潛江巖石井施工方案一、工程概況1.1項(xiàng)目背景本工程位于湖北省潛江市，旨在通過專業(yè)鉆井技術(shù)開發(fā)地下水資源，滿足農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水及生活供水需求。潛江地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造屬于江漢盆地潛江凹陷，地下巖層以潛江組為主，由深灰色泥巖、泥膏巖、鈣芒硝泥巖、油頁巖與鹽巖組成韻律層，夾砂巖結(jié)構(gòu)，局部含鹵水層及鹽韻律層，埋深范圍1550-2100米，巖石硬度高、地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度較大。1.2工程目標(biāo)井深與井徑：設(shè)計(jì)井深2000米，井徑311mm（一開）、216mm（二開），終孔直徑152mm，確保單井出水量≥50m3/h，水質(zhì)達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。工期要求：總工期60天，含前期準(zhǔn)備、鉆井施工、完井驗(yàn)收全流程。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：鉆井垂直度偏差≤1°/100m，井身結(jié)構(gòu)完整，管井抗壓強(qiáng)≥20MPa，確保30年使用壽命。1.3地質(zhì)條件分析地層特性：潛江組巖層縱向上分五期陡坡扇，發(fā)育193個(gè)鹽韻律層，其中潛二段1-24韻律鹽層厚度達(dá)210米，含Li、B、Br等元素，需重點(diǎn)防范鹽巖溶蝕導(dǎo)致的井眼擴(kuò)徑及泥膏巖縮徑風(fēng)險(xiǎn)。水文特征：地下鹵水主要賦存于第二、第三鹵水組，埋深1500-2000米，水頭壓力較高，需做好井控設(shè)計(jì)；淺層地下水埋深20-50米，易受地表污染，鉆井過程需嚴(yán)格隔離。二、施工準(zhǔn)備2.1技術(shù)準(zhǔn)備地質(zhì)勘察：聯(lián)合地質(zhì)勘察單位開展三維地震勘探，明確鹽巖、泥膏巖分布區(qū)間，繪制地質(zhì)剖面圖，標(biāo)注易垮塌層位（如鈣芒硝泥巖層）及鹵水富集區(qū)。方案編制：制定《鉆井工程施工組織設(shè)計(jì)》，明確鉆井工藝、井身結(jié)構(gòu)、泥漿配比、應(yīng)急預(yù)案等，經(jīng)第三方技術(shù)評審后實(shí)施。2.2現(xiàn)場準(zhǔn)備場地布置：選擇地勢平坦區(qū)域作為井場，平整場地面積≥1000㎡，劃分鉆井區(qū)、泥漿循環(huán)區(qū)、材料堆放區(qū)、廢水處理區(qū)，設(shè)置2m高圍擋及排水溝，防止雨水倒灌。設(shè)備進(jìn)場：鉆井設(shè)備、固控系統(tǒng)、泥漿材料等提前進(jìn)場，安裝調(diào)試后進(jìn)行空載試運(yùn)行，確保設(shè)備性能達(dá)標(biāo)。2.3材料準(zhǔn)備鉆井管材：選用N80級石油套管（Φ339.7mm×9.65mm、Φ244.5mm×8.94mm），螺紋連接采用API標(biāo)準(zhǔn)，密封脂涂抹均勻；濾水管采用橋式濾水管，孔隙率≥25%，外包兩層80目濾網(wǎng)。泥漿材料：配置抗鹽抗鈣鉆井液，主要成分包括膨潤土（200目）、純堿（Na?CO?）、聚丙烯酰胺（PAM）、磺化瀝青（防塌劑），根據(jù)地層調(diào)整黏度（漏斗黏度45-60s）及密度（1.2-1.8g/cm3）。