井壁保护及岩屑上返技术研究.docx
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井壁保护及岩屑上返技术研究
2010年伊犁盆地二维地震攻关项目
井壁保护及岩屑上返技术研究
小组名称:
伊犁二维质量控制QC小组
发表人:
魏银同
单位:
地球物理勘探公司2224地震队
二0一0年七月
目录
一、QC小组概况1
二、成员情况:
1
三、选题理由1
四、现状调查2
五、原因分析、确定目标3
六、实施对策4
七、实施过程及解决办法5
八、效果检查6
九、制定巩固措施、总结成果和今后的打算8
一、QC小组概况
小组名称
伊犁二维质量控制QC小组
成立时间
20109年4月
课题名称
井壁保护及岩屑上返技术研究
注册编号
课题类型
问题解决型
活动时间
2010.4-2010.7
小组人数
6人
活动次数
6次
获奖情况
二、成员情况:
成员名单
年龄
文化程度
职务/职称
组内分工
备注
魏银同
41
本科
工程师
全面负责
陈精精
28
大学
助理工程师
技术实施
赵全福
40
大专
助理工程师
野外质控
陶宛东
25
本科
助理工程师
技术实施
王军卡
24
大学
助理工程师
野外质控
朱建军
40
大专
工程师
资料分析
三、选题理由
河南油田地球物理勘探公司2224地震队承担的“2010年伊犁盆地二维地震攻关采集项目”新疆北部,行政区划上隶属伊犁市察布查尔锡伯自治县。
本次部署攻关测线南起乌孙山山体,北至伊犁河,测线地表海拔在650至1400m之间,地表起伏很大。
该区近地表结构变化较大,大部分地段为鹅卵石层,地震在钻井井壁容易夸她,成井难度大,钻井费用高。
施工初期一台曼钻300钻机两天才能钻井1口,每口井耗费泥浆粉10袋,PC141约3kg,泥浆比重大损伤泥浆泵,井壁垮塌钻井成功率低,施工效率低,生产成本高。
2224地震队伊犁二维质量控制QC攻关小组根据该项目的实际情况,面对如此施工现状,科学筹划,坚持眼睛向内,苦练内功。
深入贯彻“成本是企业核心竞争力”的管理理念,向管理要效益,向科学技术要效益,将科研“第一生产力”转化为“第一创效力”,大力推进科技技术,发挥“科学技术是第一生产力的作用”,成立QC攻关小组,对该区钻井出现的井壁垮塌及泥浆循环工艺进行改造,最大限度的降低成本,同时也为该地区及相邻地区今后的施工提供宝贵的经验,真正做到“施工一个区块,树起一面旗帜”,不断提高我队信誉度。
图1原测线部署图
四、现状调查
通过前期对工区的详细踏勘认为,工区地表类型分为三类,自北向南依次为:
河滩区(河道鹅卵石区)、台地区(冲积砾石区)和山前区(砾石山)。
河滩区(河道鹅卵石区)主要分布于测线的北部,伊犁河南岸。
地表较为平坦,但表层土含鹅卵石,深层鹅卵石占较大比重;海拔高程在650-670m之间;潜水面4-8m。
台地区(冲积砾石区)是典型的近地表岩性,地形比较平坦,海拔750-1000m,其上有黄土覆盖,其下为砾石及鹅卵石。
表层黄土厚度1m左右,局部可达到3-10m。
山前区(砾石山),地形坡度较大,海拔高度1100-1400m,表层有厚度不等的黄土层,其下为粗砾石或较大石块。
从整体上来看,工区地表条件复杂(农田、戈壁砾石、黄土和老地层出露的山体),激发岩性变化大,巨厚的砾石层和疏松的黄土层使得激发、接收条件差。
巨厚的砾石层(鹅卵石)钻井难度极大,施工效率低、成本极高。
为保证在高速层和高含水层激发,预计北部井深20-30m(占工区的20%),中部井深40-60m(占工区的61%),南部井深30-40m(占工区的19%),钻井成本高,钻井效率低。
五、原因分析、确定目标
(1)该区地下鹅卵石硬度大,含水性高,钻头钻杆损害严重,泥浆配备不合理,损伤泥浆泵,如果没有有效的措施,不能使打碎的鹅卵石较快地随泥浆涌出地表,会造成钻头与鹅卵石的摩擦时间变长,井壁垮塌,施工效率低,成本增加。
(2)伊犁盆地特殊的地质构造,决定了该工区的钻井存在严重的井壁塌陷的问题,这也是导致钻井效率低下的重要原因之一。
而且也直接导致药包下井困难。
通井又要花相当多的时间和人力,致使打井能力提不上去。
鹅卵石的颗粒较大,固井就有了较高的要求。
单纯的水,或者浓度较小的泥浆都不能满足该地区的固井要求。
(3)由于鹅卵石层巨厚,颗粒较大等,难以被加压注入的液体等带出。
这就对加压液体,也就是泥浆的粘稠度等有了较高的要求。
(4)该工区的泥浆粉的需求量的大增,直接影响了钻井成本。
且泥浆是消耗品。
所以他的回收利用更是意义重大。
为了解决这一系列问题,我们就要采取行之有效的措施,确定一下目标:
(1)对泥浆粉、PC141胶合剂特性分析研究,做好泥浆粉与PC141胶合剂的配比。
(2)对泥浆比重与钻井泥浆上返速度进行研究,增加井壁的保护能力,确保井壁不易垮塌。
(3)对钻井泥浆上返速度与钻井岩屑沉降速度分析,确保打碎的鹅卵石能够较快地随泥浆涌出地表。
