深孔岩心钻探中孔壁稳定性与设备问题
深孔岩心钻探中孔壁稳定性与设备问题
摘要：在深孔岩心钻探过程中, 由于其孔深增加, 这也使钻孔难度和钻进成本也会随之增加, 因
此在深孔岩心钻探过程中, 对于钻探技术人员和施工人员具有较高的要求。在具体钻探过程中,
不仅要注意孔壁稳定性, 同时还要掌握深孔岩心钻探时设备的具体应用技术, 确保钻探工作的有
序开展。
相较于普遍岩心钻探, 深孔岩心钻探难度更大, 在钻探开始之前, 需要科学对应力、孔隙压力、
坍塌压力及破裂压力进行预测, 并采用适宜的钻探技术, 以此来确保深孔钻探的高效、安全进行,
并实现钻探成本的最小化。
1 深孔岩心钻探中孔壁稳定性问题分析
在具体钻探时, 导致孔壁坍塌及孔径稳定性变化的因素较多, 如地质体基本构造、应力变化、实
体给予的实际压力等都会影响孔壁的稳定性。因此在钻探过程中增加孔壁稳定性要先对地层孔
隙压力进行分析, 即通过在钻探前查阅相关资料, 依据相应的关系和计算方法来预测出地层孔隙
压力。也可以在钻进结束后对测井资料进行评估计算, 以此来确定相关的孔隙压力。通过对地
层孔隙压力确定后, 则要想办法克服地层破裂压力, 即要研究地层破裂情况并得到地层破裂的压
力值。由于地层破裂的方向与最小水平有效应力有关, 裂缝的延伸方向与最小水平有效应力垂
直, 因此对地层破裂压力值的研究相对容易一些。明确具体的压力值后, 即采取相应的方法来保
证孔壁的稳定性, 有效的减少或是避免深孔岩心钻探过程中坍塌及孔壁发生裂纹、开口等情况
的发生。
2 钻探过程中的设备问题分析
深孔岩心钻探过程中钻探设备直接关系到钻孔的质量管和钻进的速度。根据具体的地质情况来
选择与之相适应的施工设备, 则会有效的提高施工的进度。目前在深孔岩心钻探中立轴式钻孔
机应用范围较广, 成本相对较低, 便于携带, 具有较好的实用性。但这种钻机成功率较低, 而且工
作过程中会产生较大的作用力, 当地层结构不稳定时会导致严重的安全事故发生。我国现已使
用的传统钻探设备已无法满足深孔岩心钻探的需要。在当前深孔岩心钻探过程中, 钻探设备可
以采用全液压动力头钻机, 对于钻探过程中对钻进深度具有更高要求时, 则宜使用转盘及高速顶
驱相结合的驱动方式, 这样钻头钻速较高, 有利于完成深孔岩心钻探任务。钻塔架设高度要精心
计算, 通常情况下深孔岩心钻塔高度宜保持 45m 左右。
2.1 全液压动力头钻机的应用
当前我国现行的全液压动力头钻机应用技术与国外先进技术之间还存在一定的差距, 因此在实
践应用过程中要不断对技术进行改进和优化, 以此来提高全液压动力头钻机的应用效率。因此
在对钻机的结构布局进行改时, 增加孔口的有效空间, 提高操作面板的人性化水平。动力配置要
进行改时, 降低其实际能耗, 主卷扬机要具备自由落体功能。在钻柱下降过程要水刹车设施要给
予有效配合, 以上来降低动力负荷。钻进过程中要采取安全防护措施, 避免出现坠落及夹伤等事
故。对于钻机动力头自重较大的情况, 可以适当的对动力头的基本机量进行优化, 避免出现钻杆
螺纹受损的情况。在钻机油管路的适当位置处安装报警设备, 全程对其运行情况进行动态化监
控, 避免出现漏油问题。
2.2 泥浆泵的应用
相较于普通钻机的泥浆泵, 深孔岩心钻机泥浆泵泵压较高。由于深孔岩心钻机钻孔直径较小, 钻
杆较细, 在钻进过程中遇到火成岩或是变质岩等地质结构时钻孔会产生较大的自然弯曲度。特
别是斜孔钻孔施工过程中, 更需要对开孔方位角和钻塔进行合理选择。泥浆泵具体应用过程中,
要针对斜孔钻孔工艺来科学选择泥浆泵的参数。近年来深孔钻探技术的发展, 也使泥浆泵从全
液压动力头钻机中分离出来, 成为单独的动力配置。
2.3 钻杆柱
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深孔岩心钻探中孔壁稳定性与设备问题摘要：在深孔岩心钻探过程中,由于其孔深增加,这也使钻孔难度和钻进成本也会随之增加,因此在深孔岩心钻探过程中,对于钻探技术人员和施工人员具有较高的要求。在具体钻探过程中,不仅要注意孔壁稳定性,同时还要掌握深孔岩心钻探时设备的具体应用技术,确保钻探工作的有序开展。相较于普遍岩心钻探,深孔岩心钻探难度更大,在钻探开始之前,需要科学对应力、孔隙压力、坍塌压力及破裂压力进行预测,并采用适宜的钻探技术,以此来确保深孔钻探的高效、安全进行,并实现钻探成本的最小化。 1 深孔岩心钻探中孔壁稳定性问题分析在具体钻探时,导致孔壁坍塌及孔径稳定性变化的因素较多,如地质体基本构造、...
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