钻探工程缩径地层的处理与施工技术研究

钻探工程缩径地层的处理与施工技术研究

摘要

黄崇仁 袁松青

赣南地质调查大队，江西省赣州市，341000

钻探施工单位要充分重视对钻探施工过程中的缩径地层等问题的处理工作，对于钻探施工的缩径地层问题要做出科学合理的解决方案，从而保证钻探施工工作的顺利开展。在缩径地层上进行钻进是非常困难的，因为这些地方是很不稳定的，本文探讨了钻探工程缩径地层的处理与施工技术，以保持工程的安全进行，减少事故的发生。

关键词：钻探；缩径地层；技术

一、钻探施工中出现缩径地层的原因

能源资源开采工作中最重要的一项就是钻探施工，在开采技术方面虽然有很大的提高，但开采能源的环境却依然十分严峻，所以在不断开采时，钻探施工中就慢慢凸显出了各种问题，比如过程中的缩径地层等问题就比较严重了，我们要防微杜渐，居安思危，要科学的处理好这些问题。另外，我们必须加强对钻探施工中的缩径地层等问题的研究，并且科学有效的对这些问题进行处理，这也正是我国现阶段在能源资源开采中对钻探施工迫在眉睫的工作。具体的分析，在钻探施工时可能会碰到一些胶结程度比较差或没有胶接的岩层，也有些岩

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层的材质容易被水化膨胀或者容易被一些化学物质融化，像这些岩层一般都比较松散，比较容易破碎，这样就会造成钻探施工过程的缩径地层等问题。在钻探施工过程中会形成一些孔道，这些孔道的孔壁如果受到钻探施工过程中冲洗液的冲刷和浸泡，就很容易受到腐蚀作用。在钻探施工工作的过程中孔道的孔壁也会受到钻具的不同震动与敲击的影响，还会受到钻具的反复升降造成的压力影响。如果孔道的孔壁发生的变化过多就会使孔道的承受能力下降，若经常处于这种超承受力的环境中，就会造成孔道突然的缩径。这样，不仅会造成人员的伤亡和财力的浪费，还会给钻探施工工作造成很大的障碍，延误能源的开采工作，降低开采的效率。所以，钻探施工单位要充分重视对钻探施工过程中的缩径地层等问题的处理工作，对于钻探施工的缩径地层问题要做出科学合理的解决方案，从而保证钻探施工工作的顺利开展。

二、对钻探施工中缩径地层问题的处理方法

孔道的缩径地层等问题会严重影响到钻探施工工作的顺利进行。为了保障钻探工作的正常进行，必须根据问题的原因制定出一些方案来彻底地解决孔道的缩径地层问题，并且对这些事故还要做好有效的防护措施：

1 可以采用泥浆对钻探孔道进行保护的方法。用泥浆来保护钻探孔道是现阶段最普遍最常用的方法，也是实施孔道的保护工作中最简单的方法，它可以根据处理岩层中岩石的性能来调整孔道中的冲洗液，从而可以保证在使用冲洗液时不会对孔壁造成腐蚀或溶化。施工

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人员在使用泥浆对孔道进行保护的时候要考虑到岩层中岩石的具体情况，比如砂、砾石、碎石和风化破碎岩石等松散胶结比较低或者没有胶结的破碎岩层，就要采用不容易失水而且比重和粘性都较高的泥浆，这样泥浆在低失水量的状态下可以避免与孔壁的水互渗，而且还能加强与孔壁中岩石的联结力，进而起到防止孔壁被浸泡而保护了岩层的稳定和坚韧的作用。而在使用泥浆保护时容易溶蚀的地层中，施工人员就要使用饱和的盐液或者是饱和的盐水泥浆，这样可以防止孔壁被冲洗液溶蚀掉。所以在使用泥浆对钻探孔道进行保护的时候，施工人员一定要特别注意泥浆的类型和泥浆的一些特殊的性能，要根据不同岩层的特性来选择泥浆，对那些调配好的泥浆还要进行多次多种的浸泡实验，尽量使用实验出最合适的那一种泥浆来保护孔道，让钻探施工中缩径地层的事故尽量被科学的处理好。

