摘要
JG-2井是为进一步查明云南思茅盆地勐野井组钾盐资源而布置于景谷凹陷的调查井，地层岩性主要为泥岩、砂岩、泥砾岩和石盐等，在施工中存在井壁坍塌、缩径、钻头泥包、超径、岩心溶蚀、石盐矿层中机械钻速低、砂岩裂缝性漏失等问题。通过使用“无钾镁基饱和盐水钻井液”关键技术、改进钻头结构及使用PDC钻头、采用桥塞堵漏方法，较好地解决了岩心溶蚀、漏失、钻头泥包、钻探效率低等问题，最终完钻井深1829.44 m，完钻口径133 mm，盐层矿心采取率97.38%，取得了优质的钾石盐岩心和钻井质量。其施工技术经验可为以后同类工程提供借鉴。
钾盐矿是被列入我国急缺的矿种之一。云南思茅盆地中唯一的工业钾盐矿床是勐野井组盐
JG-2井设计井深1800 m，最终完钻井深1829.44 m，全井平均岩心采取率97.5%。取全、取准了盐岩矿层顶、底板岩心，在1776.16 m时钻穿勐野井组，顺利完成了施工任务，达到了设计目的，为确立景谷含盐带文卡矿区钾盐成矿模式提供了详细、可靠的基础地质资料。
本文针对JG-2井施工中采用的钻井工艺和可溶性钾盐矿地层钻井液技术进行了分析与总结，重点分析了岩心溶蚀、钻头泥包和机械钻速低、裂缝性漏失等问题产生的原因，对解决上述问题取得的成功经验与方法进行了总结，为类似可溶性钾盐矿地层钻孔施工提供相应的技术参考。
项目区位于思茅凹陷盆地北西端的景谷中生界凹陷盆地内，夹持于澜沧江断裂和无量山-营盘山断裂之间。JG-2井钻遇地层情况如下：
第四系（Q）：0~20.10 m，棕红色、棕黄色风化粘土夹碎石。
白垩系上统曼宽河组（K2mk）：20.10~299.22 m，厚279.10 m，岩性以浅灰紫—灰紫色粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩为主。
勐野井组（K1me）：299.22~1776.16 m，厚1476.94 m，岩性为石盐矿层夹泥质粉砂岩、泥砾岩，粉砂质泥岩。
景星组（K1j）：1776.16~1829.44 m，岩性为棕红色、青灰色泥岩，粉砂质泥岩夹少量白色砂岩。
根据钻井设计参数，考虑钻井目的为钻穿勐野井组可能加深需要，选用HXY-9B型钻机，该钻机在大直径绳索取心工艺及深孔取心钻探中施工有较大的优势和能
依据HXY-9B型钻机安装尺寸与卷杨机提升能力、钻井设计参数，钻塔选择SGXZ-24型。考虑可能钻遇含气层需安装井控设备，采用了规格为12500 mm×12000 mm×2200 mm的井架平台，承载力2000 kN（见
图1 HXY-9B钻机与平台
配套辅助设备为：BW300/16-D型泥浆泵；J1/A-2/E48-90F-3T型振动筛，TGLW350-N型离心机，QJQ200型泥浆清洁器，25
地质设计要求测斜仪器具备防磁干扰，采用了XBY-2GW型无缆陀螺测斜仪，该测斜仪通过测量各测点空间位置获取数据（井斜角、方位角、井深），可使用配套软件计算得出井身轨迹和偏心
井场布置依据地形地貌、工程特点、行业文化、设备运行的要求进行功能区的合理规划，同时满足“绿色勘查”要求。周围设置了封闭的铁皮围栏和铁门、应急出口，井场内设置了防滑、防尘的水泥硬化便道，井场周围设置排水沟做到清污分流。应急池、废液处理池、堆砂坑采取了防渗漏、防污染措施，体现了“绿色勘查、文明施工”精
图2 井场布置情况
井身结构的设计须考虑全井取心，且岩心采取率要求高和岩心直径要求大、满足盐矿层顶板止水质量及物理测井的要求。采取小径取心，大径扩孔下管的结构，严格固井封隔上部复杂地层和盐矿层顶板，在实际钻进过程中依据地层变化进行调整，JG-2井实际井身结构如下：
导管：0~31.05 m，取心口径为152 mm，钻穿第四系松散层，扩孔口径为311 mm，Ø245 mm套管下至31.05 m，目的为封隔地表疏松、垮塌、地表水层，建立井口，固井水泥浆返至地面。
一开：31.05~201.17 m，取心口径为152 mm，本井地质预测100 m前后见盐层，工程设计须在含盐层顶板前30 m下入技术套管固井止水，原设计钻深70 m，实际钻至井深201.17 m，因岩层倾角陡未揭露勐野井组及盐层，考虑施工效率及成本等因素，在获取委托方批准后进行了Ø215.9 mm扩孔、下Ø194 mm套管、固井工作。
二开：201.17~470.67 m，取心口径为152 mm，本开次已进入盐层140.28 m，考虑进入下部钾石盐矿层对钻井液性能维护需求，以及封隔盐层顶板及上部易溶蚀坍塌井段，进行了Ø171 mm扩孔、下Ø146 mm套管（下深468.00 m）、固井工作。
