■羅輝 張華
(陜西地礦第一地質(zhì)隊(duì) 陜西 安康725000)
氣舉反循環(huán)在地?zé)峋S修中的應(yīng)用
■羅輝張華
(陜西地礦第一地質(zhì)隊(duì)陜西安康725000)
針對地?zé)峋S修中泥沙涌入,泥沙填埋段長,傳統(tǒng)的正循環(huán)難以清除泥沙的問題,采用氣舉反循環(huán)技術(shù)攜帶泥沙能力強(qiáng),清除效果好,且在施工中,環(huán)空只有循環(huán)液,泥沙經(jīng)由管柱內(nèi)排出井外,確保了施工中的井下安全。該技術(shù)是地?zé)峋S修中清除泥沙非常有效的方法。
地?zé)峋畾馀e反循環(huán)地?zé)峋S修
咸陽海泉灣地?zé)峋ㄐ拢┪挥陉兾魇∠剃柺惺兰o(jì)大道中段,該井建于2006年8月,井深3315.24m,成井后井口涌水,涌水量121.03m3/h,井口水溫100°C。2013年以來,該井反復(fù)出現(xiàn)水溫下降、水量減少、連續(xù)燒壞水泵電機(jī)、直至抽不出地?zé)崴惹闆r。2014年5月咸陽源泉水利工程有限公司對本井600m以上進(jìn)行了鋼絲刷洗井、活塞洗井、空壓機(jī)振蕩洗井、打撈異物、井下電視檢測等修井作業(yè),據(jù)修井資料判斷該井600米以下、濾水管以上井管破損或錯(cuò)斷,導(dǎo)致外部沙石、泥漿涌入,填埋濾水管,對上部形成浮沙層阻隔,致使該井不能取水。
我單位受咸陽海泉灣有限公司委托,對該井進(jìn)行維修。在用3NB/1300泥漿泵正循環(huán)通井至910m時(shí)循環(huán)液漏失,只進(jìn)不出。經(jīng)測井解釋顯示套管在900.85m-901.56m處有40mm寬的條狀破損,管外泥沙由此涌入井內(nèi),井管內(nèi)901.56m以下全為泥沙填埋,致使水井無水。
在用油井水泥堵漏后,采用氣舉反循環(huán)清除井內(nèi)泥沙,氣舉反循環(huán)清沙作業(yè)深度自901.56m至3194.92m,本次施工中運(yùn)用氣舉反循環(huán)超深、超長井段清沙達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。
地?zé)崴畬樱?/p>
該區(qū)域熱儲層段有張家坡組、藍(lán)天灞河組、高陵群組。該井開采層段為高陵群組。
(1)張家坡組熱儲層段:井深1511.6-1892.0m,熱儲層共16層62.1m,單層厚度一般2.5-4.5m,最厚9.8m。
(2)藍(lán)天灞河組熱儲層段:井深1892.0-2796.0m,熱儲層共45層252.1m,單層厚度最大10.9m,一般4.0-9.1m。
(3)高陵群組熱儲層段:井深2796.0-3355.0m,熱儲層共38層173.5m,單層厚度最大9.4米,一般2.6-8.2m。
(1)井架(型號AL125/32,參數(shù)125T);(2)游動滑車/大鉤(型號YC120/DG120,參數(shù)120T);(3)天車(型號TC12-5,主要參數(shù)120T);(4)鉆機(jī)(型號GZ-2600,主要參數(shù)115KN/單繩);(5)空壓機(jī)(型號蚌埠WF—10/60,主要參數(shù)10m3/min.6MPa,150kw);(6)反循環(huán)鉆桿(型號Φ114mm雙壁,主要參數(shù)450米)。
4.1氣舉反循環(huán)工作原理
氣舉反循環(huán)是空壓機(jī)將壓縮空氣通過雙壁氣水龍頭、雙壁主動鉆桿、雙壁鉆桿的內(nèi)管和外管之間的環(huán)狀間隙從混合器處噴入內(nèi)管,形成無數(shù)小氣泡,氣泡一面沿內(nèi)管迅速上升,一面同時(shí)膨脹,從而產(chǎn)生氣舉作用。由于壓縮空氣不斷地進(jìn)入循環(huán)液,在混合器上部形成低比重的氣水混合液,而井中的循環(huán)液比重大,根據(jù)連通器原理,內(nèi)管的氣水混合液在壓差作用下向上流動,把井底的泥沙連續(xù)不斷地帶出地表,排入沉淀池。沉淀后的循環(huán)液再流回井中,經(jīng)井底進(jìn)入鉆桿內(nèi)補(bǔ)充循環(huán)液的空間。
4.2混合器下入深度
