20ppm立即停鉆處理。（二）固井工藝水泥漿配方表層固井：G級(jí)水泥+4%硅粉+0.5%降失水劑，水灰比0.44，初凝時(shí)間≤12h，水泥石24h抗壓強(qiáng)度≥15MPa。技術(shù)套管固井：低密度水泥漿（1.60g/cm3），摻入15%漂珠+0.3%分散劑，流動(dòng)度≥24cm，候凝期間井口壓力維持1.5MPa。固井施工參數(shù)頂替排量：1.2-1.5m3/min，紊流頂替效率≥90%；碰壓壓力：15-18MPa，穩(wěn)壓3min；水泥返高：技術(shù)套管水泥返至花崗巖風(fēng)化帶以上50m，確保封隔裂隙含水層。（三）井眼軌跡控制防斜技術(shù)措施采用"剛性滿眼+鐘擺鉆具"組合：Φ215mm鉆頭+Φ172mm鉆鋌（3柱）+Φ127mm鉆桿，鉆鋌總長(zhǎng)度≥井眼直徑的12倍。每鉆進(jìn)50m進(jìn)行單點(diǎn)測(cè)斜，井斜角超過(guò)1.5°時(shí)采用吊打糾斜，鉆壓降至正常參數(shù)的60%。板巖段井壁穩(wěn)定控制鉆進(jìn)過(guò)程中保持鉆井液柱壓力高于地層孔隙壓力1.5-2.0MPa，采用"恒流變"鉆井液技術(shù)，確保黏度波動(dòng)范圍≤5s；每鉆進(jìn)30m加入0.5%頁(yè)巖抑制劑，控制黏土礦物水化膨脹。四、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)（一）鉆井工程質(zhì)量指標(biāo)井身質(zhì)量井斜角：≤1°/100m，全井最大井斜不超過(guò)3°；井徑擴(kuò)大率：花崗巖段≤10%，板巖段≤15%；井底水平位移：≤1.0m/100m井深。固井質(zhì)量水泥膠結(jié)指數(shù)（CBL）≥0.85，自由套管段長(zhǎng)度≤5m；套管試壓：技術(shù)套管20MPa/30min，壓降≤0.5MPa；篩管段10MPa/30min，壓降≤0.3MPa。完井質(zhì)量篩管居中度≥80%，絲扣連接扭矩≥2000N·m；洗井后水質(zhì)含砂量≤0.2%，連續(xù)循環(huán)2h無(wú)明顯沉砂。（二）過(guò)程質(zhì)量控制鉆進(jìn)參數(shù)監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆壓、轉(zhuǎn)速、扭矩、排量等參數(shù)，建立異常預(yù)警機(jī)制：當(dāng)扭矩突然增大20%或鉆速下降30%時(shí)，立即停鉆檢查鉆頭磨損情況；花崗巖段每鉆進(jìn)20m測(cè)定巖石可鉆性指數(shù)，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。泥漿性能維護(hù)每2h測(cè)定鉆井液黏度、密度、API濾失量，每日進(jìn)行全套性能分析；泥漿池設(shè)置三級(jí)沉淀系統(tǒng)，固相含量控制在15%以下，含砂量≤2%。固井質(zhì)量檢測(cè)水泥候凝后24h內(nèi)進(jìn)行聲波變密度測(cè)井，評(píng)價(jià)水泥膠結(jié)質(zhì)量；若發(fā)現(xiàn)竄槽段，采用擠水泥作業(yè)補(bǔ)救，擠入壓力控制在地層破裂壓力的80%。五、安全與環(huán)保措施（一）安全防護(hù)井控安全配備2FZ35-21型防噴器組，額定工作壓力21MPa，遠(yuǎn)程控制臺(tái)距井口30m；鉆進(jìn)過(guò)程中保持井口返漿正常，當(dāng)出現(xiàn)溢流（返速增加0.5m/s）時(shí)，立即執(zhí)行"關(guān)井-節(jié)流-壓井"程序。設(shè)備安全鉆機(jī)安裝防傾翻裝置，基礎(chǔ)承載力≥250kPa；鉆桿每使用1000m進(jìn)行磁粉探傷，發(fā)現(xiàn)裂紋立即更換；高壓管匯每周進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5倍。（二）環(huán)保措施泥漿處理設(shè)置封閉式泥漿循環(huán)系統(tǒng)，防止泥漿外溢；鉆屑采用壓濾機(jī)脫水處理，含水率降至30%以下后運(yùn)至指定棄渣場(chǎng)；廢水經(jīng)三級(jí)沉淀后回用，回用率≥80%。生態(tài)保護(hù)施工場(chǎng)地周邊設(shè)置2m高圍擋，底部鋪設(shè)防滲膜（HDPE材質(zhì)，厚度1.5mm）；廢棄鉆井液采用固化處理，添加水泥和石灰（配比1:0.5），固化體抗壓強(qiáng)度≥1.5MPa，防止重金屬滲漏。六、施工進(jìn)度計(jì)劃工序名稱工期（天）關(guān)鍵控制點(diǎn)資源配置場(chǎng)地平整3場(chǎng)地承載力≥180kPa挖掘機(jī)1臺(tái)，壓路機(jī)1臺(tái)設(shè)備安裝5鉆機(jī)水平度≤0.5°/m吊裝設(shè)備1套，技術(shù)工4人一開(kāi)鉆進(jìn)5孔斜≤0.5°/100mXY-44鉆機(jī)1臺(tái)，鉆工6人表層固井3水泥返至地面水泥車(chē)2臺(tái)二開(kāi)鉆進(jìn)15花崗巖段鉆頭壽命≥50mPDC鉆頭3套技術(shù)套管固井4水泥膠結(jié)指數(shù)≥0.85固井車(chē)1臺(tái)三開(kāi)鉆進(jìn)12板巖層井徑擴(kuò)大率≤15%金剛石鉆頭2套完井作業(yè)5篩管縫隙均勻度誤差≤0.1mm篩管下入工具1套洗井與測(cè)試3出水量≥50m3/h抽水設(shè)備1套場(chǎng)地恢復(fù)2植被恢復(fù)率≥90%推土機(jī)1臺(tái)七、應(yīng)急預(yù)案（一）孔內(nèi)事故處理卡鉆處理黏附卡鉆：采用泡油解卡，注入柴油與原油混合液（比例1:1），用量為井眼容積的1.2倍，浸泡12h后上提鉆具。落物卡鉆：使用公錐打撈，若落魚(yú)為鉆桿，采用反循環(huán)打撈籃；若為牙輪，使用磁鐵打撈器。井漏處理輕微漏失（漏速<5m3/h）：加入2%橋接劑（核桃殼+云母片=3:1），粒徑0.5-2.0mm；嚴(yán)重漏失（漏速>20m3/h）：采用水泥-水玻璃雙液注漿，水玻璃濃度35°Be′，水泥漿與水玻璃體積比1:0.5，凝固時(shí)間控制在5-10min。（二）地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防滑坡防治施工場(chǎng)地周邊設(shè)置截排水溝（斷面0.5m×0.6m），溝底鋪設(shè)土工格柵；邊坡坡度控制在1:1.25，坡面采用噴錨支護(hù)（錨桿長(zhǎng)3m，間距1