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1、6探矿工程(岩土钻掘工程)2011年第38卷第8期深孔岩心钻探问题探讨张培丰(北京探矿工程研究所,北京100083)摘要:深孔岩心钻探的核心问题是孔壁稳定,其钻前预测涉及地层孔隙压力、地层应力、地层坍塌压力和破裂压力,是实现深孔岩心钻探优质、安全、高效和低成本的关键,决定着孔身结构、套管程序与套管强度、钻井液密度与流变性能的设计。以孔壁稳定为基础,从孔身结构和套管程序、钻具组合、钻探设备方面论述深孔岩心钻探存在的问题,并提出具体的改进建议。关键词:深孔岩心钻探;孔壁稳定;钻具组合;钻探设备中图分类号:P634文献标识码:A文章编号:1672-7428(2011)08-0006-06Analys
2、isonDeep-holeGeologicalCoreDrilling/ZHANGPei-feng(BeijingInstituteofExplorationEngineering,Be-ijing100083,China)Abstract:Thehole-wallstabilityisoneofthefocusesofdeep-holegeologicalcoredrilling.Theaccuratepredictionofformationporepressure,in-situstressstate,formationcollapsespressureandfracturepressu
3、rebeforedrillingarevitaltoconductquality,safe,efficientandlow-costdrilling.Thesearethedesignbasisofthehole-wallstructure,casingprogramandstrength,densityandrheologicalpropertiesofdrillingfluids.Basedonthehole-wallstability,discussionismadeontheexistingproblemsofhole-wallstructure,casingprogram,drill
4、ingtoolassembly,drillingequipmentindeep-holegeologicalcoredrillingandsuggestionsareputforwardfortheimprovement.Keywords:deep-holegeologicalcoredrilling;hole-wallstability;drillingtoolassembly;drillingequipment深孔岩心钻探与传统岩心钻探的区别不仅仅体塌、塑性地层的缩径、粘弹性地层的变形、钻具的粘现在孔深的增加,更体现在钻孔难度和单位钻进成附卡钻、固井不返水泥浆等许多孔内问题都是由于本的增加
5、,这就决定着钻探工程技术人员必须转变没有掌握井壁稳定状况,导致措施失误而引起的。传统的钻探观念,确立以钻孔安全为核心的岩心钻在浅层岩心钻探过程中,孔壁稳定问题一直没有引探观,孔身结构的设计和钻进工艺的选择必须以孔起足够的重视,如某项目钻探施工中连续发生3口壁稳定为前提。对于岩心钻探来说,孔壁稳定是一钻孔的套管事故,其主要原因是没有掌握该地区的个全新的课题,其钻前预测涉及地层孔隙压力、地层孔壁失稳规律。对于深孔岩心钻探,孔壁稳定问题应力、地层坍塌压力和破裂压力,是地质构造、岩石必须引起足够的重视,做好钻前预测,否则必将造成物性、地球物理、地球化学、孔内测井和钻探工艺等更巨大的经济损失。众多学科的
6、综合研究,是实现深孔岩心钻探优质、安造成孔壁失稳的因素很多,概况起来包括地质全、高效和低成本的关键,决定着孔身结构、套管程因素和工程因素两个方面。地质因素主要有:地质序与套管强度、钻井液密度与流变性能的设计,以及构造类型和原地应力的大小、地层的岩性和产状、含钻进工艺和钻探设备的选择。粘土矿物的类型、地层强度、裂隙节理的发育情况、本文以孔壁稳定为基础,从孔身结构和套管程孔隙度、渗透性以及孔隙中的流体压力等。工程因序、钻具组合、钻探设备方面论述深孔岩心钻探存在素主要包括:钻井液的性能(失水、粘度、流变性、密的问题,并提出具体的改进建议。度)、钻井液的成分与地层岩石化学作用的强弱(水化、膨胀作用)、
7、孔径大小、孔眼裸露时间、钻井液的1孔壁稳定环空返速、循环动压力和起下钻的波动压力等。孔壁稳定问题包括钻进过程中的孔壁坍塌或缩孔壁失稳的实质是孔壁岩石所受的应力超过它径、地层破裂或压裂两种基本类型,是所有钻探工程在孔眼状态下的强度。当孔内钻井液柱压力过低所遇到的普遍性问题。井喷、井漏、脆性地层的坍时,孔壁围岩应力超过该处岩石的剪切强度,孔壁岩收稿日期:2011-01-07作者简介:张培丰(1965-
