卵砾石地层钻探孔壁稳定性分析.pdfVIP

2011年第 4期 (总 179期 ) 安 徽 建 筑 卵砾石地层钻探孑L壁稳定性分析 AnalysisofStabilityofGravelStratum DrillingHoles 朱 璞，陈 虽森 (贵州省地矿局103地质大队，贵州 铜仁 554300) 摘 要 ：卵砾石地层是地质钻探中较难穿越的一种地层。文章首先分析 了卵砾石地层中钻进孔壁失稳的主要表现，然后从孔壁压力失衡、泥浆压 力激动、地层水化及冲刷作用、其它工艺因素等四个方面分析了卵砾石层孔壁失稳的原因，最后提 出了卵砾石层钻进时使孔壁稳定的措施。 关键词：卵砾石地层；钻探；孔壁失稳；原因分析；对策 中图分类号：TU413．8 文献标识码：A 文章编号：1007—7359(2011)04—0092—02 1 卵砾石地层概述 的压力，其大小受泥浆的重度及泥浆柱的垂直高度影响。上覆 土层总压力是指覆盖在该地层以上的土和孔隙中水的总重量 卵砾石地层是地质钻探中常见的一种不稳定复杂地层 ， 造成的压力 ，地下水压力包括地层孔隙内水的静液柱压力及地 其基本特征是结构松散、无胶结，呈大小不等的颗粒状，且地层 下水流动时产生的动压力。处于一定深度的卵砾石层在钻开前 一 旦被钻开，很容易破坏原来的地层平衡状态，使孔壁失去约 处于应力平衡状态，当地层被钻开后，孔壁周围的卵砾石层应 束而不稳定 ，其通常表现为钻进时发生塌孔、冲洗液漏失严重 力平衡状态被打破，应力重新分配，此时如果泥浆液柱压力大 或者发生卡钻等事故。由于卵砾石土层的组成较为复杂，卵砾 于地层水平应力和地层流体孑L隙压力之和，将导致孔壁压裂破 坏，孔壁卵砾石之间的粘结力被破坏掉而吊入孔眼内；如果泥 石一般由硬度为7-8级的岩浆岩和变质岩组成，且粒径不均， 整个土层中不同粒径的颗粒所占比例也不一样，因此在卵砾石 浆液柱压力小于地层水平应力和地层流体孑L隙压力之和，同样 钻进中存在一定的困难。卵砾石地层钻进绝大部分孔内事故发 将导致孔壁、钻孔井眼变小，此时起下钻遇阻，孔内被坍塌物充 生在孑L壁失稳方面，保护孔壁的稳定性是提高卵砾石层钻进效 填，即发生塌孔事故。 岩 土 率的关键 3．2泥浆压力激动 工 升降钻具时，如果钻具在孔内液体中高速运动，将引起孔 程 内液体压力升高或降低 ，该作用称为压力激动。当钻具快速下 与 2 卵砾石孑L壁失稳的主要表现 基 入孔内，由于下行钻具运动所产生的压力增加，称为激动压力 ， 础 从孔内提出钻具时，由于上行钻具运动所产生的孔内泥浆压力 处 由于卵砾石颗粒大 、粒径大小不均且颗粒硬度高，通常钻 减少，称为抽吸压力f或称负压)，二者统称为液动压力。起下钻 理 进时进尺很慢且取芯率低 ，通过该卵砾石层需要较多的时间， 时，取心钻具尤如一个活塞在孑L内运动。起钻时，若提钻速度过 此时若不采用适当的措施保护孔壁 ，就会导致卵砾石极易从孔 快，由于孔壁间隙小，下行的液体来不及补充钻头下部的空腔 壁脱落掉入孔内，造成孔壁的失稳。