可以采用粘土来增加岩层中岩石的稳定性。使用粘土增加岩层的稳定性来保护钻探孔道的方法也比较简单，这是和具有一定性能的泥浆混合起来一起使用，可加强岩层稳定性来保护孔道。具体的说就是，施工人员把黏贴性能最好的粘土挤压到松散的岩层裂隙或者是破碎的岩层中，利用黏土的黏性将各种岩层进行有效联结起来，从而增加了孔道的岩壁稳定性，达到防止孔道的坍塌作用。换句话说，就是利用了粘土的黏性来增加岩石的稳定性。施工人员会将水和黏土放在一起混合均匀，再将其调制成一定程度的软泥。然后，将已经调只好的软泥捏成锤形的泥球。接着将这些表面快要风干的泥球投到孔道内部。

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3.利用水泥和化学浆液来保护孔道。施工人员在使用水泥保护孔道时主要就是使用水泥浆来完成的，因为水泥浆可以渗透到岩石的缝隙或者岩石的裂隙里面去，然后产生凝结，这样可以完成对周围散碎岩石的胶结作用，让这些散碎的岩石凝结成水泥石块。所以在处理钻探施工中缩径地层时还可以通过增加孔道中岩石的稳定性来保护孔道。但是在使用这种方法的时候还有一些具体的要求需要注意到，在对水泥浆的调和时要求这些水泥浆要具有较高的流动性和固结强度。在灌注水泥浆的时候，可以利用其他的压力来推动灌浆，让水泥浆在压力的驱动下直接在岩石空隙或者是裂缝中凝结起来，这样可以提高水泥保护孔道的效果。而利用化学浆液来保护孔道时，主要是利用了化学浆液较快的渗透性，从而提高了对其他东西的固结强度和凝结速度，以达到提升孔道保护作用的效果。如果在钻探施工过程中在遇到比较严重的孔道坍塌时，我们还可以利用套管的方法把坍塌的地方隔离出来，从而使孔道在整体上还能正常的运行，但是，这种方法也有一定的缺点，在隔离工作完成之后工作人员很难将套管再拔出来，所以使用套管这种方法只是在特别情况下的急救之法。

三、绳索取芯钻进在缩径地层的应用

孔道形成缩径地层会对整个钻探技术产生很大的障碍，所以为了解决这些问题就要对其采取一些有效地措施，本文主要介绍一些绳索取芯钻进技术在这些地层上的有效应用。因为绳索取芯在遇到这些由于以上的因素而引起的孔道坍塌以及缩径地层的时候就会有泵压上升的现象产生，对于排出岩粉也有一定的困难，在孔道中孔壁厚度增

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加，如此一来就增加了孔道事故的发生率，为了解决这些问题，就要研究绳索取芯钻进中所要考虑的综合因素。

1结合多种钻进方法以及使用多级的口径

研究清楚所在岩层的一些复杂情况和孔的深度后，就要对钻孔的一些结构进进行确定，确定时可以适当的增加上部的钻孔直径，让其达到φ91mm或φ110mm，同时采用合金做成的钻头，然后将一些必须的技术套管放在下部，这时候采用的就是φ75mm的绳索取芯钻具，以此来通过这些危险地层。对于这种使用多种口径的结构是有很大的好处的，它可以在上部使用合金或者无岩芯的钻头来钻进，而且比起那些只能使用一种的口径很小的绳索钻进又有很大的优势，可以轻易达到对于地层的要求，对于孔的深度设计也是比较容易的。

2用超径的钻头来增加孔壁和钻具之间的间隙

就拿常用的S75绳钻钻具来说，它的外径是φ75mm,扩孔用的器具外径是φ75.5mm,外面的管径是φ73mm,而外管与扩孔器之间只有1.25mm的间距，这种钻具在那些缩径地层上是有很容易就会有憋泵现象的，但是如果将增加钻头的外径和扩孔器的外径，这样一来，扩孔器与外管的间距就会增大，一般的话可以增加到5mm和3.5mm之间，这样一来，憋泵现象也会得到避免。

3钻进时使用超低固相泥浆

一般的绳索钻进在缩径地层上使用的都是固相较低甚至没有固相的钻井液。一般来说，这些没有固相的钻井液是有着很多的优点的，但是其缺陷也是不能抹去的，它对一些岩粉的吸附力是很强的，如果

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