復雜地層鉆探過程中,常常會遇到坍塌、滲水等問題,這些問題的出現(xiàn)對于鉆孔來說是十分不利的。為了能夠更好的提高在復雜地層的鉆孔,就需要對這些地層進行合理的分析,這樣才能夠有效的避免這些問題的出現(xiàn)。本文針對復雜地層鉆探困難原因進行分析,然后根據(jù)實際情況及鉆進要求,合理運用綜合治理方法。
關鍵詞:復雜地層;巖心鉆探;;原因分析;綜合治理
引言
復雜地層是指巖心鉆探中孔壁不穩(wěn)定(坍塌、掉塊、遇水膨脹、遇水溶解等)、鉆孔漏水或涌水的地層。地質巖心鉆探在我國社會經濟建設中的有著舉足輕重的地位,近幾年發(fā)展速度也非常迅速的。由于礦山地表的礦
產資源被過度的開發(fā),而現(xiàn)有地質巖心技術的落后,礦山的深部礦產資源得不到有效的利用,導致礦山現(xiàn)有的服務年限非常短暫,市場礦產資源需求也得不到滿足。為了解決以上問題,我國大部分地區(qū)將地質找礦的重心轉
向礦山深部資源的開發(fā)上。開發(fā)礦山深部資源將會大大增加復雜地層深孔鉆探的施工難度,這對于復雜地層巖心鉆探技術的要求大大提高。因此,提高我國復雜地層情況的巖心鉆探技術水平的任務就顯得十分緊迫。
1復雜地層巖心鉆探困難的原因分析
在鉆探生產中,從復雜地層的護壁角度來說,是指阻礙鉆進的一些特殊巖性的地層。地層松散、膠結不良、軟硬互層、吸水膨脹,遇水溶解或地質構造運動而造成的破碎、裂隙、斷裂,再加上地下水的融蝕活動等等,
給鉆探生產帶來坍、掉、涌、漏不利因素。
。1)風化作用形成的復雜地層。風化作用破壞了堅固巖石的全部或部份的顆粒之間的聯(lián)結,使巖石變得疏松,具有較大的縫隙,易于坍塌掉塊與漏失。
。2)流水作用、沉積作用形成的復雜地層。流砂層、沉積的泥質地層,皆為流水沉積作用從而使巖石膠結不牢而造成極為嚴重的坍塌、縮經。
。3)地質構造引起的復雜地層。在地質構造運動形成的壓力、振力和扭力等作用下,造成所謂壓性、張性、扭性、壓扭性和張扭性各類斷層,這些大都由斷層泥、糜棱巖、斷層角礫,壓碎巖、碎塊巖和片狀巖等分別
組成,此類斷層的延伸和寬度可以達幾米、十幾米、數(shù)百米不等。當鉆進在破碎帶時,由于鉆具的頻繁碰撞和沖洗液的沖刷,往往形成不同程度的坍塌和漏失。
。4)地下水溶蝕作用形成的復雜地層。水化和溶解是地下水溶蝕對巖石的主要破壞作用。當花崗巖中的長石被水化和溶解時,本來堅硬的長石,經過變化后,碳酸鉀溶于水中被帶走了,剩下松軟的高嶺土和石英;
合體。(2KAlSiO3O8+CO2+2H2O※Al2Si2O5(OH)4+4SiO2+ K2CO3),鉆進時極為坍塌。正長石高嶺土石英碳酸鉀石灰?guī)r(主要成份為Ca2CO3)遇水中的碳酸(氣)變成碳酸氫鈣,就今形成常見的溶洞,從而帶
來漏水、涌水等各種復雜問題。
2復雜地層巖心鉆探的綜合治理措施
鉆探生產,施工與預防必須同步進行,采取完善、有效的預防措施是高效、高質施工的重要前提和保證,制定預防措施必須結合生產的每個方面、每項環(huán)節(jié)和每道工序。進行復雜地層綜合治理,既要有技術保障預防措
施也要有保證技術工藝落實的制度管理措施。復雜地層綜合治理的目標是:鉆頭壽命長、鉆進效率高,沖洗液沖孔護壁堵漏效果好、鉆孔孔壁完整、巖粉排除沉淀好、孔內干凈,杜絕各類孔內事故。通過多年鉆探實踐,筆
者認為:用有效的管理使機臺官兵堅持和使用好鉆頭、沖洗液是綜合治理復雜地層最根本的方法。
2.1解決堅硬致密地層鉆頭壽命短、鉆進效率低下問題的鉆頭措施
此類地層,機臺通常采取四種做法:一是選取軟胎體鉆頭 二是酸溶法 三是投砂法 四是微燒法。這些方法都不能從根本上解決這類地層的正常鉆進問題,而且還會大大縮短鉆頭壽命,甚至發(fā)生卡鉆、燒鉆事故。因此,
