專利名稱：基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井工藝，尤其是一種基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝。
背景技術(shù)：
基巖裂隙水的含水層巖性以侵入巖類、火山巖、火山溶巖為主，地下水賦存在節(jié)理、構(gòu)造裂隙、風化裂隙和張裂隙發(fā)育的斷裂破碎帶。一般裂隙寬度2 3毫米，大者10 20毫米，長數(shù)米至十余米，地下水相對富集在南北向、北西向張性或張扭性裂隙內(nèi)，以潛水為主，斷裂破碎帶局部有脈狀承壓水。富水性不均，水量貧乏，泉水流量一般0. 008 0. 4 升/秒，民井出水量3 12噸/日，鉆井單孔涌水量3 200噸/日。利用常規(guī)鉆井工藝施工時，由于泥漿攜帶鉆屑能力與其粘度(粘度越高泥餅堵塞越嚴重)和切力相關(guān)，往往造成鉆屑在井底重復破碎，重復破碎的同時會將部分鉆屑碾入到井壁裂隙中，形成人為堵塞，影響出水量。另外，泥漿中的膨潤土或粘土顆粒常常滲透到基巖裂隙中，在壓差作用下形成堅硬的泥餅也會堵塞裂隙?；鶐r裂隙地層原本裂隙較小，水量貧乏，在鉆進過程中又常常誘發(fā)泥漿和鉆屑堵塞。又因常規(guī)工藝鉆井周期長，成井后鉆屑、泥餅和充填物不易洗出來，導致單孔出水量較小或無水成為干孔，使鉆井失去意義。為避免堵塞造成的出水量較小或無水結(jié)果，因此，研究一種避免人為堵塞裂隙，同時還要盡最大可能加大裂隙的通透性的基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝，是目前需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是
基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝，其工藝步驟為①上部松散層至基巖層一定深度使用泥漿正循環(huán)工藝鉆進，鉆孔后下入表層套管并用水泥封固，②基巖層使用空氣潛孔錘反循環(huán)工藝鉆進，③鉆至含水層后，至孔內(nèi)水柱對潛孔錘產(chǎn)生背壓影響鉆進效率時，改用氣舉反循環(huán)工藝鉆進，直到目的層，④酸化洗井，⑤活塞洗井，⑥空氣洗井，⑦水泵抽水完井， 即空氣洗井結(jié)束后立刻下潛水泵抽水，直到抽水試驗完成為止。優(yōu)選的，所述的酸化洗井即鉆井工作結(jié)束后，先進行電測判層，根據(jù)電測結(jié)果和鉆屑錄井資料確定目的層的裂隙位置，然后計算鹽酸用量，確定鹽酸濃度，再使用泥漿泵注酸，注酸后靜止一定時間，使鹽酸與裂隙填充物充分發(fā)生化學反應，分解或軟化填充物，然后自孔口向孔中注入與鹽酸量同體積的清水。優(yōu)選的，注酸時先將注酸鉆具下到孔底，注水試壓檢查注酸管線密閉性，然后開始注水，測量注入清水量和孔口翻出水量是否一致，若翻出水量與注入清水量采用孔底一次性注酸，若不一致，采用自孔底第一個裂隙層位開始依次向上在每個裂隙層位分別注酸，注酸結(jié)束后，提出孔中鉆具。優(yōu)選的，鹽酸濃度為15% 30%，鹽酸濃度一般為20%左右，若裂隙中填充物較多可
3以多次注酸或加大鹽酸濃度，但濃度不能超過30%，靜止時間為4 8小時。優(yōu)選的，所述的活塞洗井即注完清水后向孔內(nèi)下活塞，活塞下入深度保證拉活塞時活塞上起點在靜水位以下，連續(xù)拉活塞或間歇拉活塞均可，活塞升降速度為1 3米/ 秒，拉活塞累計時間不低于12小時。優(yōu)選的，活塞下入深度為靜水位以下30米 50米。優(yōu)選的，所述的空氣洗井即在活塞洗井結(jié)束后，采用下入普通鉆具空壓機洗井或下入雙臂鉆具和普通鉆具采用氣舉反循環(huán)洗井，在水量較小的孔中可采用泡沫封堵配合空氣洗井，以形成較大抽吸力，洗井持續(xù)時間以孔口出水達到“水清沙凈”為原則。本發(fā)明的技術(shù)原理
