对定向钻工程渗水穿越施工工法探究

'对定向钻工程渗水穿越施工工法探究　　中图分类号：TU74文献标识码：A1．前言水平定向钻穿越在穿越山体，尤其是南方的长距离岩石山体时，经常会发生井孔渗水的现象，严重影响了井孔中的泥浆性能，导致井内的岩屑无法正常带出地面，导致工程施工中经常发生卡钻现象，增加了工程的施工难度，从而影响了工程的施工工期，甚至导致工程的失败。江苏油建管道技术工程公司HD-200T穿越机组在沈海高速定向钻穿越过程中即发生了井孔渗水，导致经常卡钻的现象，在公司领导和相关专家的指导下，结合现场具体情况和借鉴其它的工程经验，总结出了应对穿越施工中井孔渗水和的方法。此方法主要是通过封堵井口，配制优质的泥浆，以达到增加井孔压力，控制渗水，采取分段复式预扩孔，并在施工中多次分段洗孔，将孔内的岩屑尽可能的带出地面，以达到提高井孔质量，保证导向孔、预扩孔都能顺利实施，工程顺利完工的工法。2．适用范围此工法适用于穿越长距离岩石山体，井孔渗水的定向钻工程的施工。9 3．特点3.1通过封堵井口，配制优质的泥浆，可以增大井孔内压力，使压力达到物理平衡或大于孔外压力，达到控制渗水，保证泥浆性能不受渗水的影响，能满足工程的需要，将孔内岩屑带出地面。3.2采取分段复式预扩孔，可以提高预扩孔的效率；施工中多次分段洗孔可以尽可能的将孔内残存的岩屑带出井内，保证井孔的质量。3.3此工法可以解决因渗水导致的泥浆性能下降，岩屑无法带出，经常卡钻的现象，提高工程的施工效率，保证工程顺利完工。4．工艺原理该工法通过封堵井口和提高泥浆性能，可以增加井孔压力，从而控制渗水，并保证泥浆有足够性能满足工程施工；分段复式预扩孔，提高预扩孔的效率，施工中多次分段洗孔，保证井孔的质量，有效的减少卡钻现象发生的施工工法。5．工艺流程施工准备→配置优质泥浆→分段洗孔→继续钻导向孔→分段复式预扩孔→管线回拖6.操作要点6.1施工准备9 选派经验丰富的技术人员和技术工人到各个生产岗位上，以确保24小时连续施工；制定的相关施工方案和技术措施及时进行现场技术交底，责任落实到人；工程所需的各项物资做到及时报料，及时到达现场，确保现场施工耗材保质保量，以免影响正常施工；施工前加强对现场设备、工机具的维修和保养，确保其在施工期间的正常运转。施工前封堵井口，安装压力表测试井口水压，以供后续施工参考。方法如下：第一步：先将套管从原排泥浆处下端割断，然后将预先制作好的法兰套在套管上。如图：第二步：在套管顶部附近开口，将事先预制好的压力表（0.6Mpa）焊接在套管上，如下图：第三步：在套管周围挖出2方大的坑，在坑中浇注混凝土，凝固48小时。第四步：在预定位置将法兰焊牢固,安装封口。第五步：观察压力表压力，直至压力表读数稳定。6.2泥浆配制根据现场实际情况，由于地下水、山体渗水，所配制泥浆被稀释，泥浆质量及性能不能满足施工要求，因此必须采用特殊的泥浆添加剂压渗、除砂，在泥浆专业工程师的指导下配制合格的泥浆。具体要求：9 所配制的泥浆泥浆粘度在70S以上，膨润土用量不少于60包/罐（其中较稠泥浆单独分罐配制，钻孔时分段分层使用）；所需要的各种泥浆添加剂主要有：XSJ（携砂剂）、CMC、单向封堵剂（KD-23）、万用王、纯碱、雷膨、重晶石粉和石灰石粉等，各种固体颗粒大小不一。所配制的泥浆要求每0.5小时检测一次（含井口返浆），填写检测记录。各种泥浆及添加剂的用量要逐步增加，避免一次性投放，并视现场使用效果随时调整。严格控制回收泥浆的质量和用量，避免盲目循环利用。6.3分段洗孔6.3.1钻具组合：φ81/2”镶齿合金P3钻头+动力钻具+钻杆。6.3.2钻头水眼不小φ12mm，泥浆排量不小于20L/s，泥浆压力不小于2MPA（必要时对井口适当封堵）。6.3.3根据施工中井孔情况，分段洗孔，每段洗孔结束前及时检测井口返浆粘度、含砂量和酸碱性等参数，检测合格且井况完好，方可进入下一步洗孔作业。6.3.4洗孔作业全部完成后，继续观测井口溢水情况，待进口溢水量对钻孔泥浆影响较小时可继续下一步施工。6.4钻导向孔9 6.4.1钻具组合：φ81/2”镶齿合金P3钻头+动力钻具+无磁钻铤（含探棒）+钻杆。