探讨深孔坍塌缩径地层绳索取芯钻进的技术实践

《探讨深孔坍塌缩径地层绳索取芯钻进的技术实践》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、探讨深孔坍塌缩径地层绳索取芯钻进的技术实践江丙煤田地质局二二三地质队江丙省鹰潭市335000【摘要】在能源需求日益增长的今天，矿产资源的开发也愈加深入。作为能源开釆的重要一环，钻探技术的好坏会对整个钻探项目带来直接影响，因此要引以为重。木文就对深孔坍塌缩径地层进行重点研究，并采取相应技术措施，使绳索取芯钻进正常进行，并对其技术实践的操作性及指导意义进行分析。【关键词】钻探技术；深孔坍塌；绳索取芯钻进1.工程实例某矿区一矿段进行钻探施工，该矿区大部为深孔。矿区岩石的主要成分伍括斜长岩、橄辉岩、纯橄岩及

2、各种辉长岩等，岩石可钻性7〜9级，部分10〜11级;结合此前的钻探情况，项目工程部决定：尽可能延伸HQ口径深孔部分，为遇见更深部破碎带创造条件。该矿段施工是钻进坍塌缩径地层的成功典范，其设计孔深1500m,设计倾角90°,实际终孔孔深1719.07m。2.深孔岩芯钻探概述我们常说的深孔岩芯钻探，主要是指孔深在1000〜3000m的小口径岩芯钻探，在钻探工程中，绳索取芯技术已经得到广泛运用/j、U径深孔钻探取芯技术大大提高了钻探的效率和质量。除此之外，在我国，最优化钻探技术还处于实验室阶段，尚

3、未投入实践应用;孔底动力头连续取芯钻探技术的应用也并不广泛，绳索取芯钻探工艺技术是国内深孔小U径岩芯钻探的关键技术，施工以现场经验为主。下面主要探讨深孔绳索取芯钻进在坍塌缩径地层的应用。3.深孔绳索取芯钻进的特点通过近些年对深孔绳索取芯钻进技术的应用实践，总结出其如下特点:①孔壁与钻杆环状间隙小，冲洗液上返阻力大，泵压高。②钻杆柱在孔内受力复杂。③深孔地层压力平衡问题。以上都是绳索取芯钻进技术在深孔复杂地层应用中特点的集中体现，其中最难的是坍塌缩径地层的绳索取芯钻进。1.坍塌缩径地层的成因坍塌缩径地

4、层，是指钻孔孔壁容易坍塌或产生膨胀缩径的地层。一般来说，这类岩层的强度与硬度都较低，其弹塑性往往呈极低或极高两种极端状态,岩层多伴随水溶、水化、水蚀等特性。此类岩层的形成，多是受内、外动力地质作用造成的，如形成过程中的挤压、风化、溶蚀、沉积等，导致地基松散层、断层、破碎带、孔隙、裂隙、溶隙等环境的形成。当钻孔进入后，岩层受力状态发生改变，由三维受力变为一维受力，岩层自身特性，加上钻柱扰动、冲洗液冲刷等作用影响，使钻孔孔壁呈不稳定状态，导致地层或坍塌或缩径或兼奋情况的出现。那么，总的来说，孔壁坍塌缩径

5、产生的原因及艽作用机理主要有以下三方面因素：1）地质因素：除了地层自身自重应力外，还承受着多种内外动力地质作用，包括构造应力、上覆附加应力、空隙毛细水压力、承压水压力、岩层层理、岩层松散破碎胶结成分无或少、受水蚀、水化、水溶作用岩层呈高粘性等。2）工程因素：包括起钻抽吸作用、下钻液动压力作用、钻进泵压作用、冲洗液对孔壁的冲刷及侧压力，钻杆的碰撞等。3）物理化学因素：湿陷性黄土、粘土质等在岩层中所占含量重，而这类土质遇水膨胀缩径;具冇水溶性、水敏性、水蚀性等地层遇水膨胀缩径，或经水长吋间浸泡后岩层强度

6、大大削弱，受钻柱扰动影响发生坍塌;冲洗液及部分矿物质对岩层会产生化学作用，如矿石中存在的硫化物，受地下水位的升降及浸蚀影响，使岩石强度降低，脆性增强。2.深孔坍塌缩径地层绳索取芯钻进的应对措施在深孔绳索取芯钻进施工过程中，当钻柱钻进坍塌缩径地层时，受高泵压、大阻力影响，地层或缩径，或坍塌包钻，或坍塌缩径二者共存。根据深孔绳索取芯钻进工艺特点，深孔钻柱受力较为复杂，钻柱挠度大，回转扭矩传递慢，因此深孔孔壁发生坍塌或缩径，往往是突如其然发生的，没冇征兆,若施工技术人员没有对岩层状态进行观察并采取有效钻探

7、措施，则难以预防或及吋处理深孔地层坍塌或缩径的出现，甚至出现直接包死钻柱的情况，给后期钻进及处理增加难度。针对深孔绳索取芯钻进坍塌缩径地层的特点，笔者结合多年矿区施工实践经验，总结出以下几项应对措施：1）在开展任何矿区施工之前，首先必须了解该矿区的地层特点，明确坍塌缩径岩层所处的孔段，依此判断在该复杂岩层孔段中的钻进特性。2）钻孔孔身要预留好技术储备口径，尤其是HQU径，要尽可能的隔开中深部坍塌缩径地层，为更深部钻进及遇见坍塌缩径地层创造冇利条件。为扩人孔壁环状间隙，减少泵压、降低冋转阻力的0的，建

8、议采用加大钻头钻进，如NQAA+或81mm钻头。3）优化孔深钻探钻具，结合深孔钻探的实际需求，选择强度和刚度都符合要求的Q系列绳索钻杆和钻具。根据钻孔孔深合理选择机械设备，如对于孔深在1500m以上的，采用BW250、BW320甚至更大泵量的泵，增强泥浆泵流量调节范围及耐压程度，减少因机械设备施工给钻进坍塌缩径地层造成的影响。4）在工程施工过程中，泥浆配比及钻探操作必须要奋经验丰富的技术员进行现场指导与监督，一旦出现异常能及时给予技术支持，当泥浆调整好并循环到符合要求