肇州地區(qū)巖石井施工綜合技術(shù)方案一、工程概況1.1項(xiàng)目背景與地質(zhì)條件本工程位于黑龍江省肇州縣境內(nèi)，地處松嫩平原腹地，地質(zhì)構(gòu)造屬于松嫩盆地中央坳陷區(qū)的三肇凹陷。區(qū)域地層自地表向下依次為第四系松散覆蓋層（厚度30-80m）、白堊系上統(tǒng)明水組（雜色砂礫巖、灰白色粗砂巖）、四方臺(tái)組（砂巖與泥巖互層）及深部嫩江組、姚家組等地層。主要巖石類型包括砂巖、泥巖、灰?guī)r及局部發(fā)育的花崗巖侵入體，巖石單軸抗壓強(qiáng)度在60-120MPa之間，屬于中硬-堅(jiān)硬巖類。該區(qū)域平均海拔150米，氣候?qū)僦袦貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年均活動(dòng)積溫2800℃，無霜期143天，春季多風(fēng)干旱，夏季溫?zé)岫嘤?，冬季寒冷干燥，極端低溫可達(dá)-30℃，對(duì)施工周期安排及冬季施工防護(hù)提出特殊要求。作為大慶外圍油田重要開發(fā)區(qū)，施工區(qū)域地下油氣資源豐富，慶深氣田天然氣探明儲(chǔ)量達(dá)1175億立方米，施工過程需采取嚴(yán)格的防噴、防爆措施。1.2工程設(shè)計(jì)參數(shù)井深結(jié)構(gòu)：設(shè)計(jì)總深度500m，采用"三開"工藝一開：φ311mm鉆頭鉆進(jìn)至80m，下φ244.5mm表層套管二開：φ215.9mm鉆頭鉆進(jìn)至300m，下φ177.8mm技術(shù)套管三開：φ152mm鉆頭鉆進(jìn)至500m，完井段采用φ127mm篩管井身質(zhì)量指標(biāo)：井斜角≤3°/1000m，全井最大井斜不超過5°，井徑擴(kuò)大率基巖段≤10%，固井水泥膠結(jié)指數(shù)（CBL）≥0.8施工周期：總工期控制在60天，其中鉆進(jìn)作業(yè)45天，固井及輔助作業(yè)15天主要材料：采用API標(biāo)準(zhǔn)N80級(jí)鉆桿（屈服強(qiáng)度800MPa），固井使用G級(jí)油井水泥，鉆井液選用鈉基膨潤土（造漿率≥15m3/t）二、施工準(zhǔn)備2.1技術(shù)準(zhǔn)備施工前需完成詳細(xì)的地質(zhì)勘察，通過鄰近鉆孔資料分析地層巖性變化規(guī)律，重點(diǎn)標(biāo)注斷層破碎帶、高承壓水層及油氣顯示層位。編制專項(xiàng)施工方案，明確各巖層段的鉆頭選型、鉆進(jìn)參數(shù)及鉆井液性能指標(biāo)，繪制詳細(xì)的施工進(jìn)度計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)圖，關(guān)鍵工序設(shè)置質(zhì)量控制點(diǎn)。組織技術(shù)交底會(huì)議，向施工人員詳細(xì)說明：明水組砂礫巖段的防塌措施四方臺(tái)組泥巖與砂巖互層的井徑控制方法深部灰?guī)r可能出現(xiàn)的溶洞處理預(yù)案油氣層段的井控設(shè)備操作規(guī)程2.2設(shè)備配置核心鉆探設(shè)備：ZJ30DB型轉(zhuǎn)盤鉆機(jī)（最大額定鉆壓300kN），配備12V190柴油機(jī)雙機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)（功率590kW×2）循環(huán)系統(tǒng)：3NB-350泥漿泵（排量350m3/h，工作壓力20MPa），雙泵并聯(lián)裝置確保連續(xù)循環(huán)井控系統(tǒng)：2FZ35-21型防噴器組（額定工作壓力21MPa），配備遠(yuǎn)程控制臺(tái)及節(jié)流壓井管匯輔助設(shè)備：鉆井液處理設(shè)備：振動(dòng)篩、除砂器、離心機(jī)三級(jí)凈化系統(tǒng)固井設(shè)備：水泥車2臺(tái