三开：采用Ø133 mm钻头钻至1829.44 m裸眼完钻。完钻井身结构见
| 开序 | 井深/m | 钻头尺寸/mm | 套管尺寸/mm | 套管下入层位 | 套管下深/m | 水泥浆上返情况/m | 完成岩心直径/mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 导管 | 31.05 | 311 | 245 | 曼宽河组 | 31.05 | 地面 | 124 |
| 一开 | 201.17 | 215.9 | 194 | 曼宽河组 | 201.17 | 地面 | 100 |
| 二开 | 470.67 | 171 | 146 | 勐野井组 | 468.00 | 地面 | 100 |
| 三开 | 1829.44 | 133 | 裸眼完井 | / | / | / | 78 |
图3 JG-2井完钻井身结构
导管段井深31.05 m，地层为第四系松散砂粘土，属于“见水即散”的取心困难地层，使用Ø60 mm钻杆+Ø146 mm岩心管+Ø152 mm复合片钻头组合进行无泵反循环钻进，在第四系松散地层达到了98.75%的岩心采取率。钻进至20.65 m时由于司钻操作失误，Ø60 mm钻杆于14.45 m折断，处理中因第四系堆积土层松软，“鱼顶”被挤入井壁而无法锥套事故“落鱼”，通过绕障技
一开地层为曼宽河组粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩，岩石可钻性较好，但研磨性较强，采用S130 mm孕镶金刚石绳索取心钻进，钻具组合为：Ø152 mm钻头（加大钻头直
二开地层为粉砂岩、泥岩、泥砾质石盐岩，采用与一开相同的钻具组合钻进取心至470.67 m，更换Ø171 mm钻头扩孔后下入Ø146 mm技术套管固井，达到了封隔岩盐层顶板及以上含水层目的。本井段是揭露盐岩层顶板重点井段，须做好钻井液性能维护，钻进至330.39 m顺利揭露盐岩层顶板，保证了岩（矿）心采取率及盐矿心质量。钻进至428.29 m石盐岩时，由于纯石盐岩研磨性极弱，孕镶金刚石钻头机械钻速由3.5 m/h下降至1.5 m/h，对钻进效率产生了较大的影响，及时定制了PDC钻头进行后续钻进工作。
三开地层为粉砂岩、泥岩、泥砾岩和石盐岩，互层分布频繁交替出现，采用CHD127金刚石（PDC）绳索取心钻进，钻具组合：Ø133 mm钻头（钻头直径由Ø127 mm加大至Ø133 mm）+Ø133.50 mm扩孔器+Ø119 mm绳索取心钻具+Ø133.50 mm上扶正+Ø119 mm弹卡室（弹卡挡头）+Ø114.5 mm绳索取心钻杆，裸眼完钻，井深1829.44 m。
本井采用绳索取心技术为主的工艺钻进，充分利用了其机械钻速快、辅助时间占比小、岩心采取率高等优
本井钻遇各类岩层互层分布频繁，反复交替出现，对钻进参数的控制带来较大的困难，在岩层倾斜严重时加密测斜，根据监测数据指导钻进参数的控制。
导管段地层为砂、粘土，采用小钻压、低转速，开孔钻具做到“满、刚、长、直”，达到防斜保直效
一开井段使用小钻压防斜，二开、三开上部提速阶段采用正常钻压，三开下部（1200 m以深）适当控制钻压、转速以保证井内安全。
完整、未溶蚀地层（如一开、二开砂岩、粉砂岩、盐岩）尽量开高转速；钻进裂隙破碎地层、软硬互层及产状陡倾易斜地层时（如二、三开泥砾岩、粉砂岩、盐岩）适当控制转速；在软泥岩层中钻进适当限制转速。
绳索取心工艺钻进环空小易产生高泵压，造成井壁被冲刷而不稳定，对泵量存在较大的限
钻进参数使用情况见
| 开序 | 钻头 | 取心工艺 | 钻进参数 | 上返流速/(m· | 钻井液密度/ (g·c | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 直径/mm | 类型 | 钻压/kN | 转速/(r·mi | 排量/(L·mi | 泵压/MPa | ||||
| 导管 | 152 | 复合片 | 单管无泵反循环 | 3~5 | 119 | ||||
| 一开 | 152 | 金刚石 | 绳索取心 | 6~7 | 240 | 155~190 | 1.5~2.0 | 0.53~0.65 | 1.05~1.32 |
| 二开 | 152 | 金刚石 | 绳索取心 | 14~16 | 240~484 | 155~190 | 1.5~2.5 | 0.53~0.65 | 1.30~1.32 |