基巖裂隙水賦存在節(jié)理、構(gòu)造裂隙、風化裂隙和張裂隙發(fā)育的斷裂破碎帶。一般裂隙寬度2 3毫米，大者10 20毫米，長數(shù)米至十余米，富水性不均，水量貧乏。裂隙中常常充填一些裂隙填充物，影響或堵塞匯水通道，造成單井出水量較小?；鶐r裂隙地層原本裂隙較小，水量貧乏，在利用常規(guī)鉆井工藝施工時常常誘發(fā)泥漿和鉆屑堵塞，又因常規(guī)工藝鉆井周期長，成井后鉆屑、泥餅和充填物不易洗出來，導致單孔出水量較小或無水成為干孔，使鉆井失去意義。為避免堵塞造成的出水量較小或無水的結(jié)果，只有研究一套新型鉆進工藝，避免人為堵塞裂隙，同時還要盡最大可能加大裂隙的通透性。方法就是基巖裂隙地層水井防堵增產(chǎn)技術(shù)(采用空氣反循環(huán)鉆進，鉆到目的層后酸化洗井、活塞洗井、氣舉反循環(huán)洗井或空壓機洗井)。采用空氣反循環(huán)鉆進，可以避免泥餅堵塞；采用空氣反循環(huán)鉆進還可以保證鉆屑在第一時間離開孔底，避免重復破碎將部分鉆屑碾入到井壁裂隙中；采用空氣反循環(huán)鉆進還可以沖洗、攜帶出裂隙中的充填物，以增大裂隙透水面積。最大限度使每條裂隙都成為匯水通道，以實現(xiàn)單孔最大出水量，降低施工風險，減少不必要的投資，避免泥漿造成的環(huán)境污染，節(jié)約淡水資源。酸化洗井是增產(chǎn)的有效措施，特別是碳酸鹽地層效果十分顯著。利用鹽酸對地層和裂隙填充物的化學作用，形成一種延伸裂隙和加大裂隙，以達到增加出水量的目的。酸化洗井應結(jié)合注水工作效果更好?；钊淳谴蛲严锻ǖ赖挠行Т胧?，特別是填充物較多的裂隙地層?；钊淳梢詫⒘严吨械奶畛湮锘蜚@進時掉入裂隙中的鉆屑抽出來，以打通裂隙通道達到增加出水量的目的。氣舉反循環(huán)洗井、空壓機洗井，可以將鉆孔中的沉淀物排出井孔，以保證有效鉆進深度，避免影響出水量?；鶐r裂隙地層水防堵增產(chǎn)技術(shù)注意事項和技術(shù)要點
①上部松散層或不整合的基巖層，一定要下入表層套管或泵室管，并用水泥漿固定牢罪。②空氣潛孔錘反循環(huán)鉆進只能在無水孔段或出少量水段的地層使用。如果地層出水量較大，反循環(huán)又不能把出水排到孔外，當孔內(nèi)積水淹埋潛孔錘一定高度時，潛孔錘工作效率降低，當潛孔錘鉆進效率低于2米/小時，要起鉆改用氣舉反循環(huán)工藝繼續(xù)鉆進。③氣舉反循環(huán)鉆進，氣水混合器的沉沒比不能小于1/5 (沉沒比指氣水混合器埋入水下的深度與氣水混合器至氣水龍頭頂端出口距離的比值，沉沒比越大，產(chǎn)生壓差形成反循環(huán)的能力越大)。及時向孔內(nèi)回灌清水，使孔口水位平穩(wěn)，保證較大的沉沒比。氣水混合器以下至鉆頭的鉆具長度一般為氣水混合器沉沒深度的3 4倍，一般不超過7倍。④酸化洗井。注酸量為2倍的目的層孔段體積。計算鹽酸用量Q=r2ri2H， 式中Q——鹽酸量(Hl3 )
r——鉆孔半徑(m) Π——圓周率