理論上按照每1MPa壓力氣舉98m計(jì)算混合器的下入深度。本次施工所用空壓機(jī)額定壓力為6MPa,排氣量為10m3/min,理論上混合器可下至588m,而在實(shí)際工作中,混合器下至330m時(shí),空壓機(jī)出現(xiàn)反復(fù)憋壓,既接完單根空壓機(jī)開始工作,至空壓機(jī)排氣壓力升到4.5MPa時(shí),循環(huán)液從排水口噴射出來,空壓機(jī)工作壓力逐漸降低至1.8MPa,噴射結(jié)束后,壓力又開始升高至4.5MPa再次噴射,如此反復(fù),無法正常建立反循環(huán),經(jīng)多次試驗(yàn),最后確定混合器下入范圍為95米至320.5米。隨著混合器下深的增加,空壓機(jī)輔助工作時(shí)間(表1)加長(接完單根,空壓機(jī)開始啟動到排水口返水):
表1 井身2892.87m時(shí)空壓機(jī)工作時(shí)間
4.3氣舉反循環(huán)施工
在反循環(huán)管線、管柱連接好后距沙面2米時(shí)啟動空壓機(jī),在出水口有穩(wěn)定的循環(huán)液流出時(shí)再下放鉆具,下放速度根據(jù)出水口返出泥沙量而定,如果返出泥沙量太多易堵塞管柱,應(yīng)減緩下放速度,如果返出泥沙量太少或沒有,說明下放速度太慢,影響施工效率。在方鉆桿下放到底后,觀察出水口沒有泥沙時(shí)方能進(jìn)行接單根作業(yè)。施工中如有較大的礫石(或巖屑)流出,應(yīng)延長循環(huán)時(shí)間。反循環(huán)施工撈出大量的礫石,撈出泥沙約53m3。
隨著井深的增加,混合器以下管柱也隨之加長,管柱和鉆頭經(jīng)常堵塞,解堵無效只能起鉆排堵,增加了人工勞動強(qiáng)度和無效的輔助時(shí)間。在對鉆頭經(jīng)過改進(jìn)后,加工了筒裝刮刀鉆頭,在近水口處加開了四個(gè)防堵孔。筒子內(nèi)徑108mm,大于吸程管內(nèi)徑(56mm),泥沙經(jīng)過筒子緩沖后均勻上行,不易堵塞管柱。防堵孔防止了泥沙涌向鉆頭水口而堵塞鉆頭。此鉆頭在使用后至該井清沙結(jié)束未出現(xiàn)管柱和鉆頭堵塞現(xiàn)象。
(1)下鉆或接單根前應(yīng)對雙壁鉆桿密封圈進(jìn)行檢查、更換,清除絲扣污物,內(nèi)管臟物,并涂絲扣油。
(2)在下鉆距井底2m時(shí),先開動空壓機(jī),待排水口出水后再緩慢下放鉆具,以防井底沉積物突然堵塞鉆頭使循環(huán)液停止。
(3)應(yīng)根據(jù)排渣情況,控制鉆具下放速度。
(4)在正常反循環(huán)工作中如遇排水口突然不返水、或時(shí)大時(shí)小、以及間斷返水、空壓機(jī)工作壓力降低、排水口只冒氣不出水的現(xiàn)象時(shí),應(yīng)停機(jī)檢查鉆具,用測量內(nèi)管水位方法判別,如果內(nèi)管與環(huán)空水位連通應(yīng)檢查混合器以上鉆具及氣水籠頭的密封情況,否則檢查混合器以下鉆具及鉆頭是否堵塞,如果堵塞,可將鉆具提離井底上下串動,或向鉆具內(nèi)灌滿水后重新啟動空壓機(jī)解堵,或用泥漿泵正循環(huán)解堵。若處理均無效時(shí),應(yīng)及時(shí)提鉆檢查。
(5)在接單根或起鉆前應(yīng)先待循環(huán)液中泥沙排凈后再??諌簷C(jī)。
運(yùn)用氣舉反循環(huán)清除井下泥沙,克服了傳統(tǒng)正循環(huán)施工泥沙沉淀帶來的卡鉆風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)井下干凈,無泥沙殘留,是地?zé)峋S修中通井、清除泥沙的有效方法。維修3000m以上的地?zé)峋?,如果采用傳統(tǒng)正循環(huán),泥漿泵需配備880kw的動力機(jī),而本次施工所用空壓機(jī)的動力機(jī)為150kw,較之正循環(huán)大大的降低了燃油成本。
在氣舉反循環(huán)施工中,循環(huán)管線的密封是建立反循環(huán)的保證,本次施工用的雙壁鉆桿內(nèi)管是用兩個(gè)O型密封圈密封,每次接單根或起下鉆時(shí)都要仔細(xì)檢查、更換,這就增加了一定的輔助時(shí)間,因此改進(jìn)內(nèi)管密封可以提高氣舉反循環(huán)的效率。
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F407.1[文獻(xiàn)碼]B
1000-405X(2016)-9-4-2
羅輝(1969~),男,副總工程師,探礦工程師,鉆探工程專業(yè),研究方向?yàn)槭豌@井、水文鉆井和固體礦產(chǎn)鉆探等工藝技術(shù)管理。