)（排量1.5m3/min）、混漿裝置1套測井儀器：聲波測井儀、井徑儀、陀螺測斜儀冬季施工設(shè)備：燃油暖風(fēng)機(jī)（制熱功率50kW）、鉆井液保溫罐（帶攪拌加熱裝置）2.3材料儲(chǔ)備鉆具：φ127mm鉆桿（屈服強(qiáng)度800MPa）3000m，每1000m配備15%備用量；φ215.9mmPDC鉆頭（16mm切削齒）3只，φ152mm孕鑲金剛石鉆頭3只，φ311mm三牙輪鉆頭2只鉆井液材料：鈉基膨潤土50t，聚丙烯酰胺（分子量800萬）5t，磺化瀝青（軟化點(diǎn)80-100℃）3t，褐煤樹脂2t固井材料：G級(jí)油井水泥200t，硅粉8t，降失水劑1t，低密度漂珠5t，早強(qiáng)劑（氯化鈣）3t套管及配件：φ244.5mm表層套管85m，φ177.8mm技術(shù)套管225m，φ127mm篩管205m，各型套管接箍、密封圈按1.5倍數(shù)量儲(chǔ)備2.4場地布置施工場地需平整為15m×30m的矩形區(qū)域，承載力不低于180kPa，采用300mm厚級(jí)配砂石墊層+200mm厚C20混凝土硬化。場地劃分明確功能分區(qū)：鉆井作業(yè)區(qū)：鉆機(jī)基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土澆筑，尺寸4m×6m×0.8m，設(shè)置防滑槽及排水坡度泥漿循環(huán)區(qū)：布置3個(gè)泥漿池（沉淀池、循環(huán)池、儲(chǔ)備池），總?cè)莘e不小于150m3，池壁采用磚砌+水泥砂漿抹面，設(shè)置防滲漏層材料堆放區(qū)：鉆桿、套管采用分層架立存放，墊高300mm防止雨水浸泡，水泥等袋裝材料設(shè)置防雨棚輔助設(shè)施區(qū)：配備發(fā)電機(jī)房、庫房、值班房及消防設(shè)施，設(shè)置2個(gè)8kg干粉滅火器及1個(gè)消防沙池（2m3）三、主要施工工藝3.1鉆進(jìn)施工3.1.1一開施工（0-80m）該段主要為第四系松散覆蓋層及明水組底部砂礫巖，采用φ311mm三牙輪鉆頭，鉆進(jìn)參數(shù)控制：鉆壓80-100kN，轉(zhuǎn)速60-80r/min，排量300-350m3/h。鉆井液采用聚合物體系，配方為清水+3%膨潤土+0.5%聚丙烯酰胺+0.3%純堿，漏斗黏度控制在35-45s，API濾失量≤10mL/30min。鉆進(jìn)過程中每10m測定一次井斜，采用單點(diǎn)測斜儀控制井眼軌跡。當(dāng)鉆至60m處（預(yù)計(jì)進(jìn)入基巖面），降低鉆壓至50kN，緩慢掃孔確認(rèn)巖性變化。達(dá)到設(shè)計(jì)深度后進(jìn)行電測井，確認(rèn)地層界面位置，然后進(jìn)行固井作業(yè)，采用G級(jí)水泥+4%硅粉配方，水泥漿密度1.85g/cm3，返至地面，候凝時(shí)間≥48h。3.1.2二開施工（80-300m）主要穿越明水組上段（雜色砂礫巖、灰白色粗砂巖）及四方臺(tái)組（砂巖與泥巖互層），換用φ215.9mmPDC鉆頭（16刀翼），鉆壓120-150kN，轉(zhuǎn)速80-100r/min，排量250-300m3/h。鉆井液體系轉(zhuǎn)換為鉀基鉆井液，密度1.20-1.30g/cm3，加入2%磺化瀝青防塌劑，控制泥巖段井徑擴(kuò)大率<8%。針對(duì)該段可能出現(xiàn)的高角度裂隙帶，混入2%纖維堵漏劑（長度3-5mm），配合核桃殼與云母片（3:1比例）形成屏蔽暫堵。每鉆進(jìn)50m進(jìn)行短起下鉆，破壞巖屑床形成，確保井眼清潔。鉆至280m處（進(jìn)入嫩江組頂部），提前準(zhǔn)備防噴器試壓，壓力達(dá)到21MPa并穩(wěn)壓30min，壓降≤0.5MPa為合格。固井采用低密度水泥漿（1.60g/cm3），摻入15%漂珠減輕劑，水泥返高至地表下20m，候凝時(shí)間≥48h。