松原地區(qū)巖石井施工綜合技術(shù)方案一、工程概況本工程為松原地區(qū)巖石井施工項目，設(shè)計井深500米，采用"三開"施工工藝，旨在穿越第四系松散覆蓋層及白堊系基巖地層，獲取穩(wěn)定地下水源。項目位于松原市城區(qū)第二松花江北岸崗阜平原區(qū)，地面標(biāo)高135-160米，場地需進行階梯式開挖處理，平臺尺寸設(shè)定為15m×20m，邊坡坡度1:0.75，周邊設(shè)置截排水溝及防滲渠。施工周期控制在55天，采用ZJ30DB型轉(zhuǎn)盤鉆機為主力設(shè)備，配套雙機并車動力系統(tǒng)及2FZ35-21型防噴器組，確保滿足松遼盆地邊緣復(fù)雜地層的鉆探需求。二、地質(zhì)條件分析（一）地形地貌特征施工區(qū)域?qū)偎蛇|盆地腹地東部斜坡帶前緣，地勢總體南高北低，向第二松花江河谷傾斜。場地表層為第四紀(jì)河流沖積相覆蓋層，厚度40-50米，自上而下依次為：耕土層（0-1.0m）：褐黃色，松散結(jié)構(gòu)，含植物根系粉質(zhì)粘土層（1.0-8.0m）：灰綠色，可塑狀態(tài)，含云母片，標(biāo)貫擊數(shù)11-15擊中粗砂層（8.0-20.0m）：灰黃色，中密狀態(tài)，顆粒級配不均，含少量礫石砂礫石層（20.0-40.0m）：灰白色，密實半膠結(jié)狀態(tài)，粒徑1-5cm，次棱角狀（二）基巖地層特性40米以下進入白堊系泥巖與砂巖互層段，巖性特征表現(xiàn)為：泥巖（40-150m）：灰黑色，硬塑至堅硬狀態(tài)，層理發(fā)育，局部含石膏結(jié)核，單軸抗壓強度35-50MPa砂巖（150-300m）：淺灰色，中粗粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，分選性差，含長石石英礦物，單軸抗壓強度60-85MPa玄武巖（300-500m）：灰黑色，致密塊狀結(jié)構(gòu)，含杏仁狀氣孔構(gòu)造，柱狀節(jié)理發(fā)育，節(jié)理間距0.5-1.2m，單軸抗壓強度120-150MPa（三）水文地質(zhì)條件場地地下水分為兩層結(jié)構(gòu)：上層潛水：埋深6-10m，含水層為中粗砂層，厚度12m，滲透系數(shù)25m/d，靜止水位標(biāo)高130m基巖裂隙水：埋深300-350m，屬承壓水類型，水頭高度280m，預(yù)計單井涌水量30-40m3/h施工需重點防范20-30m砂層段的井漏風(fēng)險及350m處玄武巖裂隙水突涌問題，地層溫度梯度為3.2℃/100m，井底預(yù)計溫度28℃。三、施工總體部署（一）場地準(zhǔn)備地基處理：采用素土夯實+300mm級配砂石墊層，承載力達200kPa以上，冬季施工時摻入5%氯化鈣防凍劑設(shè)備安裝：鉆機基礎(chǔ)：C30混凝土澆筑，尺寸5m×8m×0.8m，預(yù)埋Φ20mm地腳螺栓循環(huán)系統(tǒng)：設(shè)置3級沉淀池（總?cè)莘e50m3）+泥漿儲備罐（20m3），采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)供電系統(tǒng)：配置250kW柴油發(fā)電機+380V配電箱，電纜埋地敷設(shè)深度0.8m材料儲備：鉆具：Φ127mm鉆桿（屈服強度800MPa）3000m，備用鉆桿15%鉆頭：Φ311mm三牙輪鉆頭3只，Φ215.9mmPDC鉆頭3只，Φ152mm孕鑲金剛石鉆頭2只鉆井液材料：鈉基膨潤土50t，聚丙烯酰胺（分子量800萬）3t，磺化瀝青2t（二）施工流程規(guī)劃采用"三開"工藝分階段實施：一開階段（0-40m）：鉆頭：Φ311mmHJ517型牙輪鉆頭套管：Φ244.5mmJ55鋼級表層套管，壁厚9.17mm，水泥返至地面工期：5天二開階段（40-300m）：鉆頭：Φ215