可以選用一種用于有效解決“打滑”地層及金礦常見地層鉆進的廣譜鉆頭。這種鉆頭在鉆進堅硬致密地層時的鉆進效率可以達到2.9~3.1m/h、壽命60~75m,而常規(guī)鉆頭的時效僅為0.2m/h、壽命3~5m。這種廣譜鉆頭在其
他金礦勘查鉆探的相似地層中,可以達到單顆鉆頭達600m的壽命紀錄。因此,解決堅硬致密地層鉆頭壽命短、鉆進效率低的問題,選取優(yōu)質廣譜鉆頭是關鍵。
2.2解決不穩(wěn)定地層的沖洗液配制措施
多數(shù)不穩(wěn)定地層,都可以通過沖洗液解決鉆孔孔壁穩(wěn)定問題,尤其在層位較深,套管無法下達的情況下,沖洗液就顯得更加重要。在施工實踐中,不停鉆的隨鉆護壁堵漏技術通常被采用,其好處是大大縮短施工周期,
減少施工工序。
、倨扑椋┦В┑貙佑脹_洗液的配制。中度破碎(漏失)地層:對于此類地層宜使用PHP-水玻璃沖洗液 該沖洗液的特點是:在鉆孔內沖洗液靜止狀態(tài)時呈膠凍狀,在沖洗液循環(huán)時呈液體狀,既能滿足沖孔要求也能滿
足堵漏要求。其配方為:PHP0.1%~0.3%+水玻璃5%~8%+水。嚴重破碎(漏失)地層:如果漏失裂隙不大,可以使用不分散水泥漿液(隨鉆堵漏沖洗液),漏失裂隙較大時可以在水泥漿液中填加鋸沫等填充材料。
、谒绍浀貙。此類地層的沖洗液必須有抑制地層水化變軟的作用,同時要保持沖洗液自身無失水現(xiàn)象。
2.3保證順利鉆進的施工操作要求
、俨僮骷夹g及工藝參數(shù)要求。復雜地層鉆進不同于常規(guī)的穩(wěn)定地層,機臺在制定具體措施的基礎上要對全員進行操作培訓和思想教育,使之既懂得如何操作又能認識到正確操作的重要性,并養(yǎng)成良好的施工操作習慣。
做到:提下鉆時必須限制卷揚速度,輕提輕放,防止出現(xiàn)壓力激動及鉆具對鉆孔的抽吸作用;提鉆后必須保證沖洗液及時回灌,保持孔內壓力平衡;鉆遇破碎、松軟地層時鉆進參數(shù)要相應改變,尤其是沖洗液量要根據(jù)實際
情況適當減小,防止高速液流對孔壁沖刷。
、跊_洗液使用管理要求。許多情況下,復雜地層失穩(wěn)是由沖洗液得不到及時維護和調整致使性能失效引起的。鉆進中,必須保證沖洗液性能的一致性和針對性。做到:盡量加大循環(huán)槽長度和寬度,使沖洗液有足夠時間
沉淀凈化,以保證孔底干凈,避免巖粉重復破碎和停泵巖粉沉降埋鉆;機臺和班組設專人管理沖洗液,及時制定和調整沖洗液配制方案,定時監(jiān)測沖洗液性能變化、隨時調整隨時配制填加和維護,始終保持沖洗液的性
能。
、墼O備、管材及使用要求。在條件允許的情況下,盡量使用進尺行程長的全液壓鉆機,管材尤其是鉆桿接手螺紋強度要滿足要求。做到:保證設備的良好運行狀態(tài),減少機故造成的鉆孔停待時間;鉆桿接手螺紋要涂抹
絲扣油,擰卸時要同心,防止鉆桿絲扣非正常磨損;下鉆時仔細檢查鉆桿,避免不符合要求的鉆桿下入孔內。
、苌a組織要求。機臺必須建立起完善的生產報告制度和班組間問題反饋習慣,發(fā)現(xiàn)問題必須及時報告、及時通氣,以利于及時調整施工技術方案。
結語
綜上所述,復雜地層的鉆探施工,必須采取綜合治理方法,使施工生產中的每個方面、每項環(huán)節(jié)、每道工序的生產資源都能達到最優(yōu)化配置,這樣才能有效解決復雜地層鉆進問題,提高鉆孔完孔率和優(yōu)質孔率。以上是
筆者對巖心鉆探復雜地層治理技術的一些認識和經驗,在此和同行們交流探討,希望對解決復雜地層鉆進問題有所幫助。
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