固井完成后24-36h內(nèi)進(jìn)行聲波測井，評(píng)價(jià)水泥膠結(jié)質(zhì)量。3.1.3三開施工（300-500m）該段主要為嫩江組、姚家組砂巖及青山口組泥巖（主要烴源巖），深部可能遇到花崗巖侵入體。根據(jù)巖性變化換用不同鉆頭：砂巖段：φ152mmPDC鉆頭，鉆壓100-120kN，轉(zhuǎn)速80-100r/min泥巖段：φ152mm牙輪鉆頭，降低鉆壓至60-80kN，防止井斜花崗巖段：φ152mm孕鑲金剛石鉆頭，鉆壓60-80kN，轉(zhuǎn)速40-50r/min鉆井液采用抗高溫體系，添加0.5%褐煤樹脂，控制高溫高壓濾失量≤15mL/30min（150℃/3.5MPa）。鉆進(jìn)過程中密切監(jiān)測鉆井液性能變化，當(dāng)出現(xiàn)氣侵（甲烷含量>0.5%）時(shí)，立即啟動(dòng)除氣設(shè)備，同時(shí)降低排量，維持井底壓力平衡。完井段（450-500m）采用φ127mm篩管完井，篩管縫隙尺寸0.5-1.0mm，均勻度誤差≤0.1mm。下管前進(jìn)行通井作業(yè)，確保井眼暢通，篩管底部安裝絲堵，頂部采用懸掛器固定。3.2固井作業(yè)固井施工是確保井身質(zhì)量的關(guān)鍵工序，需嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)質(zhì)量：3.2.1固井前準(zhǔn)備通井：采用與井眼尺寸匹配的通井規(guī)，通井至井底，確保無遇阻、遇卡現(xiàn)象洗井：大排量循環(huán)鉆井液，排量≥300m3/h，循環(huán)時(shí)間不少于2周，確保井眼清潔設(shè)備檢查：水泥車、混漿裝置、管匯系統(tǒng)進(jìn)行1.5倍工作壓力試壓水泥漿配方試驗(yàn)：根據(jù)井底溫度（預(yù)計(jì)50-80℃）進(jìn)行水泥漿稠化時(shí)間、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，確保稠化時(shí)間≥施工時(shí)間+1h，24h抗壓強(qiáng)度≥15MPa3.2.2固井施工工藝采用雙級(jí)固井工藝，一級(jí)固井至技術(shù)套管鞋以上50m，二級(jí)固井至設(shè)計(jì)水泥返高。施工參數(shù)控制：替漿排量：1.2-1.5m3/min，確保紊流頂替水泥漿密度：一級(jí)1.85g/cm3，二級(jí)1.60g/cm3前置液：注入2m3隔離液，防止鉆井液與水泥漿混合碰壓：替漿至預(yù)定位置后，提高壓力至20MPa，穩(wěn)壓5min，確認(rèn)膠塞到達(dá)碰壓位置冬季施工時(shí)，水泥漿需添加3%早強(qiáng)劑+0.2%防凍劑，確保在-5℃環(huán)境下不凍結(jié)，候凝時(shí)間延長至72h。3.3完井作業(yè)完井施工包括測井、洗井、試抽等工序，具體要求：3.3.1測井作業(yè)固井候凝完成后進(jìn)行系列測井：聲波測井：評(píng)價(jià)水泥膠結(jié)質(zhì)量，CBL≥0.8為合格井徑測井：測量各井段井徑擴(kuò)大率，超差段進(jìn)行處理電阻率測井：識(shí)別含水層位置及厚度聲波時(shí)差測井：判斷巖石致密程度及孔隙發(fā)育情況3.3.2洗井與試抽采用活塞洗井與空壓機(jī)聯(lián)合洗井方法，洗井介質(zhì)先清水后稀鹽酸（濃度5-8%），循環(huán)洗井至出水含砂量≤0.2%。試抽分三個(gè)階段進(jìn)行：初期：低水位抽水，流量控制在設(shè)計(jì)值的60%，持續(xù)24h中期：逐步提高至設(shè)計(jì)流量，監(jiān)測水位恢復(fù)情況穩(wěn)定期：設(shè)計(jì)流量連續(xù)抽水72h，水位降深穩(wěn)定，水質(zhì)指標(biāo)達(dá)標(biāo)四、質(zhì)量控制措施4.1過程質(zhì)量控制建立"三檢制"質(zhì)量管控體系（自檢、互檢、專檢），重點(diǎn)控制以下關(guān)鍵工序：4.1.1鉆進(jìn)參數(shù)監(jiān)控每10min記錄一次鉆壓、轉(zhuǎn)速、排量、泵壓等參數(shù)，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，當(dāng)機(jī)械鉆速出現(xiàn)±30%異常波動(dòng)時(shí)，立即停鉆分析原因。