| 三开 | 133 | 金刚石 | 绳索取心 | 12~15 | 240~338 | 155~300 | 2.5~3.5 | 0.72~1.12 | 1.33~1.37 |
| PDC | 绳索取心 | 11~13 | 119~338 | 155~300 | 2.5~3.5 | 0.72~1.12 | 1.33~1.37 | ||
钾盐矿为典型的水溶性地层，具有易溶解、溶蚀特性，钻井液的选择是决定钾盐矿钻进取心质量好坏的关键，钾盐矿取心效果较好的为油基钻井液、饱和氯化镁盐水钻井
钻井液配方：45%镁盐卤水1 m³+0.5%LBM+0.5%抑溶剂+1%增粘剂GTQ+1%接枝淀粉GSTP+5%降滤失剂GPNA+0.2%包被剂GBBJ+0.4%磺化沥青+0.1%有机硅抑制剂GSY-
性能指标：密度1.30~1.36 g/cm³，粘度34~43 s，失水量6~9 mL/30 min，pH值6~7，动切力6~8 Pa，静切力0.5~2.5 Pa。
一开前期采用高分子聚合物钻井液钻进取心，至66.40 m出现石膏脉盐层标志时更换为“无钾镁基饱和盐水钻井液”。对钾盐矿岩心的保护和井壁稳定起到了至关重要的作用，在470.67 m以深长裸眼钻进中，井壁无明显坍塌、溶蚀扩径情况发生，完钻物探测井平均井径扩大率为12.2%，符合设计要求。
镁基饱和盐水钻井液的无固相特点使其具有良好的流变性能，可满足绳索取心小环空钻进的大排量循环排屑要求，充分发挥了金刚石绳索取心采心率高的优势。在330.39 m时顺利取到盐岩层顶板岩心，后续施工中取出完整石盐、钾石盐矿心，其表面光滑，未发生溶蚀（见
图4 完整石盐岩（矿）心
（1）428.29 m后石盐岩、砂岩、泥岩及泥砾岩互层分布频繁交替出现，由于纯石盐岩研磨性极弱和特殊粒晶结构的原因，孕镶金刚石钻头钻遇石盐岩时机械钻速严重下降（由砂岩地层的3.5 m/h降至1.5 m/h），在定制使用了八刀翼双错齿PDC钻头后机械钻速提高至3.0 m/h（见
图5 绳索取心金刚石钻头与PDC钻头
通过对孕镶金刚石钻头与PDC钻头钻进效果比对分析，在岩层厚薄不一、互层分布频繁交替出现，无法准确预测地层岩性厚度时，应当考虑孕镶金刚石钻头具有适应性强、取心质量好的优点。在Ø133 mm孕镶金刚石钻头结构基础上改进为宽水口、大斜齿结构（见
（2）在泥岩、泥砾岩井段钻进，泥岩岩屑产生水化膨胀粘附于钻头与卡簧，导致钻头与卡簧泥
（3）石盐岩层钻进中，因温差变化导致盐析重结晶产生了粗颗粒盐屑沉
（4）在1715.04、1736.15、1759.04 m泥质粉砂岩井段发生了严重的失返性井漏，漏失量最大达7
图6 井漏岩心图片
完钻井深1829.44 m，获取岩（矿）心长1784.02 mm，平均岩心采取率97.51%；完钻口径133 mm，岩心直径≥78 mm；完钻井斜误差4.19°，井深校正误差0.06 m，井身轨迹向南偏移-21.42 m；二开井径扩大率14.03%，三开井径平均扩大率12.2%。全部满足设计要求。
地质设计完钻层位是扒沙河组，钻进中未见扒沙河组，实际完钻层位为景星组（K1j）（钻入53.28 m未钻穿），岩性为粉砂质泥岩夹少量白色砂岩、棕红色构造角砾岩。井深1348.07 m时钻穿含盐层底板，盐矿层平均采取率97.25%，采取了优质的盐层岩心，井深1776.16 m时钻穿勐野井组（K1me）目的层，设计目的与各项指标均优质完成。
JG-2井在钾盐矿地质调查取心方面取得了一定的经验，但仍然存在以下问题与不足之处需要改进。
（1）第四系采用无泵反循环钻进取心，达到了较好的岩心采取率，但钻时较慢、回次数量多、井内安全系数低，占用较多起下钻、出心辅助时间，今后类似钻孔在第四系松散土层无矿情况下可考虑降低采取率要求或分段满足采取率的设计。
（2）一、二开井段逐级扩孔占用时间较多，应根据钻井情况及时调整钻井设计口径、结构。
（3）石盐岩与砂岩、泥岩、泥砾岩互层频繁交替出现、层厚小，给钻头的选择带来较大的困难，频繁更换钻头严重影响了施工进度。应结合绳索取心工艺、借鉴石油系统PDC钻头经验，提前储备多种齿型、水口及相应胎体的钻头，以应对此类地层。
（4）绳索取心钻杆接头壁厚小，在强研磨性（砂、粉砂岩）地层磨损较快，需经常提钻检查、更换，增加了较多的辅助时间与施工成本。在钻头外径、环空增大情况下，可考虑适当增大钻杆接头外径以延长其使用寿命。
参考文献
