科学深孔复杂地层钻进技术难题与对策.pdf

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1、2014年第4l卷第9期探矿工程(岩土钻掘工程)7科学深孔复杂地层钻进技术难题与对策张伟(中国地质调查局，北京100037)摘要：介绍了在复杂地层科学深钻施工时遇到的困难和问题，主要包括破碎地层钻进问题和强缩径地层钻进问题，讨论了解决这些技术难题时采取的应对技术方案和措施，涉及取心钻进工艺方法和器具、钻机、泥浆体系以及极破碎、强缩径地层的特殊钻进、固井工艺和器具。关键词：科学钻探；复杂地层；技术难题；对策中图分类号：P634文献标识码：A文章编号：1672—7428(2014)09—0007—06TechnicalProblems

2、andCountermeasuresfortheDrillingOperationinComplexFormationsofScientificDeepDrillingProjects／ZHANGWei(ChinaGeologicalSurvey，Beijing100037，China)Abstract：Thisarticleintroducesthedificultiesandtechnicalproblemsencounteredinthedrillingoperationincomplexformationofscienti

3、ficdeepdrillingprojects．Themaintechnicalproblemsarebrokenformationdrillingandstrongshrinkageformationdrilling．Technicalmeasuresforresolvingtheproblems，referringtocoredrillingtechnologies，drillrig，drillingmudsystemandspecialdrillingandcementingtechnologiesusedforstrong

4、shrinkageformation，arediscussed．Keywords：scientificdrilling；complexformation；technicalproblems；countermeasures0引言是在破碎地层钻进，在各种机械扰动作用的综合影科学深孔取心钻探施工是一种特殊的钻探施响下，本身就破碎的孔壁岩石要发生剥落，剥落物掉工，它既不同于地质岩心钻探，又不同于石油钻探：在孔内，易形成卡钻或埋钻。孔壁岩石的剥落使钻地质岩心钻探钻进的对象以硬岩为主，但钻孔深度孔产生扩径(俗称“大肚子”)，并因此产生如下的负

5、浅、直径小；石油钻探中施工大直径深井十分普遍，面后果：(1)钻杆柱变形严重，寿命降低，并且易折但钻进的地层软，取心很少。科学深钻施工对象多断；(2)钻头工作不稳定，导致机械钻速、岩心采取为硬岩并且取心多，钻孑L深度和直径大，需要采用特率和钻头寿命同时下降；(3)在钻孔扩径部位，泥浆殊的方法技术，施工时间长、费用高，属于高难度钻返速低，造成岩粉堆积，而堆积的岩粉随时可能垮探工程。复杂地层的类型主要包括破碎地层、水敏塌，造成埋钻；(4)钻进时钻杆柱不断地敲击孔壁，性地层、漏失地层和缩径地层等，复杂地层钻进是钻使以上的负面影响不断加剧，

6、造成恶性循环。由于探施工的老大难问题。科学深钻施工遇到复杂地层上述原因，在破碎地层钻进，孔内事故率高，钻进效问题，可以说是难上加难。本文结合我国近些年实率低，取心效果差，施工成本高。施科学深钻项目遇到的复杂地层钻进技术问题，主汶川地震断裂带科学钻探项目钻进的地层是典要讨论在破碎地层和强缩径地层钻进时采取的技术型的破碎地层。龙门山断裂带历史经历了许多次地措施和对策及其应用效果。震，导致该断裂带的地下岩层强烈破碎，如WFSD一1孔在1200m深度范围内就钻遇了20多条断层。1科学深孔复杂地层钻进的主要技术问题汶川I地震断裂带科学钻探项

7、目的五口钻孔所处的位1．1破碎地层钻进技术问题置不同，钻进的岩层也不一样，既有沉积岩，又有火在钻进施工过程中，孔壁岩石要受到各种机械成岩，还有变质岩。但无论岩性怎样变化，所有钻孔扰动作用，包括：回转钻进过程中的钻杆敲击作用；的岩层都有一个共同的特点，就是由于位于地震断起钻过程中的抽吸作用；下钻过程中的压力激动作裂带，岩层破碎情况严重，所有的钻孔从开钻到完钻用；处理事故过程中孔内震击器的震击作用等。若基本上全部在破碎地层中钻进。收稿日期：2014—06—30基金项目：科技部科技支撑计划专项“汶川地震断裂带科学钻探(WFSD)”项目之

8、“科学钻探与科学测井”课题；中国地质调查局地调项目“破碎和强缩径地层大直径深孔取心钻进技术研究”(1212011120258)作者简介：张伟(1954一)，男(汉族)，湖北恩施人，中国地质调查局汶川地震科学钻探工程中心总工程师，中国地质大学(武汉)