地?zé)徙@井綜合了石油鉆井技術(shù)和水文鉆井技術(shù),有與前兩者的共性,又有其特殊性,如對(duì)泥漿的抗高溫性能和鉆具的抗腐蝕性都有一定的要求,所以地?zé)徙@井應(yīng)有專門的工藝規(guī)程,以很好高效的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。
一、鉆探機(jī)場(chǎng)的修建及設(shè)備的安裝
1、鉆探機(jī)場(chǎng)的修建
a、鉆探機(jī)場(chǎng)的是鉆機(jī)施工活動(dòng)的場(chǎng)所,主要用于安裝鉆塔、鉆探設(shè)備,設(shè)置沖洗液循環(huán)系統(tǒng),以及放置管材物資等。場(chǎng)地的選擇應(yīng)根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)的要求(孔位、孔深、方位及傾角)和施工安全、方便、節(jié)約的原則進(jìn)行選擇。
b、鉆探機(jī)場(chǎng)的修建必須平坦、堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)固、實(shí)用,保證在其上布置的基臺(tái)和安裝的鉆塔及機(jī)械設(shè)備不會(huì)發(fā)生塌陷、溜方歪斜,在整個(gè)鉆井施工中能安全順利進(jìn)行。地盤若為松土層,必要時(shí)通過(guò)打樁加混凝土底板來(lái)提高抗壓能力。
c、基臺(tái)木是根據(jù)所用鉆探設(shè)備的類型,按一定的規(guī)格和形式排列,分上下兩層交錯(cuò)并用螺絲連接而成。橫順枕的主要交錯(cuò)處一定要構(gòu)成直角,并用螺栓連接固定。鉆塔、鉆機(jī)的地腳螺栓也應(yīng)連接在橫順枕的相交點(diǎn)上。
d、機(jī)場(chǎng)周圍應(yīng)開挖排水溝,將雨水及時(shí)導(dǎo)向它處,若在地勢(shì)低洼帶或雨季施工時(shí),還得修建防洪措施。地下電纜埋設(shè)應(yīng)距地基鉆孔5m以上,并合理的避開公用通訊電纜、煤氣管道、水管道、等重要建筑物。
e、根據(jù)鉆孔結(jié)構(gòu)、地層情況、場(chǎng)地條件,制定適合鉆井的泥漿循環(huán)系統(tǒng),循環(huán)系統(tǒng)一般包括一大一小水源池,兩個(gè)沉淀池,大池標(biāo)準(zhǔn)宜為6×6×2m3 ,小池宜為2×2×1.5 m3,沉淀池體積在0.3~0.5 m3,循環(huán)槽斷面為0.4×0.4㎡,長(zhǎng)度不宜小于15m,坡度為1/100~1/80,槽邊緣高于地面100㎜,以防雨水侵入,影響泥漿性能,地?zé)峋^(guò)1000m時(shí),宜安裝震動(dòng)篩和旋流除砂器。
2、鉆探設(shè)備的安裝
a、鉆塔的安裝:安裝前必須對(duì)所有構(gòu)件進(jìn)行檢查,符合要求方可使用;安裝時(shí)應(yīng)在機(jī)長(zhǎng)的統(tǒng)一指揮下,嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程,塔上塔下不得同時(shí)作業(yè);安裝人員必須穿戴防護(hù)服具;夜間及惡虐天氣下禁止安裝。
b、設(shè)備的安裝:必須達(dá)到周正水平,穩(wěn)固的要求;鉆機(jī)立軸中心與天車中心(前輪緣)、孔口中心線在一條直線上;轉(zhuǎn)動(dòng)部件應(yīng)設(shè)置防護(hù)罩或欄桿;固定設(shè)備的螺桿必須符合規(guī)格,并應(yīng)帶墊片和防松動(dòng)螺帽擰緊;鉆探設(shè)備的安裝應(yīng)易于操作和確保工作安全。
