钻孔冲洗及护壁堵漏

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1、工程钻探主讲人：杜振川工程钻探学课件第六章钻孔冲洗及护壁堵漏第二节钻孔护壁堵漏钻进复杂地层时，如果措施不当，往往造成不同程度的钻孔坍塌、掉块、漏失、涌水或井喷、孔壁膨胀或缩小等孔内复杂情况，钻进效率低，钻孔质量差，钻进成本高，甚至出现不能继续钻进和造成钻孔报废的严重后果。一、复杂地层及其分类复杂地层：是指钻进时产生不同程度的钻孔坍塌、掉块、漏失、涌水或井喷、孔壁膨胀或缩小等孔内复杂情况的地层。工程钻探学课件第六章钻孔冲洗及护壁堵漏第二节钻孔护壁堵漏一、复杂地层及其分类复杂地层不稳定地层漏失（或涌

2、水）地层力学不稳定地层遇水不稳定地层轻微漏失中等漏失严重漏失工程钻探学课件第六章钻孔冲洗及护壁堵漏第二节钻孔护壁堵漏一、复杂地层及其分类1、不稳定地层1）力学不稳定地层力学不稳定地层：是指受地质成因或受构造运动影响造成的破碎地层，或受大气、地表水、地下水和生物活动而遭受机械破坏与化学破坏的地层。这类地层一旦被钻穿后，就会破坏其原来的相对稳定或平衡状态，使孔壁在重力作用下产生坍塌、掉块等孔壁失稳现象。工程钻探学课件第二节钻孔护壁堵漏一、复杂地层及其分类1、不稳定地层1）力学不稳定地层属于浅部的力学

3、不稳定地层包括流砂、砂砾松散地层，具体如风化残积层、冲积层和洪积层、流砂层等。这些地层的特征是：胶结差或不胶结、松散、孔隙度大、稳定性差、透水性强、钻进时不仅孔壁易坍塌，而且还伴随着冲洗液漏失或涌水。最不稳定的流砂层，极易坍塌，甚至无法形成钻孔。工程钻探学课件第二节钻孔护壁堵漏一、复杂地层及其分类1、不稳定地层1）力学不稳定地层深部的力学不稳定地层主要有破碎地层和裂隙地层，具体如断层破碎带和交叉断裂裂隙形成的硬脆碎地层。这些地层的特征是：被破碎成颗粒或被切割成大小不等的块体，颗粒或块体间无连结、

4、空隙大、透水性强、稳定性差。钻进时孔壁坍塌、钻孔超径，同时常出现冲洗液的漏失。工程钻探学课件第二节钻孔护壁堵漏一、复杂地层及其分类1、不稳定地层2）遇水不稳定地层遇水不稳定地层：钻进中遇到这类地层是指孔壁与冲洗液接触，因而产生松散、溶胀、剥落、溶蚀等孔壁失去稳定性的地层，故亦称水敏性地层。钻进中遇到这类地层时，常出现钻孔缩径、超径、孔壁剥落、崩塌等孔壁失稳问题。工程钻探学课件第二节钻孔护壁堵漏一、复杂地层及其分类1、不稳定地层2）遇水不稳定地层（1）遇水松散地层。这类地层由于受风化或蚀变的影响，

5、岩层遇水后经浸泡，产生松散性破碎，表现为掉块、塌孔、孔内渣子多等。这类岩层如风化黄铁矿、风化大理岩、风化花岗岩、风化泥质砂岩等。工程钻探学课件第二节钻孔护壁堵漏一、复杂地层及其分类1、不稳定地层2）遇水不稳定地层（2）遇水溶胀地层。这类地层遇水后，颗粒或分子间的联结力降低，岩层吸水后体积膨胀，甚至进而以胶体或悬浮状态分散在水中形成悬浮体。这类岩层有粘土、泥岩、软页岩、绿泥石等。钻进这类岩层时，产生因溶胀而缩径，因分散成悬浮体而超径。工程钻探学课件第二节钻孔护壁堵漏一、复杂地层及其分类1、不稳定地

6、层2）遇水不稳定地层（3）遇水剥落地层。这类地层由于其结构的不均匀性，如层理、节理、片理的存在，以及其充填物和胶结物的水敏性，遇水后往往产生片状剥落或块状剥落。如硬页岩、片岩、千枚岩、滑石化高岭石化板岩、硬煤层等。（4）遇水溶解地层。这类地层与水接触后便溶解于水中，由于溶解的结果，使孔壁出现超径。属于这类地层的有：岩盐、钾盐、石膏、芒硝及天然碱等。工程钻探学课件第二节钻孔护壁堵漏一、复杂地层及其分类2、漏失地层根据漏失的严重程度可分为：（1)轻微漏失：冲洗液仍能保持循环，但孔内返回的水量小于送入

7、的水量，水源箱中的冲洗液不断减少。（2）中等漏失：有时孔内有一定的水位，但孔口不返水，说明漏失地段在孔壁；有时突然涌失，孔内没有水位，说明是孔底漏失。（3）严重漏失：冲洗液全部漏失，钻孔没有水位，或呈深水位。这是遇到了裂隙、断层、破碎带或喀斯特溶洞、地下河等地层工程钻探学课件第二节钻孔护壁堵漏二、孔内复杂情况的分析与判断为了有效地处理钻孔中出现的复杂情况，必须对可能发生的孔内复杂情况——复杂地层的深度、厚度、孔径变化；漏失层的深度、厚度、漏失量等了解清楚。这样才能正确地采取预防措施，有效地处理孔

8、内复杂情况。对复杂地层的分析判断包括两个方面。即：在钻进过程中的分析判断和用专门的装置或仪器对复杂层位进行测定。工程钻探学课件第二节钻孔护壁堵漏二、孔内复杂情况的分析与判断1）根据岩层结构情况判断漏失层位和坍塌孔段坍塌地层一般完整性和胶结力较差，钻进时孔内渣子多，往往采不上岩心。在冲洗液冲刷和钻具的碰撞敲击之下，易产生掉块和坍塌。从岩心的组织结构上观察是否有裂缝、节理或溶洞等可判断出孔内漏失的层位。1、在钻进过程中的分析判断工程钻探学课件第二节钻孔护壁堵漏二、孔内复杂情况的分析与判断2）根据钻速