摘要：在多层水文地质钻孔成井工程当中，封隔注浆分层技术是一种新工艺。传统分层成井技术耗费时间比较长，并且止水效果不佳，极易导致钻孔结构不稳定，增加地层分层成井难度，容易爆发钻孔事故。此次研究主要是探讨分析封隔注浆分层成井技术的应用，希望能够对相关人员起到参考性价值。
关键词：封隔注浆分层成井技术；应用
通过分层水文地质孔可以有效调查水文地质情况，利用分层抽水试验，能够明确不同深度地质水文特征，能够单独研究含水层，还能够对地下水资源进行正确评估。长期以来，地质工程人员所应用的水文地质孔成井方法主要为黏土球止水和膨胀橡胶止水，起到一定的止水效果。然而上述措施成本比较高，承压性能低，且无法稳定止水效果，不能应用到永久性止水处理当中。此次研究主要是分析封隔注浆分层成井技术的原理和工艺流程，并且开展水泥浆性能测试试验，分析该项技术所获得的水文地质参数，深入分析和研究分层注浆分层技术的优势。
1、技术原理分析
1.1成井原理
随着油田开发规模的持续扩大，油气开采开始逐渐深入低压低渗地层，位于封隔不同的层面，开展压裂和分层开展施工，相应出现了地层封隔注水泥技术。该项技术是一种原创性技术，施工成本比较低，能够提升工作效率，并且具备可靠的止水效果，能够应用到不稳定地层管井分层成井施工当中。
1.2工艺流程
在多层水文地质钻孔成井工程当中，封隔注浆分层技术是一种新工艺，核心工艺在于检测封隔注水、注浆窗口位置以及管内注水保压。在施工过程中主要应用到泥浆搅拌机、封隔器以及泥浆泵，所应用的核心设备为扩张式封隔器，该设备得启封介质为高压氮气，封隔时间比较长，且膨胀作用力明显，可以有效应用到松散地层管井封隔当中。
1.3测量结果准确性高
在测量粘土球回填高度时，主要采用止水测绳进行。当测量结果不准确时，会极大影响分层成井质量。通过应用封隔注浆分层成井技术，在测量前只需要对珠江窗口与注浆管对应关系进行检查，并且采用丈量井管、物探测井以及注浆导管等方式明确，以此确保测量结果的准确性。
1.4施工效率高
在正常工矿下，粘土球止水单层施工时间超过16小时，由于受到石料投放速度，钻孔深度以及钻孔事故等因素影响，也相应延长施工时间。通过应用封隔注浆分层成井技术，不会受到多种因素影响，且施工时间在4小时左右，施工效率和安全性比较高。
2、水泥浆初凝时间测定试验
由于本文所研究的技术属于原创性技术，无经验可借鉴，需要通过大量试验获得数据支撑，并应用到实际工程中。通过试验能够明确水泥浆初凝时间，还能够卸载封隔器负荷，避免钻机凝固到井内，从而导致钻孔安全事故。此外，还可以延长封隔时间，确保水泥将进入到深底层，避免水泥浆进入到孔内。通过大量试验能够获得水泥添加剂、水灰比以及搅拌时间的优化比例，为技术的实际应用提供理论支持。
通过极差分析法计算和分析正交实验结果，并且对相应试验指标进行计算，判断和评估因素的主次优化组合。按照正交试验结果能够看出，极差水泥种类大于水灰比大于搅拌时间大于添加剂使用量。所以影响水泥初凝时间的主次顺序主要为水泥种类、水灰比、搅拌时间和添加剂用量，水灰比控制为0.44，搅拌时间控制为20分钟，水泥添加剂使用量为3%。通过优化配方搅拌水泥浆，初凝时间达到3.5小时，能够为封隔注浆分层技术的实际应用起到重要的参考价值。
3、应用实例分析
3.1案例背景分析
此次所试验的地区地层颗粒比较细，地下水类型为承压水和潜水，为多层结构含水层。前期实施分层水文地质孔期间，孔内坍塌测量回填位置不准确，从而导致事故发生率较高。后期工作区域为细颗粒地层，孔内不稳定，分层成井期间会发生孔内事故，所以无法应用传统分层成井技术进行施工。通过对现有技术进行优化改进，联合封隔器设备，合理应用封隔注浆分层成井技术。
3.2钻孔概况分析
钻孔研性特征主要为粉质粘土、粉细沙和沙粒石，成井深度设计为263.4米，贯穿第4系地层，钻孔共包括三层止水位置设计在113.1米至125.1米之间。由于钻孔地层颗粒比较细，并且具有多个止水层，所以需要应用封隔注浆分层成井技术。
按照地区钻孔成井结构能够看出，所需注浆量少于设计注浆量，能够满足成井注浆要求。按照场景结束后，物探测井结果能够看出，止水的位置比较靠下，水泥浆位移位置不属于均匀分布状态。通过分析水泥浆运移规律，可以合理选择注浆窗口位置。
3.3分层抽水试验
在完成钻孔分层成井之后，通过应用封隔器分层抽水系统，可以开展封隔分层抽水试验。
3.4数据分析
按照水文地质施工的相关要求，联合钻孔富水性情况，对水文地质孔进行抽水试验。从小流量至大流量进行三个落程，利用变频控制柜调节流量大小，如表1和表2所示。
表1 钻孔分层抽水试验数据
表2钻孔各层离子浓度和总溶解固体量
按照上述结果能够看出，钻孔上部分含水层具有较强的富水性，明显高于中下部含水。钻孔上部含水层的总溶解固体量高，中部含水层总溶解固体量最低，下部含水量总溶解固体量高于中部含水量。
通过对上述数据进行分析可以看出，不同含水层水文地质参数和水质类别存在差异性，提示应用封隔注浆分层成井技术的可靠性和安全性比较高，并且具备良好的止水效果。
4、结束语
综上所述，封隔注浆分层成井技术可以优化传统成井工艺流程，能够降低钻孔分层事故发生率，加大分层成井深度，能够为钻孔结构不稳定地层分层成井起到一定的参考性价值。应用封隔注浆分层成井技术时，止水段在注浆窗口位置的分布不均匀，比较靠近注浆窗口下部，能够合理选择止水厚度薄地层分层成井。在对zone孔分层抽水试验、水质化验数据进行比较分析，结果显示，不同含水层，水文地质参数和水文类型之间存在差异性，提示应用封隔注浆分层成井技术具备可行性，可以提升止水效果，可以推广应用。
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论文作者:陈奕斐
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/14
标签：钻孔论文; 注浆论文; 技术论文; 水文地质论文; 地层论文; 含水层论文; 水泥浆论文; 《基层建设》2019年第21期论文;