.9mm16刀翼PDC鉆頭套管：Φ177.8mmN80鋼級技術(shù)套管，壁厚8.05mm，水泥返高至地表下20m工期：20天三開階段（300-500m）：鉆頭：Φ152mm孕鑲金剛石鉆頭完井：Φ127mm篩管（縫隙0.8mm）+管外封隔器工期：25天（三）設(shè)備配置設(shè)備類型型號規(guī)格數(shù)量主要參數(shù)鉆機ZJ30DB1臺最大鉆壓300kN，提升能力450kN柴油機12V1902臺單機功率590kW，轉(zhuǎn)速1500r/min泥漿泵3NB-3502臺排量350m3/h，工作壓力20MPa除砂器ZJ2501套處理量120m3/h，分離粒度40μm測斜儀KJ-21臺測量范圍0-15°，精度±0.5°四、鉆進工藝技術(shù)（一）鉆頭選型與參數(shù)匹配松散覆蓋層段（0-40m）：鉆頭類型：Φ311mm三牙輪鉆頭（HJ517）鉆進參數(shù)：鉆壓80-100kN，轉(zhuǎn)速60-80r/min，排量280-320L/min技術(shù)措施：每鉆進5m進行短起下鉆，破壞巖屑床形成，保持鉆井液上返速度≥1.2m/s泥巖段（40-150m）：鉆頭類型：Φ215.9mmPDC鉆頭（16mm切削齒）鉆進參數(shù)：鉆壓60-80kN，轉(zhuǎn)速80-100r/min，排量200-250L/min技術(shù)措施：控制井徑擴大率<8%，每30m測定一次鉆井液流變參數(shù)砂巖段（150-300m）：鉆頭類型：Φ215.9mm鑲齒牙輪鉆頭鉆進參數(shù)：鉆壓120-150kN，轉(zhuǎn)速50-60r/min，排量220-260L/min技術(shù)措施：采用"高鉆壓、低轉(zhuǎn)速"模式，確保切削齒吃入深度達0.5-1.0mm玄武巖段（300-500m）：鉆頭類型：Φ152mm孕鑲金剛石鉆頭鉆進參數(shù)：鉆壓40-60kN，轉(zhuǎn)速40-50r/min，排量180-220L/min技術(shù)措施：采用"低鉆壓、高轉(zhuǎn)速"工藝，每鉆進20m更換切削具，防止柱狀節(jié)理導(dǎo)致的卡鉆事故（二）鉆井液體系設(shè)計一開鉆井液（0-40m）：體系類型：聚合物鉆井液配方組成：清水+4%鈉基膨潤土+0.5%聚丙烯酰胺+0.3%純堿+0.2%消泡劑性能參數(shù)：密度1.05-1.10g/cm3，漏斗黏度35-45s，API濾失量≤10mL/30min二開鉆井液（40-300m）：體系類型：鉀基鉆井液配方組成：基漿+3%氯化鉀+2%磺化瀝青+1%聚胺抑制劑+0.5%潤滑劑性能參數(shù)：密度1.20-1.30g/cm3，漏斗黏度45-55s，API濾失量≤5mL/30min，K?濃度≥0.3%三開鉆井液（300-500m）：體系類型：抗鹽鉆井液配方組成：基漿+5%超細(xì)碳酸鈣+3%硅酸鈉+2%褐煤樹脂性能參數(shù)：密度1.30-1.40g/cm3，漏斗黏度50-60s，高溫高壓濾失量≤15mL/30min（150℃/3.5MPa）（三）特殊地層處理措施砂層漏失處理：發(fā)現(xiàn)井漏（泵壓下降≥0.5MPa/min）立即啟動雙泵并聯(lián)灌注采用"橋接堵漏法"：核桃殼（3-5mm）+云母片（1-2mm）按3:1比例混合，濃度20%漏失量<5m3/h時，注入20m3堵漏漿后關(guān)井候凝4h；漏失量>5m3/h時，采用水泥-化學(xué)漿復(fù)合堵漏玄武巖節(jié)理處理：鉆進至節(jié)理發(fā)育段前，提前加入2%纖維堵漏劑（長度3-5mm）采用"分級鉆進法"：先以Φ152mm鉆頭鉆進，再擴眼至Φ215.9mm每鉆進30m進行短起下鉆，破壞巖柱穩(wěn)定性，防止發(fā)生柱狀崩塌泥巖膨脹控制：維持鉆井液中K?