汶川地震断裂带科学钻探Ⅱ号孔活动套管环隙充填液的研究与应用.pdfVIP

第38卷第3期 成都理工大学学报(自然科学版) V01．38No．3 201 OFCHENGDUUNIVERSITYOF Edition) 1年6月 JOURNAL TECHNOLOGY(Science＆TechnologyJun．2011 [文章编号]1671—9727(2011)03—0339—05 汶川地震断裂带科学钻探Ⅱ号孔活动套管 环隙充填液的研究与应用 陈礼仪1 李之军1 郑小体2 曹全君2 (1．地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学)，成都610059} 2：唧北京地质工程设计研究院，北京密云101500) [摘要]汶川地震断裂带科学钻探Ⅱ号孔(WFSD-2)由于设计交更，需要在311m以上孔段下 入活动套管并在其环隙灌注充填液。通过模拟实验，主要对3种充填液的黏滞特性进行了研 究，计算确定了其相应状态下的黏滞系数，最终确定以2％浓度的水解聚丙烯酰胺(PHP)溶液 作为活动套管环隙填充液。 [关键词]科学钻探；活动套管；充填液 [分类号]P634．6+2 [文献标识码]A 为了有效解决上述问题，需要在上部孑L段下 1 问题的提出 人直径为168mm活动套管，以避免钻杆柱过大 汶川地震断裂带科学钻探项目Ⅱ号孔 的摆动，有利于平稳回转和防止岩屑形成涡流沉 积而导致卡(埋)钻事故；同时还隔离了上部涌水 (WFSD-2)是布置在北川一映秀断裂带上的主 孔，设计孑L深2km，从孔深500m开始连续取心 地层，使得下部取心钻进时可以使用低固相泥浆 钻进。 体系。 上部全面钻进孔段的口径为253mm，下部 下入活动套管后，孔壁与活动套管之间环隙 取心钻进的口径为150mm。由于上下两段钻孔 需要充填一种液体，称之为环隙填充液。环隙填 口径相差悬殊，将会给金刚石取心钻进带来如下 充液的作用是在井口环隙封闭的条件下，能够保 问题：①上部孔段环隙远大于下部孑L段环隙，取心 持地层压力平衡，保持孔壁稳定，不坍塌掉块；并 钻进时泵量大冲蚀岩心，排量受到限制，小泵量钻 且具有较好的润滑性和悬浮能力，保证活动套管 进上部孑L段岩粉不能有效携岩；②高速旋转钻具 不被卡、埋，能够顺利起拔。 (杆)易在孔眼直径突变处发生断钻具(杆)事故； 2活动套管下入孔段地层条件 mm孔内大幅度摆动， ③钻杆在上部直径为253 0168 m，0～ 使钻头在孔底工作不稳定；④当采用绳索取心钻 mm活动套管下入深度为311 进时，泥浆体系应采用低固相泥浆，但上部涌水地 48m下入表层套管，48～311m为裸眼孔段，地 层不能实现平衡钻进，地下水侵入泥浆稀释泥浆， 层岩性为花岗岩；在80m位置裂隙发育，地下水 破坏泥浆性能。 丰富，泥浆密度1．05g／cm3条件下，钻孑L涌水，水 [收稿日期]2010—10—09 [基金项目]科技部科技支撑计划专项 [作者简介]陈礼仪(1957一)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事岩土钻掘工程材料与钻井液技术方面的教学和科研 工作，E-mail：ely@cdut．edu．cn。 ·340·