三、施工工藝3.1井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開鉆階段井段（m）井徑（mm）套管規(guī)格（mm）水泥漿密度（g/cm3）固井要求一開0-500311Φ339.7×9.651.8-2.0返高至地表，候凝48h二開500-1500216Φ244.5×8.941.9-2.1返高至500m，試壓30MPa/30min三開1500-2000152Φ139.7×7.722.0-2.2封隔鹵水層，水泥返高至1500m3.2鉆井施工流程3.2.1一開施工（0-500m）工藝選擇：采用“牙輪鉆頭+泥漿正循環(huán)鉆進(jìn)”，鉆頭型號HJ517G（直徑311mm），轉(zhuǎn)速60-80r/min，鉆壓10-15kN，排量30L/s。重點(diǎn)控制：淺層泥巖易造漿，需每50m測定泥漿黏度，添加純堿（加量0.5%）調(diào)節(jié)pH至8-10；鉆至500m后進(jìn)行電測（聲波、電阻率測井），確認(rèn)套管下入深度。3.2.2二開施工（500-1500m）工藝升級：進(jìn)入鹽巖層段后，換用PDC鉆頭（直徑216mm）+空氣潛孔錘鉆進(jìn)，利用高頻沖擊破碎鹽巖，鉆進(jìn)效率提升至1.5-2m/h；同步啟用隨鉆測量（MWD）系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測井斜角，每100m校正一次。泥漿調(diào)整：鹽巖層段添加抗鹽劑（KCl，加量3%）及降濾失劑（SMP-1，加量2%），控制鉆井液含鹽量≤15%，防止鹽巖溶解導(dǎo)致井眼擴(kuò)大（擴(kuò)徑率≤10%）。3.2.3三開施工（1500-2000m）鹵水層處理：鉆遇鹵水層前50m，提前儲備加重鉆井液（密度1.8g/cm3），啟用節(jié)流壓井系統(tǒng)，控制井口回壓≤5MPa；采用欠平衡鉆進(jìn)技術(shù)，減少對鹵水層的污染。完井作業(yè)：終孔后進(jìn)行通井、洗井，采用“抽筒洗井+空壓機(jī)聯(lián)合洗井”工藝，清除井內(nèi)沉砂，直至出水量穩(wěn)定、含砂量≤0.1%。3.3固井工藝套管下入：采用“漂浮下套管”技術(shù)，減少浮力對井壁的沖擊；套管串每500m加裝扶正器，確保居中；螺紋連接涂抹高溫高壓密封脂，扭矩控制3000-3500N·m。水泥漿施工：采用雙級固井工藝，一級固井（1500-2000m）使用G級高抗硫水泥，添加硅粉（加量30%）防止鹽巖腐蝕；二級固井（0-500m）采用泡沫水泥，降低環(huán)空液柱壓力，避免壓漏地層。四、設(shè)備選型4.1核心鉆井設(shè)備設(shè)備名稱型號規(guī)格性能參數(shù)用途說明鉆機(jī)ZJ30DB最大鉤載3000kN，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速0-300r/min承擔(dān)各開次鉆井作業(yè)泥漿泵F-1600排量1600L/min，工作壓力35MPa提供鉆井液循環(huán)動(dòng)力頂驅(qū)系統(tǒng)TD-300輸出扭矩300kN·m，轉(zhuǎn)速0-200r/min實(shí)現(xiàn)無轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)，提高效率空氣潛孔錘DHD360沖擊頻率1800次/min，風(fēng)壓1.5MPa破碎堅(jiān)硬鹽巖層固控系統(tǒng)四級凈化（振動(dòng)篩+除砂器+除泥器+離心機(jī)）處理量100m3/h，分離粒度≥2μm控制鉆井液含砂量≤0.5%4.2輔助設(shè)備井控設(shè)備：配備2FZ35-35防噴器組（工作壓力35MPa）、節(jié)流壓井管匯、液氣分離器，滿足APIRP53標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)測設(shè)備：安裝H2S檢測儀（量程0-100ppm）、可燃?xì)怏w報(bào)警器、鉆井液流變儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測井下異常。