3、附屬設(shè)備的安裝
a、機(jī)場(chǎng)應(yīng)有足夠的防火設(shè)備,專人看管,冬季施工時(shí),火爐的煙囪通向廠房外,煙囪與廠房壁接觸應(yīng)有絕熱層保護(hù),火爐與地板、塔布應(yīng)保持安全距離。
b、繃?yán)K為保護(hù)鉆塔平穩(wěn)和抵御大風(fēng)鉆塔的侵襲而傾倒,對(duì)17m以下鉆塔的每根塔腿各設(shè)一根繃?yán)K,系于塔高3/4處,17米以上每根塔腿兩根繃?yán)K,設(shè)于天梁處和塔腰處,并加上拉緊器,必須對(duì)稱,與水平面夾角宜為30°~45°。
c、避雷針安裝高度必須高出塔頂1.5m以上,引下線宜用單芯銅制電纜線,與繃?yán)K間距大于1m,與電機(jī)、孔口管、繃?yán)K、地錨、人行道間距大于3m,接地電阻小于15Ω。
二、鉆進(jìn)方法
1、鉆具
a、地?zé)徙@探常用的鉆頭有刮刀鉆頭、牙輪鉆頭、金剛石材料鉆頭三大類,根據(jù)地層因素,合理的選擇鉆頭。應(yīng)考慮的因素有:地層的軟硬程度和研磨性、鉆進(jìn)井段的深淺、易斜地層、軟硬交錯(cuò)的地層。
b、一般在鉆進(jìn)第四系及較軟地層時(shí),使用刮刀鉆頭;鉆進(jìn)較硬地層時(shí)使用鑲齒牙輪鉆頭;鉆進(jìn)極硬地層時(shí),使用金剛石復(fù)合片鉆頭(PDC)。
c、開孔或孔深比較淺時(shí)應(yīng)采用扶正器扶正,深孔時(shí)若發(fā)生孔斜時(shí)采用鐘擺鉆具修正。
d、鉆鋌的重量是根據(jù)設(shè)計(jì)鉆壓來(lái)定的,一般使用鉆壓為鉆鋌總重量的2/3,盡量采用粗鉆鋌,防止中和點(diǎn)偏高,盡量使鉆鋌總長(zhǎng)度小,鉆鋌長(zhǎng)度的確定應(yīng)通過(guò)公式來(lái)計(jì)算。
2、鉆進(jìn)規(guī)程
a、鉆井規(guī)程包括鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵量,鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)巖石性質(zhì)、鉆頭結(jié)構(gòu)、設(shè)備條件及鉆孔質(zhì)量要求合理配合規(guī)程參數(shù)。
b、軟巖石研磨性小,易切入,應(yīng)注意排粉、鉆頭壽命,故采取低鉆壓、高轉(zhuǎn)速、大泵量;研磨性較強(qiáng)的中硬及部分硬巖石,得采用大鉆壓、較低鉆速、中等泵量的參數(shù)配合;介于兩者之間則采用中間狀態(tài)。
c、為提高效率和鉆頭壽命,還得再操作上注意以下幾點(diǎn):下鉆及開始鉆進(jìn)時(shí)要輕、均勻加壓、正常情況下不要隨意竄動(dòng)鉆具。
3、沖洗液
a、鉆進(jìn)致密、穩(wěn)定地層,一般可選用無(wú)固相沖洗液。如水解聚丙烯酰胺無(wú)固相泥漿,無(wú)固相泡沫泥漿;鉆進(jìn)松散、易坍塌、易遇水膨脹地層,可選用粘度較大、相對(duì)密度略高、失水量小的淡水泥漿或鈣處理泥漿,也可選用粘度較大的不分散低固相泥漿;鉆進(jìn)裂隙、漏失地層,宜選用相對(duì)密度較低的沖洗液,如泡沫泥漿,無(wú)固相沖洗液,還可采用空氣作為沖洗介質(zhì)。
b、泥漿所用粘度一般為膨潤(rùn)土,要求造漿率在10 m3以上,所用水一般要求硬度不超過(guò)15度,偏高的在配制好后用磷酸鈉處理,配制時(shí)粘土需要預(yù)水化24小時(shí),泥漿需要專有設(shè)備凈化。