鉆頭更換嚴(yán)格執(zhí)行周期管理：砂巖段：≤100m/只玄武巖段：≤80m/只花崗巖段：≤50m/只4.1.2鉆井液性能維護(hù)每4h測定一次鉆井液黏度、密度、失水量等6項(xiàng)指標(biāo)，維護(hù)處理及時(shí)記錄，確保性能穩(wěn)定：黏度：35-45s（漏斗黏度）密度：1.20-1.30g/cm3API濾失量：≤5mL/30min含砂量：≤0.5%4.1.3井斜控制采用剛性滿眼鉆具組合（φ215.9mm鉆頭+φ172mm鉆鋌3柱+φ127mm鉆桿），每50m進(jìn)行單點(diǎn)測斜，井斜角超過1.5°時(shí)采用鐘擺鉆具糾斜。在易斜地層（如片麻巖）將轉(zhuǎn)速降至60r/min以下，降低離心力影響。4.2材料質(zhì)量控制所有進(jìn)場材料必須具有出廠合格證及檢驗(yàn)報(bào)告，主要材料按規(guī)定進(jìn)行抽樣復(fù)驗(yàn)：鉆桿：每批抽檢3根進(jìn)行屈服強(qiáng)度試驗(yàn)，屈服強(qiáng)度≥800MPa水泥：按每200t為一批次，檢驗(yàn)初凝時(shí)間、抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)鉆井液材料：膨潤土造漿率試驗(yàn)，確?！?5m3/t套管：逐根進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力21MPa，穩(wěn)壓30min無滲漏不合格材料嚴(yán)禁使用，建立材料臺(tái)賬，詳細(xì)記錄進(jìn)場日期、批次、數(shù)量及檢驗(yàn)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)可追溯管理。4.3冬季施工質(zhì)量保障針對(duì)肇州地區(qū)冬季嚴(yán)寒特點(diǎn)，采取專項(xiàng)質(zhì)量保障措施：材料保溫：水泥、膨潤土等材料存放于保溫棚內(nèi)，溫度不低于10℃鉆井液加熱：采用電加熱裝置將鉆井液溫度維持在15-20℃，防止冰晶形成混凝土養(yǎng)護(hù)：井口混凝土采用覆蓋電熱毯+阻燃棉被養(yǎng)護(hù)，確保臨界強(qiáng)度≥7MPa設(shè)備保溫：鉆機(jī)、泥漿泵等設(shè)備配備防凍液（乙二醇含量≥40%），水管路采用伴熱帶保溫五、安全與環(huán)保措施5.1井控安全鑒于施工區(qū)域油氣資源豐富，建立嚴(yán)格的井控管理體系：設(shè)備配置：井口安裝2FZ35-21型防噴器組，配備遠(yuǎn)程控制臺(tái)，每周進(jìn)行1次功能測試防噴演練：施工人員每月進(jìn)行2次防噴演練，熟練掌握"四七"動(dòng)作（七種工況下的四種關(guān)井方法）監(jiān)測預(yù)警：配備便攜式可燃?xì)怏w檢測儀，鉆井液出口安裝氣測儀，甲烷濃度>0.5%時(shí)發(fā)出預(yù)警應(yīng)急物資：儲(chǔ)備壓井液100m3，加重劑50t，確保發(fā)生井涌時(shí)能及時(shí)壓井5.2施工安全防護(hù)個(gè)人防護(hù)：所有施工人員必須佩戴安全帽、防砸鞋、防護(hù)手套，高空作業(yè)（>2m）系掛安全帶設(shè)備安全：鉆機(jī)等大型設(shè)備設(shè)置防雷接地裝置，接地電阻≤4Ω；用電設(shè)備安裝漏電保護(hù)器（動(dòng)作電流≤30mA）動(dòng)火管理：施工現(xiàn)場動(dòng)