6.4.2继续钻导向孔时，要求起下钻，换新钻头和动力钻具，钻头水眼不小φ12mm。6.4.3钻孔时，合理控制钻头工具面，有效控制井身轨迹变化，以达到预期效果。6.4.4钻孔时，泥浆排量20-26L/s，泥浆压力6-8MPA（必要时对井口适当封堵）。6.4.6导向孔钻杆折角变化根据管径必须在要求范围内，要求做到“进1返1，进6返6”，以确保井眼曲线圆滑过渡。6.6分段复式预扩孔6.6.1导向孔曲线经检验合格后方可预扩孔施工；每级扩孔完成后，经检验合格方可进行后续施工，根据扩孔情况及钻进参数变化，合理安排洗孔作业。6.6.2考虑地层原因和钻具维修周期，在分级扩孔时，计划从出、入土端分段分级扩孔，确保井下钻具安全和施工的连续性。6.6.3选择合适的钻具，按规定分级预扩孔，例如：（具体根据工程实际情况确定钻具组合、扩孔级数及洗孔次数，不能跨级操作。）9 6.6.4所选用扩孔器水眼直径不小φ12，泥浆排量不小于26L/s，泥浆压力不小于2MPA（必要时对井口适当封堵）。6.6.6如现场使用的泥浆泵排量、泵压不能满足施工需求，可增加泥浆泵组，确保工程正常施工。6.6管道回拖6.6.1工程制订的回拖方案须经审核同意后，方可按照“方案”执行。6.6.2，钻具组合：钻杆（含加重钻杆）+岩石扩孔器+分动器及卸扣+穿越管段。（根据工程情况确定钻具组合）6.7应急和保障措施6.7.1保障措施施工前做好人力、物力、装备和技术组织工作。加强现场钻具管理，下井前对所使用的钻具进行严格的检修，安排专人复查，确保钻具安全使用。施工现场做好施工日记、交接班记录和施工报表，及时将施工情况进行汇报，加强信息沟通，遇到难题及时处理。为了确保工程连续施工，须做好工农关系，避免因工农关系造成意外停工，保证工程顺利进行。6.7.2井下压渗失败应急措施9 当施工过程中泥浆对井下压渗无作用时，首先现场召开技术分析会，征求多方意见，查找原因。其次，针对渗水碎石段进行高压罐水泥浆封堵，保证特殊地段井下钻具的安全，继续钻导向孔和简单地段的预扩孔。再次，为了减少井口溢水量，经现场勘察后选择合适位置钻导流孔，确保工程能够继续施工。6.7.3井下复杂情况如卡钻等应急措施在钻导向孔卡钻时，首先加大泥浆排量和压力，调整钻孔操作技术参数，实现自动解卡；其次，在无法自动解卡时选择合适的套洗钻具，对原导向孔进行洗孔作业，实现强制解卡；最后，为了避免卡钻的发生，要求合理控制孔径变化，多次洗孔，确保井眼畅通。在预扩孔卡钻时，首先组织人员、设备和工机具到现场，调整扩孔操作技术参数，出、入土端同时作业，及时将扩孔器退出；其次，扩孔时严格控制井下扩孔器使用时间，及时检查和返修。7.主要机具设备8.劳动组织9.安全措施9 9.1建立健全安全组织机构及安全保证体系，落实安全岗位责任。9.2每天作业前，必须有班组长组织全班进行班前安全教育。9.3特殊作业人员，如起重工、电工、焊工等必须持证上岗。9.4施工区域设置安全警示围护，防止非施工人员进入作业区。9.5对于危险品或危险区域，贴上危险性标志牌；施工现场消防器材齐全，并放置于显眼易取位置。9.6确保饮食卫生，保持适宜的生活环境。9.7施工过程中派人到穿越沿线巡逻，发现情况及时汇报，以防止泥浆外泄，造成环境污染。9.8风、雨、雪等恶劣天气施工时，应采取有效的防雨、防滑、防冻及保温措施。10质量保证措施10.1施工前，对钻机、挖机等施工设备进行全面检查，确保设备运转正常；10.2施工人员和技术管理人员必须持证上岗。10.3认真制定施工方案，开工前对全体人员进行全面细致的技术交底。10.4严格执行泥浆工程师的要求，经常检测井口返出泥浆的性能，合理添加泥浆添加剂。9 10.4复式预扩孔时，司钻之间要做好配合，保证扩孔正常进行。11.经济效益分析以2010年08月沈海高速定向钻穿越为例：该工程穿越水平长度为1399m，岩石层长度为1310m，工程单价4100元/m，扩孔孔径达到600mm时，共有6个牙轮掉落井孔里，如不及时打捞，将造成井孔报废或划伤回拖管道。利用落井牙轮打捞工艺，经两次打捞，成功打捞出6个牙轮，顺利完成该工程穿越任务，挽回经济损失300余万元。9'