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地热井钻遇大悬空含水溶洞及灰岩下覆煤系地层施工措施探讨汇报人：2024-01-26

CATALOGUE目录工程地质概况钻井技术难点分析施工措施探讨现场应用实例效果评价与经济效益分析结论与展望

01工程地质概况

区域地质背景地层分布研究区域内地层由老至新依次为基底、盖层和煤系地层，其中盖层主要由灰岩、白云岩等碳酸盐岩组成。地质构造区域内地质构造复杂，断层、褶皱发育，对地热井的钻进和成井质量有较大影响。水文地质条件区域内地下水资源丰富，含水层厚度大，渗透性好，为地热井提供了良好的热源和补给条件。

地热井在钻进过程中，会依次钻遇第四系、新近系、古近系等地层。钻遇地层地层特性复杂地层处理各地层岩性、厚度、物性等方面存在差异，对钻进工艺和护壁措施提出了不同要求。针对破碎带、软硬互层等复杂地层，需采取相应技术措施以确保钻进顺利进行。030201地热井钻遇地层结构

03地层相互作用含水溶洞与灰岩下覆煤系地层之间存在水力联系和相互作用，对地热井的稳定性和产能具有重要影响。01含水溶洞特性溶洞发育规模不等，形态各异，内部填充情况复杂，具有较强的含水性和导水性。02灰岩下覆煤系地层特性煤系地层位于灰岩之下，岩性以泥岩、砂岩为主，夹有煤层或煤线，具有较低的强度和较高的渗透性。含水溶洞与灰岩下覆煤系地层特性

02钻井技术难点分析

漏失与涌水风险溶洞中的水体可能通过钻井液漏失进入井筒，造成钻井液性能下降、井壁失稳等问题；同时，溶洞内的承压水可能引发井喷等安全事故。井壁稳定性问题大悬空含水溶洞的存在使得井壁岩石破碎、易坍塌，导致井壁稳定性差，增加了钻井难度。卡钻与埋钻风险溶洞内的不规则形状和松散物质可能导致钻具卡钻或埋钻，严重影响钻井进度和成本。大悬空含水溶洞对钻井影响

灰岩与煤系地层的压力差异可能导致井筒压力失衡，引发井漏、井喷等事故。地层压力变化煤系地层中富含煤层气，钻井过程中可能出现气侵现象，影响钻井液性能和井筒安全。煤层气侵风险煤系地层松散、易坍塌，可能导致井壁失稳、井径缩小等问题，增加钻井难度和成本。坍塌与缩径问题灰岩下覆煤系地层对钻井影响

123为应对大悬空含水溶洞和灰岩下覆煤系地层的复杂情况，需选择高粘度、高切力的钻井液以提高携岩能力和井壁稳定性。高粘度、高切力钻井液考虑到地层中可能存在的高温和盐类物质对钻井液性能的影响，需选择具有抗高温、抗盐性能的钻井液。抗高温、抗盐性能在满足钻井工程需求的同时，应优先选择环保性能良好的钻井液，减少对环境的污染。环保性能钻井液选择与性能要求

03施工措施探讨

强化钻井液封堵能力通过添加超细碳酸钙、沥青类封堵剂等材料，提高钻井液的封堵能力，有效封闭溶洞和裂缝，防止漏失和坍塌。调整钻井液密度根据地层压力和漏失情况，适时调整钻井液密度，确保井壁稳定和防止井喷。选用高性能水基钻井液针对大悬空含水溶洞和灰岩下覆煤系地层的特性，选用抑制性强、防塌效果好、润滑性能优良的高性能水基钻井液。钻井液体系优化

采用多层套管程序针对复杂地层情况，设计多层套管程序，分别封隔不同压力系统和复杂地层，确保井身结构安全。强化套管抗挤毁能力选用高强度、高抗挤毁能力的套管，同时优化套管扶正器设计，提高套管的居中度和抗挤毁能力。优化井眼轨迹根据地层倾角、走向和断层等因素，优化井眼轨迹设计，减少井眼狗腿度和摩阻，提高钻井效率和安全性。井身结构优化

针对灰岩和煤系地层的可钻性差异，选用适合不同地层的钻头类型，提高钻速和钻头使用寿命。优选钻头类型根据钻头类型、地层特性和井眼轨迹等因素，合理调整钻压和转速，实现高效破岩和井眼清洁。调整钻压和转速在保证携岩效果的前提下，适当控制钻井液排量，减少钻井液对井壁的冲刷和破坏。控制钻井液排量钻井参数优化

04现场应用实例

地质条件分析井身结构设计钻井液技术定向钻井技术实例一：成功穿越大悬空含水溶工前对地质资料进行详细分析，了解溶洞分布、大小、形态及含水情况。针对大悬空含水溶洞，优化井身结构，采用高强度套管和水泥浆体系，确保井壁稳定。选用高密度、高粘度钻井液，增强携岩能力和井壁稳定性，防止井漏和井塌。采用定向钻井技术，精确控制井眼轨迹，避开溶洞危险区域，确保安全穿越。

地质条件分析井身结构设计钻井液技术随钻测井技术实例二：灰岩下覆煤系地层安全钻进灰岩下覆煤系地层存在软硬交错、易塌易漏等问题，需进行详细地质分析。选用抑制性强、防塌效果好的钻井液，控制地层水化膨胀，确保井壁稳定。根据地质条件，设计合理的井身结构，采用技术套管封隔上部复杂地层。利用随钻测井技术实时监测地层变化，及时调整钻井参数和钻井液性能。

针对复杂地层，进行详细的地质条件分析，识别潜在风险。地质条件分析综合处理技术应用钻井液技术井控技术根据地质条件分析结果，综合运用钻井、固井、完井等技术手段，处理复杂地层问题。针对不同地层