火作業(yè)辦理許可證，配備看火人及滅火器材，與井口保持30m以上安全距離交通安全：場區(qū)道路設(shè)置限速標(biāo)識(shí)（≤5km/h），夜間照明亮度≥20lux，危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置警示標(biāo)志5.3環(huán)境保護(hù)措施廢水處理：鉆井廢水經(jīng)三級(jí)沉淀（沉淀池尺寸10m×5m×2m）后回用，不外排；生活污水經(jīng)化糞池處理后用于農(nóng)田灌溉固廢處置：巖屑分類存放，油基巖屑交由有資質(zhì)單位處理；生活垃圾集中收集，由環(huán)衛(wèi)部門定期清運(yùn)噪聲控制：鉆機(jī)等設(shè)備安裝隔音罩，噪聲控制在晝間≤70dB，夜間≤55dB，合理安排高噪聲作業(yè)時(shí)間植被恢復(fù)：施工結(jié)束后，拆除臨時(shí)設(shè)施，場地平整后恢復(fù)植被，選用當(dāng)?shù)剡m生樹種（楊樹、柳樹等）5.4應(yīng)急管理編制專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，包括井噴、火災(zāi)、觸電、坍塌等事故類型，明確應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)。配備應(yīng)急物資：醫(yī)療急救箱（含止血帶、繃帶、消毒液等）應(yīng)急照明設(shè)備（手電筒、應(yīng)急燈）通訊設(shè)備（對(duì)講機(jī)2臺(tái)，確保24h暢通）應(yīng)急車輛1臺(tái)，隨時(shí)待命每季度組織1次應(yīng)急演練，檢驗(yàn)預(yù)案可行性并持續(xù)改進(jìn)。發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，同時(shí)向當(dāng)?shù)刂鞴懿块T報(bào)告。六、施工進(jìn)度計(jì)劃6.1進(jìn)度安排工序名稱起止時(shí)間工期（天）關(guān)鍵控制點(diǎn)施工準(zhǔn)備第1-5天5場地硬化、設(shè)備安裝調(diào)試一開鉆進(jìn)第6-10天5井斜控制、表層套管固井二開鉆進(jìn)第11-30天20防塌處理、技術(shù)套管固井三開鉆進(jìn)第31-45天15油氣層監(jiān)測、井控措施完井作業(yè)第46-55天10洗井質(zhì)量、試抽穩(wěn)定性驗(yàn)收撤離第56-60天5資料整理、場地恢復(fù)6.2進(jìn)度保證措施資源保障：配備2套鉆具，實(shí)現(xiàn)"人停機(jī)不停"的三班作業(yè)制度；儲(chǔ)備15%的關(guān)鍵設(shè)備配件，減少故障停機(jī)時(shí)間技術(shù)保障：采用PDC鉆頭等高效鉆進(jìn)工具，提高機(jī)械鉆速；針對(duì)復(fù)雜地層提前制定技術(shù)預(yù)案，避免延誤管理保障：實(shí)行周進(jìn)度考核，延誤超過3天及時(shí)分析原因并調(diào)整計(jì)劃；建立獎(jiǎng)懲機(jī)制，激勵(lì)施工效率外部協(xié)調(diào)：提前辦理夜間施工許可、臨時(shí)用地等手續(xù)，協(xié)調(diào)周邊關(guān)系，避免外部干擾七、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與流程7.1驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)井身質(zhì)量：井斜、井徑、固井質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，提交測井曲線圖水質(zhì)指標(biāo)：出水含砂量≤0.2%，細(xì)菌總數(shù)≤100個(gè)/