复杂地层成因分析及钻进技术措施.pdf

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1、广东建材2010年第5期施工技术复杂地层成因分析及钻进技术措施王祖平隆威(中南大学地学院教育部有色金属成矿预测重点实验室)摘要：针对地质钻探中常遇到的复杂地层，简要分析了其成因，并介绍了在此类地层中钻进的技术措施。关键词：地质钻探，复杂地层，技术措施引言：随着我国基础建设的发展，以及矿产、石油、水文等资源的勘探、地质灾害探测的需要，地质钻探愈来愈成为一门不可或缺的重要行业，已成为应用普遍、探测准确的勘探方法。但在钻探生产中，经常会遇到各种类型的复杂地层，极易引起各种孔内事故，导致机台钻进效率及岩矿芯采取率较低，

2、甚至钻孔报废，严重制约了钻探工程进度，直接影响了钻探效率、钻探经济效益和勘探质量。因此，分析各类复杂地层的成因，并据此找出相应的解决措施是非常必要的。1复杂地层成因分析1．1水敏性地层冲洗液中的水对岩土层的表面水化作用和渗透水化作用，使钻孔孔壁失去稳定性。根据遇水产生情况可分为以下几种：【l】(1)遇水溶解地层：可溶于水的岩土层遇水溶解形成溶液，造成泥浆污染，钻孔超径、坍塌。较典型的如盐岩、钾盐、光卤石、芒硝、天然碱、石膏等地层。(2)遇水溶胀地层：粘土、泥岩等地层中含有大量蒙脱石、伊利石、高岭土、海泡石等遇水

3、膨胀的矿物。该类地层遇水易溶胀分散、剥离，导致钻孔膨胀缩径、泥浆增稠，钻头泥包，孔壁表面剥落，崩解，垮塌、超径等。(3)遇水松散地层：泥质砂岩、风化大理岩和风化花岗岩等地层遇水后粘聚力减小，导致钻孔孔壁表面剥落，崩解等问题。(4)遇水剥落地层：页岩、片岩、千枚岩、滑石化高岭混凝土表面要一直湿润养护到14d。为防止出现干缩裂浆和冒气泡为准，不得欠振或超振。缝和温度裂缝，最好其表面一直要采取措施进行保温保湿养护。对于大体积混凝土应采取有效的温控措施，做好测温记录，控制内外温差≤25℃。3施工工艺控制(1)模板应牢固

4、，拼缝严密，不得漏浆。模板发生变形或漏浆，极易引起漏水。模板的对拉螺栓应加焊止水环。(2)混凝土浇注。为避免混凝土产生分层、离析，浇注时应严格控制拌合物自由落差。浇注可分层分段进行，但就注意层与层，段与段之间浇注时间间隔不得超过初凝时间，以免出现施工缝。(3)提高混凝土振捣的组量。地下室混凝土应全面细致地进行振捣，下料和振捣要形成一定的顺序，防止漏振、欠振。要在下层混凝土初凝前上下层混凝土料，捣固振动棒直插入下层混凝土中5一---10cm，以保证接层部位混凝土的质量。要严格控制振捣时间，以混凝土开始灌4个别部位

5、的处理4．1施工缝的处理这里包括地下室外墙外墙施工缝和后浇带施工缝处的处理。外墙旌工缝应设在高于底板30cm的外壁上。对于地下室留置施工缝时，应设置止水钢板，橡胶止水带或按设计要求留置。接灌混凝土前，要将原有混凝土表面的浮浆凿去，并认真清理后再浇注新混凝土。后浇带的混凝土应采用补偿收缩混凝土。4．2预埋件的处理穿透外墙的预埋件，应在每一个预埋件的上加焊止水环。预埋件穿透模板处要堵塞严密，不得漏浆。混凝土浇注时，要注意将预埋件下方的混凝土振捣好，防止出现空洞、蜂窝。以上所述总结了地下室混凝土结构渗漏防治的主要措施

6、，具体细节尚须具体研究，并在施工中进行严格控制。●一105—-施工技术广东建材2010年第5期土化板岩、硬煤层等地层遇水后使钻孔孔壁剥落，钻头泥包。1．2松散破碎地层岩石经风化作用后，组成岩石的颗粒间失去联结，岩石的整体性、坚固性受到破坏，从而形成结构松散、裂隙发育的破碎地层；构造作用对岩石(体)施加应力形成未胶结的破碎带。松散破碎地层胶结差，空隙发育，地层被钻开后，孔壁自由面上的应力失去约束得到释放，极易造成钻孔坍塌、卡钻、漏失等事故。1j3裂隙地层岩石经风化、构造作用或者是成岩过程形成裂隙。在此类地层中钻进

7、时常出现坍塌、漏失及掉快现象。1．4岩溶地层石灰岩、白云岩、大理岩等地层的主要成分碳酸钙(Cat03)与水中的碳酸、C02反应形成可溶于水的碳酸氢钙(CaHCOa)：CaC03+H20+C02一Ca(HCOa)2经地下水的冲刷、溶蚀形成溶洞、裂隙。从而带来漏水、涌水、坍塌等问题。2钻进处理措施2．1水敏性地层处理该类地层的根本就是抑制或避免水对地层的水化作用。在遇水溶解地层中较常用的方法是采用相应的饱和盐水泥浆做冲洗液，可有效抑制盐层的溶解；可使用失水量较小的高分子聚合物或植物胶冲洗液，或向冲洗液中添加有机处理

8、剂降低冲洗液的失水量，此方法可有效减少冲洗液的失水量，降低地层溶解程度；对于其他水敏性地层：过去采用油基泥浆做冲洗液，但该法成本太高，且遇高温时易起火，存在较大安全隐患。目前常用方法是采用钾基泥浆(即在泥浆中加入可溶性钾盐)，钾基泥浆中钾离子有抑制粘性土吸水膨胀的性能。也可采用高分子聚合物、植物胶冲洗液或向冲洗液中添加有机处理剂等措施。此外，在条件允许的情况下，可采用空气或泡沫冲洗介质