冀中坳陷区域JZ04井钻井工程设计

收 稿 日 期 ：2 02 0 - 08-2 7 ；修 回 日 期 ：2 02 1 -04-2 1
：10.12143/j.ztgc.2021.07.013
DOI
基 金 项 目 ：国 家 重 点 研 发 计 划 课 题“ 煤 层 瓦 斯 赋 存 参 数 的 地 面 准 确 测 定 技 术 及 装 备 ”（编 号 ：2018Y F C 0808001）；中 国 地 质 调 查 局 地 质 调 查 项 目
Drilling design of Well JZ04 in the Jizhong depression region
WU Xiaolong，DU Yaosen，WANG Qingxiao (Institute of Exploration Techniques, CAGS ，Langfang Hebei 065000, China) ：Well JZ04 is a geothermal exploration well in Jizhong depression. As the region’s deepest geothermal Abstract exploration well，its drilling design is mainly based on its geological design，adjacent well stratigraphic data and related geophysical data. The detailed design of the well hole structure is conducted through analysis of the regional geological data，with design and selection of the drilling equipment，the drilling stem，the drilling fluid system，the cementing method，well control device and so on. The relevant measures and operation requirements are put forward for reservoir protection. Considering high risk in later drilling operations due to great well depth，complex strata，and compromised accuracy of formation data，the drilling difficulties and the corresponding solutions are given in the design. The design can provide some guide for later drilling operations；hence support for drilling smoothly to the target layer to complete the drilling task. Key words：geothermal well; drilling design; reservoir protection; Jizhong depression
低 凸 起 中 南 部 碳 酸 盐 岩 储 层 分 布 特 征 ，提 供 实 钻 数据。
2 钻遇地层预测 JZ04 井 工 作 区 位 于 冀 中 坳 陷 中 部 ，处 于 高 阳 低
凸 起 上 ，高 阳 低 凸 起 西 靠 保 定 坳 陷 ，北 接 牛 驼 镇 凸 起 ，东 邻 蠡 县 斜 坡 ，东 南 面 深 泽 低 凸 起 、深 县 凹 陷 、无 极 藁 城 低 凸 起 接 壤 ，是 保 定 凹 陷 和 蠡 县 斜 坡 之 间 的 北 北 东 向 条 形 低 凸 起 ，凸 起 基 底 构 造 走 向 北 北 东 ，倾 向 西 北 ，由 元 古 宇 、古 生 界 地 层 组 成 。
第 48 卷第 7 期 2021 年 7 月
钻探工程 Drilling Engineering
Vol. 48 No. 7 Jul. 2021：84-90
冀中坳陷区域 JZ04 井钻井工程设计
伍晓龙，杜垚森，王庆晓
（中国地质科学院勘探技术研究所，河北 廊坊 065000）
摘 要 ：JZ04 井 是 冀 中 坳 陷 区 域 施 工 的 一 口 地 热 勘 探 井 。 作 为 该 区 域 最 深 的 一 口 地 热 勘 探 井 ，本 井 在 钻 井 工 程 设 计 过程中主要根据 JZ04 井地质设计、邻井地层资料和相关物探资料等，设计中通过分析该区域地质资料，对该井的井 身 结 构 进 行 详 细 设 计 ，对 施 工 设 备 配 置 、钻 具 组 合 、钻 井 液 体 系 、固 井 方 式 、井 控 装 置 等 进 行 设 计 和 选 用 ；在 储 层 保 护 方 面 提 出 相 应 措 施 和 操 作 要 求 ；考 虑 本 井 设 计 深 度 大 ，所 钻 地 层 较 复 杂 ，加 之 地 层 资 料 准 确 性 欠 佳 ，会 导 致 后 期 施 工 风 险 较 大 ，为 此 ，设 计 中 对 本 井 施 工 难 点 做 出 提 示 和 相 应 解 决 措 施 。 在 后 续 项 目 施 工 过 程 中 ，本 设 计 可 以 对 工 程 施 工 提 供 一 定 的 指 导 方 向 ，为 下 步 顺 利 钻 至 目 的 层 ，完 成 钻 探 任 务 提 供 了 有 力 保 障 。 关 键 词 ：地 热 井 ；钻 井 工 程 设 计 ；储 层 保 护 ；冀 中 坳 陷 中图分类号：P634 文献标识码：B 文章编号：2096-9686（2021）07-0084-07

深 部 碳 酸 盐 岩 热 储 层 的 结 构 特 征 ，查 明 地 热 流 体 的 水 热 循 环 条 件 ，明 确 深 部 地 热 成 因 机 制 ；开 展 深 部 碳酸盐岩热储改造与地热资源开发利用相关技术 研 究 ，实 现 深 部 碳 酸 盐 岩 热 储 资 源 量 的 分 层 评 价 ， 形成沉积盆地区深部碳酸盐热储勘查开发技术支 撑 体 系 ，为 冀 中 坳 陷 区 深 部 碳 酸 盐 岩 热 储 地 热 资 源