五、質(zhì)量控制5.1關(guān)鍵工序控制井斜控制：一開采用滿眼鉆具組合（Φ311mm鉆頭+Φ203mm鉆鋌×6根），二開加裝偏心扶正器，井斜超限時(shí)采用彎螺桿鉆具糾斜，確保全井垂直度偏差≤1°。泥漿性能：每2小時(shí)測定鉆井液黏度、密度、失水率，泥膏巖層添加瀝青類防塌劑（加量5%），鹽巖層提高鉆井液礦化度至12%，防止井眼縮徑或垮塌。固井質(zhì)量：水泥漿施工前進(jìn)行流變性能試驗(yàn)，確保頂替效率≥90%；固井后48h進(jìn)行聲波變密度測井，膠結(jié)質(zhì)量不合格段需補(bǔ)擠水泥。5.2驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)完井驗(yàn)收：開展井口試壓（30MPa/30min壓降≤0.5MPa）、井徑測井（擴(kuò)徑率≤15%）、水質(zhì)檢測（pH值6.5-8.5，總硬度≤450mg/L）。資料歸檔：提交鉆井綜合報(bào)告、地質(zhì)柱狀圖、測井曲線、固井質(zhì)量檢測報(bào)告等12項(xiàng)資料，確?？勺匪菪浴Ａ?、安全與環(huán)保措施6.1安全管理井控安全：成立井控小組，配備專職井控工程師，每日開展防噴演習(xí)；儲備壓井液（密度1.8-2.0g/cm3）≥100m3，確保井噴應(yīng)急處置時(shí)間≤15min。高空作業(yè)：鉆井平臺設(shè)置防墜落護(hù)欄（高度1.2m），作業(yè)人員佩戴雙鉤安全帶，工具采用防墜鏈固定；雷雨天氣停止高空作業(yè)，設(shè)備接地電阻≤4Ω。硫化氫防護(hù)：鹵水層作業(yè)時(shí)，全員佩戴正壓式呼吸器，便攜式H2S檢測儀報(bào)警值設(shè)為10ppm，超標(biāo)立即啟動(dòng)撤離程序。6.2環(huán)保措施廢水處理：鉆井廢水經(jīng)三級沉淀池（容積500m3）處理，投加聚合氯化鋁（PAC）去除懸浮物，COD≤100mg/L后排入市政管網(wǎng)；含油廢水單獨(dú)收集，采用氣浮法處理后回用。固廢處置：鉆屑分類堆放，鹽巖、泥膏巖等危險(xiǎn)固廢交由有資質(zhì)單位處置，一般巖屑固化后用于場地回填；廢棄泥漿采用“脫水+焚燒”處理，殘?jiān)省?5%。噪聲控制：鉆井設(shè)備安裝隔音罩，晝間噪聲≤70dB，夜間≤55dB，周邊300m設(shè)置噪聲監(jiān)測點(diǎn)，超標(biāo)時(shí)采取限產(chǎn)或停工措施。七、施工進(jìn)度計(jì)劃階段工期（天）關(guān)鍵任務(wù)備注施工準(zhǔn)備10場地平整、設(shè)備安裝、材料進(jìn)場含地質(zhì)勘察及方案評審一開鉆井150-500m鉆進(jìn)、固井、測井重點(diǎn)控制淺層地下水污染二開鉆井20500-1500m鉆進(jìn)、鹽巖層處理、固井啟用MWD隨鉆監(jiān)測三開鉆井及完井121500-2000m鉆進(jìn)、洗井、完井驗(yàn)收含鹵水層井控及水質(zhì)檢測驗(yàn)收交付3資料歸檔、現(xiàn)場清理業(yè)主及第三方聯(lián)合驗(yàn)收八、應(yīng)急預(yù)案8.1井噴處置預(yù)警：發(fā)現(xiàn)溢流（鉆井液返速加快、池面上升），立即發(fā)出警報(bào)，切斷井場火源，人員撤離至上風(fēng)方向50m外。處置：關(guān)防噴器（先關(guān)環(huán)形防噴器，后關(guān)閘板防噴器），啟動(dòng)節(jié)流壓井系統(tǒng)，以“司鉆法”壓井，控制立管壓力≤20MPa。8.2井眼垮塌征兆：鉆井液漏失量突增、扭矩增大、起鉆遇卡，立即停止鉆進(jìn)，泵入高黏度鉆井液（漏斗黏度≥80s），添加纖維類堵漏劑（加量8%），靜止堵漏24h。8.3設(shè)備故障頂驅(qū)失效：立即啟用備用轉(zhuǎn)盤鉆井系統(tǒng)，檢查齒輪箱及電機(jī)，更換損壞部件；鉆具卡死后，采用震擊器解卡，無效時(shí)進(jìn)行倒扣處理。九、結(jié)論本方案針對潛