H——需要注酸孔段長度(m) 確定鹽酸濃度。為保證安全注酸，鹽酸濃度一般為20%左右，若裂隙中填充物較多可以多次注酸或加大鹽酸濃度，但濃度不能超過30%。使用泥漿泵注酸，先將注酸鉆具(或油管)下到孔底，注水試壓(試壓壓力應高于替換鹽酸時壓力的50%)，檢查注酸管線密閉性。然后開始注水，測量注入清水量和孔口翻出水量是否一致。若不一致，注酸不能在孔底一次性住完，應該自孔底第一個裂隙層位開始注入鹽酸，依次向上在每個裂隙層位分別注酸。注酸結(jié)束后，提出孔中鉆具(或油管)，靜止4 8小時，使鹽酸與裂隙填充物充分發(fā)生化學反應，分解或軟化填充物。然后自孔口向孔中注入與鹽酸量同體積的清水。注完清水后向孔內(nèi)下活塞。5、活塞洗井?；钊氯肷疃仍陟o水位以下30米 50米(以拉活塞時活塞上起點在靜水位以下即可)?；钊邓俣葹? 3米/秒。拉活塞累計時間不低于12小時。6、氣舉反循環(huán)洗井、空壓機洗井。采用氣舉反循環(huán)洗井，鉆具進水口要位于裂隙層，并自最上裂隙層向下依次洗井，直到孔底洗凈為止。下入普通鉆具空壓機洗井，鉆具下入深度根據(jù)空壓機承受能力確定，只要能形成上翻氣水柱，產(chǎn)生抽吸力即可。在水量較小的孔中可采用泡沫封堵配合空氣洗井，已形成較大抽吸力。洗井持續(xù)時間以孔口出水達到“水清沙凈”為原則。氣舉反循環(huán)洗井、空壓機洗井，可以將鉆孔中的沉淀物排出井孔，以保證有效鉆進深度，避免影響出水量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點
1、避免或減少干鉆孔的出現(xiàn)，降低施工風險。2、縮短建井周期，減少不必要的投資，降低生產(chǎn)成本。3、不使用泥漿，節(jié)約淡水資源，避免泥漿施工或排放造成的環(huán)境污染。4、最大限度使每條裂隙都成為匯水通道，以實現(xiàn)單孔最大出水量。
具體實施例方式基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝，其工藝步驟為①上部松散層至基巖層一定深度使用泥漿正循環(huán)工藝鉆進，鉆孔后下入表層套管并用水泥封固，②基巖層使用空氣潛孔錘反循環(huán)工藝鉆進，③鉆至含水層后，至孔內(nèi)水柱對潛孔錘產(chǎn)生背壓影響鉆進效率時，改用氣舉反循環(huán)工藝鉆進，直到目的層，④酸化洗井，⑤活塞洗井，⑥空氣洗井，⑦水泵抽水完井，即空氣洗井結(jié)束后立刻下潛水泵抽水，直到抽水試驗完成為止。所述的酸化洗井即鉆井工作結(jié)束后，先進行電測判層，根據(jù)電測結(jié)果和鉆屑錄井資料確定目的層的裂隙位置，然后計算鹽酸用量，確定鹽酸濃度，再使用泥漿泵注酸，注酸后靜止一定時間，使鹽酸與裂隙填充物充分發(fā)生化學反應，分解或軟化填充物，然后自孔口向孔中注入與鹽酸量同體積的清水。注酸時先將注酸鉆具下到孔底，注水試壓檢查注酸管線密閉性，然后開始注水，測量注入清水量和孔口翻出水量是否一致，若翻出水量與注入清水量采用孔底一次性注酸， 若不一致，采用自孔底第一個裂隙層位開始依次向上在每個裂隙層位分別注酸，注酸結(jié)束后，提出孔中鉆具。鹽酸濃度為15% 30%，鹽酸濃度一般為20%左右，若裂隙中填充物較多可以多次注酸或加大鹽酸濃度，但濃度不能超過30%，靜止時間為4 8小時。所述的活塞洗井即注完清水后向孔內(nèi)下活塞，活塞下入深度保證拉活塞時活塞上起點在靜水位以下，連續(xù)拉活塞或間歇拉活塞均可，活塞升降速度為1 3米/秒，拉活塞累計時間不低于12小時。活塞下入深度為靜水位以下30米 50米。所述的空氣洗井即在活塞洗井結(jié)束后，采用下入普通鉆具空壓機洗井或下入雙臂鉆具和普通鉆具采用氣舉反循環(huán)洗井，在水量較小的孔中可采用泡沫封堵配合空氣洗井， 以形成較大抽吸力，洗井持續(xù)時間以孔口出水達到“水清沙凈”為原則。
權(quán)利要求