“ 冀 中 坳 陷 深 部 碳 酸 盐 岩 热 储 调 查 评 价（中 国 地 质 科 学 院 勘 探 技 术 研 究 所）”（编 号 ：D D 20201103）
作者简介：伍晓龙，男，汉族，1987 年生，工程师，机械设计制造及其自动化专业，主要从事钻探设备设计制造及国家地质勘探科研项目研发工
作，河北省廊坊市金光道 77 号，wxl1987516@。
二 开 钻 透 古 近 系 地 层 ，钻 进 至 孔 店 组 底 部 ，约 钻 进 1700 m。采用 Ø311.2 mm 钻头钻至井深约 3100
明化镇组
新近系 馆陶组 新生界
东营-沙河街组 古近系
孔店组
元古宇 蓟县系 雾迷山组
Table 1 Predicted formation at Well JZ04
代号 Q
设计分层 底深/m 厚度/m
岩性特征
430
430 灰黄、黄棕、棕黄和棕红色亚砂土、亚粘土、粘土以及灰黄和
灰白色砂层
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Ed-Es Ek Jxw
1000 浅棕色、棕红色、紫色泥岩夹灰色、灰白色砂岩，下部为含砾 砂岩
200 灰白色、浅灰色、浅棕色砂岩与紫红色、暗紫红色泥岩互层， 下 部 为 砂 岩 、含 砾 砂 岩 、砾 岩 、白 云 质 泥 灰 岩 夹 薄 层 泥 岩
900 大套灰白色、浅灰色白云岩为主，中下部为紫红色、肉红色、 （未穿） 灰黄色硅质云岩及硅质岩
3 钻井工程设计 3.1 井身结构设计
根据本项目地质设计中地层分层及分组段岩性 简 述 ，结 合 周 边 临 井 资 料 ，JZ04 井 设 计 为 ［1-4］ 三 开 结 构（见图 1），为了确保施工顺利钻至目的层 ，完成施 工 任 务 ，防 止 因 井 内 事 故 或 者 其 他 地 层 因 素 导 致 施 工困难，又设计了备用的四开井身结构（见图 2）。
1400 1900
2900 3100 4000
1070 土黄色、棕黄色、棕红色砂质泥岩和灰白色、浅灰色砂岩为 主 ，局 部 夹 灰 绿 色 泥 岩 及 钙 质 团 块
500 上部为紫红色泥岩、灰绿色砂质泥岩与灰白色、浅灰色粉砂 岩 呈 互 层 交 互 层 出 现 ，下 部 以 紫 红 色 泥 岩 、砂 质 泥 岩 ，灰 白 色 含 砾 粉 砂 岩 为 主 ，夹 灰 绿 色 薄 层 粉 砂 岩 、含 砾 粗 砂 岩
井身结构设计说明： 开孔段采用 Ø660 mm 刮刀钻头钻进 50~80 m，
下 入 Ø508 mm 表 层 套 管 ，采 用 水 泥 固 井 ，固 井 水 泥 上 返 至 井 口 ，主 要 用 来 封 隔 第 四 系 表 层 粘 土 层 ，建 立 井 口 ，确 保 井 壁 稳 定 。
一 开 钻 透 第 四 系 、新 近 系 地 层 ，进 入 古 近 系 沙 河 街组，约 1400 m。采用 Ø444.5 mm 钻头钻至井深约 1400 m（进 入 沙 河 街 组），下 Ø339.7 mm 套 管 ，封 隔 表 层 松 软 、易 垮 塌 地 层 ，满 足 下 入 水 泵 、保 护 地 表 水 及井控装置安装的要求。
2021，48（7）：84-90.
第 48 卷第 7 期
伍晓龙等：冀中坳陷区域 JZ04 井钻井工程设计
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开 发 利 用 提 供 示 范 ，助 力 实 现 我 国 北 方 地 区 冬 季 清 洁供暖规划目标。
JZ04 井 是 中 国 地 质 科 学 院 勘 探 技 术 研 究 所 承 担 的 地 调 项 目“ 冀 中 坳 陷 深 部 碳 酸 盐 岩 热 储 调 查 评 价 ”在 冀 中 坳 陷 区 域 中 部 施 工 的 一 口 地 热 勘 探 井 。 该 井 位 于 河 北 省 保 定 市 博 野 县 城 东 北 部 ，设 计 井 深 4000 m，直 井 ，目 的 层 为 蓟 县 系 雾 迷 山 组 。 主 要 钻 井 目 的 为 揭 穿 高 阳 低 凸 起 中 南 部 新 生 界 地 层 ，揭 露 中 - 新 元 古 界 碳 酸 盐 岩 地 层 ，获 取 深 部 热 储 层 厚 度 、 温 度 、岩 性 、渗 透 性 、出 水 量 等 参 数 ，为 深 部 地 热 资 源 评 价 工 作 提 供 基 础 资 料 ，为 查 明 博 野 潜 山 区 碳 酸 盐 岩 地 层 分 布 情 况 及 高 阳 - 博 野 断 裂 空 间 展 布 ，结 合 安 国 、蠡 县 等 地 区 的 碳 酸 盐 岩 地 热 井 数 据 ，研 究 高 阳
1 概况 为紧密结合京津冀一体化经济社会发展需求，
以 缓 解 大 气 污 染 现 状 、实 现 节 能 减 排 为 目 标 ，面 向 宏 观 决 策 与 工 程 应 用 需 求 ，为 京 津 冀 地 区 冬 季 供 暖 提 供 清 洁 能 源 支 撑 ，中 国 地 质 调 查 局 在 冀 中 坳 陷 地 区 开 展 了 深 部 碳 酸 盐 岩 热 储 调 查 评 价 ，探 测 该 区 域
本井综合区域资料与周边地区钻井录井岩屑及 物 探 测 井 资 料 ，根 据 博 野 县 境 内 揭 露 碳 酸 盐 岩 地 层 深 钻 钻 遇 地 层 情 况 ，结 合 区 域 物 探 成 果 ，推 测 出 JZ04 井钻遇地层（自上而下）见表 1。
表
井钻遇地层预测
1 JZ04
地层
界（宇） 系
组
第四系
引用格式：伍晓龙，杜垚森，王庆晓 . 冀中坳陷区域 JZ04 井钻井工程设计［J］. 钻探工程，2021，48（7）：84-90.
WU Xiaolong，DU Yaosen，WANG Qingxiao. Drilling design of Well JZ04 in the Jizhong depression region［J］. Drilling Engineering，