苗忠英，郑绵平，娄鹏程，等.云南思茅盆地钾盐矿床的深源浅储成因模式——来自于Sr同位素的证据［J］.中国地质，2022，49（6）：1923-1935. [百度学术]
岳维好，高建国，李云灿，等.云南省勐野井式钾盐矿找矿模型及预测［J］.地质与勘探，2011，47（5）：809-822. [百度学术]
栾国栋，山东莱州吴一村ZK01科学钻孔钻探施工技术［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2018，45（4）：36-39，45. [百度学术]
吕利强.滇西南钾盐调查MK-3大口径超深井绳索取心钻进工艺［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2020，47（3）：53-58 [百度学术]
周策，刘一民，罗光强，等.存储式光纤陀螺测斜探管研制［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2018，45（10）：147-159. [百度学术]
易强忠，郎学伟，周兴华，等.云南金平长安金矿大倾角钻孔绳索取心施工技术［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2019，46（4）：48-55. [百度学术]
岳永东，谭春亮，宋殿兰，等.基于绿色勘查的浅钻技术在浅覆盖区填图中的应用研究［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2018，45（12）：5-11. [百度学术]
王林钢，潘垚，所建成，等.山东莱州西岭勘查区ZK88-19深孔同径造斜绕障工艺［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2020，47（12）：55-59. [百度学术]
朱恒银，王强，张正，等.大直径加重管绳索取心技术在页岩气勘探中的应用研究［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2016，43（10）：160-164. [百度学术]
李宽，李鑫淼，韩丽丽，等.绳索取心钻杆内壁结垢成因与预防及清理装置的研发［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2019，46（2）：60-64. [百度学术]
李正前，房勇，陈孝红，等.沅麻盆地页岩气地质调查湘桃地1井钻井技术及井下复杂处理［J］.钻探工程，2022，49（5）：48-56. [百度学术]
康鑫，李生海，刘晓阳，等.河元背地区绳索取心钻进泵压计算模型的建立与应用［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2016，43（2）：28-31. [百度学术]
熊正强，陶士先，李艳宁，等.国内外冲洗液技术研究与应用进展［J］.探矿工程（岩土钻掘工程）， 2016，43（5）：6-12. [百度学术]
蔡晓文，李晓东，牛彦杰，等.甘肃山丹花草滩煤矿扩大区煤炭详查钻井液工艺及应用［J］.钻探工程，2020，47（11）：56-60. [百度学术]
赵亮，汪程林，等.页岩气地质调查皖地1井施工工艺［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2019，46（4）：42-47. [百度学术]
胡晨，闫家，张恒春，等.泥页岩地层绳索取心钻进钻头应用及优化设计研究［J］.钻探工程，2021，48（12）：65-71. [百度学术]
邝光升，孙宇，杨建军，等.云阳黄岭岩盐矿ZK0001深孔取心技术［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2018，45（3）：53-56，61. [百度学术]
李岩、郭军、王文彬，等.滇东地区页岩气调查云宣地1井钻探施工难点及对策［J］.钻探工程，2021，48（8）：12-18. [百度学术]
易强忠，李绍河，盖海涛，等.Aus-Plug堵漏剂在金厂河等矿区绳索取心钻孔漏失中的应用［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2015，42（11）：20-24，30. [百度学术]
刘祥，兰沁，许飞，等.西藏罗布莎铬铁矿区高海拔巨厚覆盖层钻探技术［J］.钻探工程，2022，48（6）：49-56. [百度学术]