(4)做好泥浆的回收利用,降低施工成本。
六、实施对策
对泥浆粉和PC141胶合剂进行不同比例的配比,在不同地段进行试验、分析、归纳总结。
最后对不同地质条件下的适用的泥浆浓度有较为详细的认识。
根据该区近地表结构情况,通过详细的试验分析认为该区钻井泥浆粉和PC141胶合剂的配比应为280Kg:
1Kg,按该比例进行泥浆粉配比能够保证泥浆上返速度大于岩屑沉降速度,并且能够确保与岩屑的粘合度,使井壁不易垮塌,增加了钻井的成功率。
泥浆粉、PC141胶合剂特性分析与配比
利用泥浆循环工艺,并在循环过程中,将每次钻井涌出的鹅卵石碎块沉降下来,人工捞出,使循环过后的泥浆中不含有鹅卵石,有利于成功实现泥浆的再加压、再利用。
减少鹅卵石颗粒在井中与钻头的磨擦时间,一定程度上减轻了钻头的磨损。
对每台钻机配发大水桶2个,用于泥浆的回收利用。
七、实施过程及解决办法
(1)以激发井为起点,挖一条矩形的渠道,渠深约50cm,在最靠近激发井的拐角上,拐角坑深约60cm。
再往下走,在剩下的两个拐角之间放置一个滤网。
渠高也渐渐变大,直至激发井。
保证配比好的泥浆能毫无阻挡地循环过来。
如下图:
图7-1岩屑沉降与过滤
(2)在激发井口放置好水管。
按试验好的泥浆粉和PC141胶合剂的比例,在激发井口配置好钻井所需的泥浆。
(3)为保持泥浆粉和PC141胶合剂的比例,要在滤网前准备好泥浆粉,在泥浆的黏合度有所下降的时候,加入纯泥浆粉,用铁锹搅拌,保证泥浆的黏合度达到保护井壁所需的程度。
(4)在鹅卵石沉降坑被填满碎石块时,用铁锹将碎石块挖出,为下一次沉降做准备。
(5)在滤网前,要将二次过滤出的较碎石块清理掉,保证下一次循环渠道的畅通。
(6)在完成钻井后,用钻机自带的泵将剩下的配置好的泥浆抽到两个大桶中,到钻下一口井时,可以不用再次配置泥浆和PC141胶合剂,节约相当长的配置时间。
每口井也能省下3袋泥浆粉。
图7-2降低成本回收泥浆
八、效果检查
泥浆配比的试验成功,顺利解决了井壁塌陷的问题,一定程度上缓解了钻头和鹅卵石之间的摩擦,间接减轻了钻头的磨损,减少了钻头的成本,同时提高了施工效率,大大的降低了施工成本。
另一方面是泥浆粉循环利用,很大程度地砍掉了泥浆粉和PC141胶合剂的成本。
以下是2010年5月12日,1025180.5激发井的钻井情况:
表8-1钻机时效分析表
消耗统计:
钻头7个,木芯花链一套,钻头转换变头2个,下接头1个,长钳1个,钻杆3根,泥浆份:
10袋,PC141:
3kg,柴油280升。
共计1.3万元。
从该口井的消耗统计中可以看出,仅泥浆粉就消耗了10袋,但通过我们的泥浆配比和泥浆循环工艺的利用,对泥浆粉、PC141胶合剂特性分析研究,做好泥浆粉与PC141胶合剂的配比。
对泥浆比重与钻井泥浆上返速度进行研究,对钻井泥浆上返速度与钻井岩屑沉降速度分析,确保了野外钻井的成功率及钻井速度,提高了生产效率。
从耗材上统计来看,以上措施的实施平均每口井可以节约3袋泥浆粉,每15口井可节约一个钻头,减少了钻杆的损坏程度。
从钻井速度上来看,以上措施的实施使该区的钻井速度提高了100%。
图8-1新方案实施前后丘陵地带高速层頂界面高程对比图
图8-1新方案实施前后丘陵地带井深设计对比图
经济效益分析:
(1)该项目共完成井数1625口,使用的泥浆粉都是从内地运输过来,平均每袋泥浆粉的价格在40元,按每口井节约3袋泥浆粉计算,可直接节约成本为:
40元×3×1625=195000元
(2)通过前期的钻井攻关,最终该区使用的钻头为镶齿牙轮钻头,该钻头单价4500元。
按每15口井节约1个钻头进行计算,可直接节约成本:
4500元×1625÷15=487500元
⑶按该项目的人员设备情况,通过以上攻关,详细计算可直接缩短工期为:
5天,我队每天的直接成本按14万元计算,可直接节约成本为:
5×14万元=70万元
总计节约成本为:
195000元+487500元+700000元=1382500元
不可计算效益
通过对井壁保护及岩屑上返速度的技术研究,确保了钻井的成功率,提高了钻井速度,降低了野外施工成本,同时也改善野外单炮采集质量,使地震剖面在老剖面的基础上有了较大的提高,得到了甲方的信任,为我公司在该区下一步勘探打下了坚实基础。
九、制定巩固措施、总结成果和今后的打算
1、我队QC小组在接下来的工作中进一步从小处入手,多创新,用更多的小创造来降本增效,为我处的降本增效提供有力的保证。
2、伊犁二维质量控制QC井壁保护及岩屑上返速度的技术研究成功控制了该工区的地震钻井质量,解决了该项目生产中的重大难题,提高了生产效率,节约大量成本,保证了生产的顺利进行,在今后该区的施工过程中,可以推广、借鉴此质量控制方法。
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- 井壁 保护 岩屑 技术研究