汶川地震断裂带科学钻探取心钻进岩心堵塞机理分析.pdf

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1、2013年第4O卷第7期探矿工程(岩土钻掘工程)65汶川地震断裂带科学钻探取心钻进岩心堵塞机理分析庄生明，罗光强，张伟(中国地质科学院探矿工艺研究所，四川成都611734)摘要：对汶川地震断裂带科学钻探4号孑L(WFSD一4)钻探现场半合管取心钻进岩心堵塞的机理进行了分析，总结出了4类岩心堵塞的形式，对每一类岩心堵塞形式给出了减轻岩心堵塞的技术措施建议。关键词：地震科学钻探；取心钻进；破碎地层；岩心堵塞；机理；汶川地震断裂带科学钻探中图分类号：P634．5文献标识码：A文章编号：1672—7428(2013)07—006

2、5—04AnalysisO0CoreBlockageMechanismintheCoreDrillingOperationofWenchuanEarthquakeFaultScientificDrillingProject／ZHUANGSheng—ming，LUOGuang—qiang，ZHANGWei(InstituteofExplorationTechnology，CAGS，ChengduSichuan611734，China)Abstract：Bytheanalysisoncoreblockagemechanism

3、withsplitcorebarrelforthecotingoperationoftheboreholeNo．4ofWenchuanEarthquakeFaultScientificDrillingProject，thepapersummarized4coreblockageforms．Sometechnicalmeasurestoreducecoreblockagearesuggestedforeachtypeofthecoreblockageform．Keywords：ea~hquakescientificdril

4、ling；cotingdrilling；brokenformation；coreblockage；mechanism；Wenchuanearth-quakefaultscientifiCdrilling1概述图中F．为上部岩心重力沿岩心轴线的分力，为破碎地层取心钻进技术，一直是钻探领域的技下部岩心沿轴线的支撑力，岩心很短，则近似有关系术难题。汶川地震断裂带科学钻探工程在地震断裂F：Fdh；岩心自重W=pgV=pgsx=(,rr／4)pgd；摩带上采取原状岩心，其难度更是不言而喻。汶川地擦力f=ixF。其中P为岩石的密度，

5、d为岩心直径，震断裂带科学钻探4号孔(WFSD一4)采用螺杆马O／为岩心倾角(即钻孔倾角)，为岩心与岩心管之达+液动锤+半合管取心钻进工艺，利用半合管取间的摩擦系数。心最大限度地保证了岩心的原状性，但是由于在破碎地层取心，堵心问题成为最突出的问题。堵心导致回次进尺短，深孔取心钻进，辅助作业时间较长，短的回次进尺极大的降低了钻进效率，同时堵心还可能带来憋泵和半合管胀管等问题，严重的形成双管双动，导致岩心的磨蚀。2岩心进入半合管受力分析进入岩心管的岩心要受到各种力的作用，岩心的不同部位受力状况不一样，岩心的受力对岩心的继续进

6、入具有影响作用，可能造成岩心堵塞，因此有必要对岩心进人内管的受力及其影响因素进行分图1岩心受力分析析。如图1所示：沿岩心轴向为轴，径向为Y轴建轴方向：立坐标系。取岩心柱长度为f，在岩心柱任意位置取F=Wcosa+_厂(1)一小段dx(0<

7、岩土工程专业，从事地质钻探方面的工作，四川省成都市郫县现代工业港(北区)港华路139号，370488748@qq．con。探矿工程(岩土钻掘工程)2013年第4O卷第7期式(1)、式(2)联立求解得到：的大小。这说明岩心进入岩心管，可以通过调整半{FN：=(耵~／4)pgd2xsi。n。ot+c3言喜蔷向的摩擦阻力，仅F即为仅考虑自重作用的岩心受到的径向力，F为岩心受到的轴向力，即必须要克服岩心的轴向3岩心堵塞机理分析力，才能使岩心顺利进入岩心管。随着岩心长度岩心进入岩心管，首先需要克服本身自重以及的增加，F逐渐增加，这

8、意味着岩心下部的阻力大岩心管内壁对岩心的摩擦阻力，才能顺利通过卡簧于上部的阻力，同时也说明岩心轴向力最大受力点座。WFSD一4孔现场取心钻进个别回次进尺短、岩为岩心柱底端，即发生堵心的位置。心采取率低多伴随堵心、半合管胀管现象，堵心极易当P=2．35、d=94mm、=30。、肛=0．5时，与引起取心内外管双管双动，甚