c、現(xiàn)場(chǎng)需要測(cè)試的沖洗液參數(shù)有:漏斗粘度、比重、溫度、含砂量、失水量,還有就是泥皮質(zhì)量,需定時(shí)測(cè)量,并對(duì)數(shù)據(jù)總結(jié)對(duì)比,然后根據(jù)地層適時(shí)調(diào)整泥漿性能。
d、現(xiàn)場(chǎng)必須具有的處理劑有:重晶石、水泥、NaOH、NaCO3、CMC、聚丙烯酰胺(PAM或PHP)、腐植酸鉀、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽、KCl、磺化瀝青等,對(duì)于不同地層,配合使用。沖洗液使用對(duì)鉆探是至關(guān)重要的,對(duì)不穩(wěn)定地層或有漏失地層等復(fù)雜地層一定要預(yù)防為主,應(yīng)急措施要適當(dāng)有效。
三、成井
1、測(cè)井
a、鉆探是個(gè)系統(tǒng)工程,要有大局觀,平時(shí)鉆進(jìn)時(shí)就要注意井斜的控制,井徑超縮,為測(cè)井及下管創(chuàng)造條件。測(cè)井前需把泥漿調(diào)整到適當(dāng)?shù)男阅?,既要保證孔壁的穩(wěn)定,又要確保測(cè)井的順利進(jìn)行。
b、測(cè)井前提鉆時(shí)要注意速度,以免產(chǎn)生抽吸作用,導(dǎo)致井壁垮塌,提鉆后,必須回灌泥漿。
2、下管與固井
a、表層管和技術(shù)管必須要考慮下部孔徑大小,下部的濾水管直徑必須按照業(yè)主要求安裝潛水泵直徑的大小來(lái)確定,一般直徑不小于108㎜。
b、地?zé)峋艿陌卜牢恢?,上部表管與技術(shù)管必須重疊不小于10 m,下部的濾水管的位置必須與熱儲(chǔ)層相一致;濾水管的長(zhǎng)度必須依照儲(chǔ)層厚度來(lái)確定,安防位置偏差為±2.0 m。
c、為了不使淺層水滲入孔內(nèi)和固定井管位置,必須進(jìn)行固井,固井所用水泥宜為普硅32.5水泥,若地層不穩(wěn)定,也可選用42.5水泥,表層管水灰比為1:2,技術(shù)管為1:1.5,攪拌好的水泥漿密度要達(dá)到1.80~1.90g/㎝3。固完井一般至少侯凝8小時(shí),水泥漿開始凝結(jié)成水泥塊,抗壓強(qiáng)度可達(dá)到2.3MPa以上即可開始下一次鉆進(jìn)。
d、常用的水泥添加劑有:加重劑(重晶石)、減輕劑(粘土粉)、緩凝劑(鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽)、促凝劑(氯化鈣)、減阻劑(鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽)、降失水(粘土粉)、防漏失劑(纖維材料)等。
3、洗井及抽水
a、洗井的目的在于徹底清除井內(nèi)巖屑和泥漿,破壞井壁泥皮,同時(shí)抽出含水層中的泥土和粉砂、細(xì)砂已經(jīng)滲入含水層中的泥漿,以消除泥漿的影響和疏通含水層。
b、洗井方法很多,要根據(jù)熱儲(chǔ)層的地層情況、完井泥漿、和孔底巖屑的多少來(lái)制定使用何種洗井方法,一般有以下洗井方法:活塞洗井、抽水洗井、抽筒洗井、空壓機(jī)震蕩洗井、液態(tài)二氧化碳洗井、焦磷酸鈉洗井、酸化洗井、聯(lián)合洗井,總之,根據(jù)實(shí)際情況靈活的綜合使用各種洗凈方法,以達(dá)到最佳的洗凈效果。
c、抽水試驗(yàn)是為獲取水量、水位、水質(zhì)和水溫等資料,為評(píng)價(jià)地下含水層的水文地質(zhì)參數(shù)和合理開發(fā)地下水提供可靠的依據(jù)。