濃度≥0.3%，抑制粘土礦物水化膨脹加入1%聚胺抑制劑，在井壁形成保護膜，降低濾液侵入控制鉆井液動切力與靜切力比值>1.5，提高攜砂能力五、固井工藝技術(shù)（一）水泥漿體系設(shè)計表層套管固井（0-40m）：水泥類型：G級高抗硫水泥+4%硅粉配方組成：水泥+0.5%降失水劑+0.2%消泡劑，水灰比0.44性能參數(shù)：密度1.85g/cm3，初凝時間≤12h，24h抗壓強度≥15MPa技術(shù)套管固井（40-300m）：水泥類型：低密度水泥漿（1.60g/cm3）配方組成：G級水泥+15%漂珠+3%早強劑+0.5%降失水劑性能參數(shù)：流動度≥24cm，初凝時間≤16h，48h抗壓強度≥18MPa低溫固井措施（環(huán)境溫度<5℃）：摻入3%氯化鈣早強劑+0.2%防凍劑水泥漿入井溫度控制≥15℃，采用井口預(yù)熱裝置候凝時間延長至72h，確保-5℃環(huán)境下不凍結(jié)（二）固井施工工藝前置液設(shè)計：沖洗液：0.5%表面活性劑水溶液，用量20m3，頂替速度1.2m3/min隔離液：聚合物隔離液，用量15m3，密度1.15g/cm3，黏度60s注漿程序：替漿方式：紊流頂替，排量1.2-1.5m3/min，頂替效率≥90%施工壓力：控制在地層破裂壓力的80%以內(nèi)，最高不超過20MPa碰壓監(jiān)測：當(dāng)水泥漿返至設(shè)計高度時，泵壓突升3-5MPa，持續(xù)穩(wěn)壓5min特殊工藝措施：采用"二級正注反擠"工藝：先正注水泥漿至漏失層以上100m，再反向擠壓確保充填密實套管居中：每30m加裝彈性扶正器，確保套管居中度≥75%聲幅測井：水泥初凝后24-36h內(nèi)進行，優(yōu)質(zhì)段（CBL≥0.8）占比≥85%（三）完井工藝篩管完井：篩管類型：Φ127mm橋式篩管，縫隙尺寸0.8mm，均勻度誤差≤0.1mm連接方式：V型螺紋+密封脂，扭矩控制3500-4000N·m管串結(jié)構(gòu)：篩管+扶正器+絲堵，底部設(shè)置循環(huán)孔洗井作業(yè)：采用"正循環(huán)+反循環(huán)"交替洗井方式，排量由小到大逐步提升洗井液：清水+2%鹽酸+1%緩蝕劑，循環(huán)時間≥2h驗收標(biāo)準(zhǔn)：出口水質(zhì)含砂量≤0.2%，連續(xù)取樣3次達標(biāo)六、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)（一）井身質(zhì)量控制井斜控制：最大井斜角≤3°/1000m，全井最大井斜不超過5°每鉆進50m進行單點測斜，井斜角超過1.5°時采用鐘擺鉆具糾斜下部鉆具組合：Φ215.9mm鉆頭+Φ172mm鉆鋌（3柱）+Φ127mm鉆桿井徑控制：基巖段井徑擴大率≤10%，松散層≤15%采用井徑儀連續(xù)測量，每10m記錄一次數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)井徑擴大超過20%時，立即調(diào)整鉆井液黏度至設(shè)計上限井底位移：水平位移≤1.5m/100m井深采用MWD隨鉆測量系統(tǒng)，實時傳輸井斜、方位數(shù)據(jù)，傳輸間隔≤2min全角變化率≥0.5°/30m時啟動軌跡調(diào)整程序（二）固井質(zhì)量控制水泥返高：表層套管水泥返至地面，誤差≤±0.5m技術(shù)套管水泥返至漏失層以上100m，誤差≤±5m采用井溫測井確定實際水泥返高，溫度異常點以上3m為有效返高套管試壓：表層套管：10MPa/30min，壓降≤0.3MPa技術(shù)套管：20MPa/30min，壓降≤0.5MPa試壓介質(zhì)為清水，升壓速率控制≤0.5MPa/min水泥膠結(jié)質(zhì)量：一界面膠結(jié)：聲幅測井CBL≥0.8，變密度測井VDL地層波明顯二界面膠結(jié)：水泥環(huán)與井壁膠結(jié)良好，無明顯竄槽不合格段采取補擠水泥措施，壓力控制在15-18MPa（三）過程質