1.基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝，其特征在于其工藝步驟為①上部松散層至基巖層一定深度使用泥漿正循環(huán)工藝鉆進，鉆孔后下入表層套管并用水泥封固，②基巖層使用空氣潛孔錘反循環(huán)工藝鉆進，③鉆至含水層后，至孔內(nèi)水柱對潛孔錘產(chǎn)生背壓影響鉆進效率時，改用氣舉反循環(huán)工藝鉆進，直到目的層，④酸化洗井，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝，其特征在于所述的酸化洗井即鉆井工作結(jié)束后，先進行電測判層，根據(jù)電測結(jié)果和鉆屑錄井資料確定目的層的裂隙位置，然后計算鹽酸用量，確定鹽酸濃度，再使用泥漿泵注酸，注酸后靜止一定時間，使鹽酸與裂隙填充物充分發(fā)生化學反應，分解或軟化填充物，然后自孔口向孔中注入與鹽酸量同體積的清水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝，其特征在于注酸時先將注酸鉆具下到孔底，注水試壓檢查注酸管線密閉性，然后開始注水，測量注入清水量和孔口翻出水量是否一致，若翻出水量與注入清水量采用孔底一次性注酸，若不一致，采用自孔底第一個裂隙層位開始依次向上在每個裂隙層位分別注酸，注酸結(jié)束后，提出孔中鉆具。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝，其特征在于鹽酸濃度為 15% 30%，鹽酸濃度一般為20%左右，若裂隙中填充物較多可以多次注酸或加大鹽酸濃度， 但濃度不能超過30%，靜止時間為4 8小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝，其特征在于所述的活塞洗井即注完清水后向孔內(nèi)下活塞，活塞下入深度保證拉活塞時活塞上起點在靜水位以下， 連續(xù)拉活塞或間歇拉活塞均可，活塞升降速度為1 3米/秒，拉活塞累計時間不低于12 小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝，其特征在于活塞下入深度為靜水位以下30米 50米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝，其特征在于所述的空氣洗井即在活塞洗井結(jié)束后，采用下入普通鉆具空壓機洗井或下入雙臂鉆具和普通鉆具采用氣舉反循環(huán)洗井，在水量較小的孔中可采用泡沫封堵配合空氣洗井，以形成較大抽吸力，洗井持續(xù)時間以孔口出水達到“水清沙凈”為原則。
全文摘要
基巖裂隙地層混合鉆進成井工藝，本發(fā)明的工藝步驟為①上部松散層至基巖層一定深度使用泥漿正循環(huán)工藝鉆進，鉆孔后下入表層套管并用水泥封固，②基巖層使用空氣潛孔錘反循環(huán)工藝鉆進，③鉆至含水層后，至孔內(nèi)水柱對潛孔錘產(chǎn)生背壓影響鉆進效率時，改用氣舉反循環(huán)工藝鉆進，直到目的層，④酸化洗井，⑤活塞洗井，⑥空氣洗井，⑦水泵抽水完井，即空氣洗井結(jié)束后立刻下潛水泵抽水，直到抽水試驗完成為止。本發(fā)明的優(yōu)點是1、避免或減少干鉆孔的出現(xiàn)，降低施工風險。2、縮短建井周期，減少不必要的投資，降低生產(chǎn)成本。3、不使用泥漿，節(jié)約淡水資源，避免泥漿施工或排放造成的環(huán)境污染。4、最大限度使每條裂隙都成為匯水通道，以實現(xiàn)單孔最大出水量。
文檔編號E21B7/00GK102268963SQ201110167688
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者馮永軍, 馮紅喜, 陰文行 申請人:邯鄲市偉業(yè)地熱開發(fā)有限公司