(zhì)量監(jiān)控鉆進參數(shù)監(jiān)控：建立實時數(shù)據(jù)庫，每10min記錄鉆壓、轉(zhuǎn)速、排量等12項參數(shù)機械鉆速異常波動（±30%）時立即停鉆分析原因巖屑錄井：每2m撈取巖樣，洗凈烘干后裝袋編號，保存至完井鉆井液性能維護：每4h測定黏度、密度、失水量等6項指標(biāo)儲備鉆井液量≥井筒容積1.5倍，確保循環(huán)系統(tǒng)不間斷固相控制：振動篩+除砂器+離心機三級凈化，固相含量≤4%設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測：鉆桿每使用100h進行磁粉探傷，絲扣磨損超過0.5mm立即更換泥漿泵缸套壽命監(jiān)測，累計使用達200h提前更換備用件動力系統(tǒng)油樣分析，每50h檢測一次磨損顆粒含量七、安全技術(shù)措施（一）井控安全井控設(shè)備配置：井口安裝2FZ35-21型防噴器組，包括環(huán)形防噴器+雙閘板防噴器配備遠(yuǎn)程控制臺，距井口≥25m，壓力等級21MPa防噴管線采用Φ73mm×9.19mm無縫鋼管，法蘭連接，額定工作壓力21MPa井控作業(yè)要求：鉆開油氣層前進行地層破裂壓力試驗，確定最大允許關(guān)井壓力發(fā)現(xiàn)溢流（出口管流量增加、鉆井液池液面上升）立即執(zhí)行"四七"動作關(guān)井操作時間≤2min，關(guān)井立管壓力≤地層破裂壓力（二）冬季施工安全防凍措施：鉆井液系統(tǒng)加裝蒸汽加熱裝置，確保循環(huán)溫度≥10℃水管路采用伴熱帶+保溫棉雙層防護，外露閥門設(shè)置保溫套混凝土工程摻加3%防凍劑，采用覆蓋電熱毯+阻燃棉被養(yǎng)護防滑措施：作業(yè)平臺鋪設(shè)防滑鋼板，結(jié)冰路段撒工業(yè)鹽（摻量5kg/m2）爬梯設(shè)置防滑條，間距30cm，扶手加裝保溫套風(fēng)速≥15m/s（7級風(fēng)）時停止高空作業(yè)（三）機械安全設(shè)備防護：鉆機傳動部位安裝防護罩，高度≤2m的旋轉(zhuǎn)部件設(shè)置防護欄電氣設(shè)備采用防爆型，接地電阻≤4Ω，電纜架空高度≥2.5m壓力容器定期校驗，安全閥整定壓力為工作壓力的1.1倍操作規(guī)范：起下鉆時嚴(yán)格執(zhí)行"指重表監(jiān)控"制度，懸重異常變化立即停車高空作業(yè)系雙鉤安全帶，工具使用防墜繩，嚴(yán)禁上下拋擲物品動火作業(yè)辦理許可證，配備2臺8kg干粉滅火器，清理半徑5m內(nèi)可燃物（四）環(huán)境保護廢水處理：鉆井廢水經(jīng)三級沉淀池處理后回用，上清液COD≤100mg/L泥漿循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置防滲池，采用HDPE土工膜（厚度1.5mm）防滲廢棄鉆井液固化處理，添加3%生石灰+2%水泥，固化后含水率≤30%固廢處置：巖屑分類存放，含油巖屑采用熱洗法處理，含油率≤0.3%生活垃圾集中收集，由環(huán)衛(wèi)部門定期清運廢棄鉆井液在指定棄土場填埋，分層碾壓，壓實度≥0.93八、應(yīng)急預(yù)案（一）卡鉆事故處理黏附卡鉆：立即啟動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)速30-40r/min），上下活動鉆具（幅度1-2m）泵入解卡劑（柴油+表面活性劑按3:1混合），用量為環(huán)空容積1.5倍靜置12h后嘗試活動，無效則采用爆炸松扣井塌卡鉆：維持鉆井液循環(huán)，逐步提高鉆井液密度至1.40g/cm3采用"倒劃眼"方式處理，轉(zhuǎn)速控制20-30r/min，鉆壓≤50kN每提升0.5m停頓30s，確保井眼暢通（二）井噴應(yīng)急處置初期控制：發(fā)現(xiàn)井