破碎地层井壁坍塌压力及井周失稳区域研究

地层裂缝发育状况对井壁坍塌压力及井周失稳区域的分布方位和深度存在一定影响,但常规井壁稳定分析方法将地层视为各向同性介质,未考虑到破碎地层的裂缝特征。为研究破碎地层井壁坍塌压力及井周失稳区域变化规律,文中结合修正的MC强度准则和三向应力作用下的裂缝面强度准则,建立了破碎地层井壁坍塌压力和井周失稳区域预测模型,研究了裂缝数量及井眼轨迹对井壁稳定的影响。研究发现:三向应力作用下,破碎地层井壁坍塌深度主要受裂缝倾角的控制,与裂缝倾向无关,而井壁的坍塌方位与裂缝倾角无关,仅随裂缝倾向的变化而改变;井壁坍塌主要受某条特殊产状裂缝的控制,可通过调整井眼轴向与该裂缝面的相对夹角,达到减轻或控制井壁失稳程度的目的。

破碎地层护壁防塌剂研制及性能评价

针对顺北奥陶系碳酸盐岩地层揭开后坍塌掉块严重,遇阻卡钻频发的难题,以二甲基二烯丙基氯化铵、N,N-二甲基丙烯酰胺及自制含甲氧基硅烷基团的有机硅单体为原料,合成了可与碳酸盐岩地层发生键合反应的抗高温有机硅护壁防塌剂SMHB-1。通过红外光谱、核磁共振氢谱及热重等表征了产物的分子结构及稳定性,并评价了其搭接抗剪切强度、降滤失性能及封堵性能等进行了研究。结果表明,1.5%SMHB-1溶液处理过的碳酸盐岩岩心片的搭接抗剪强度可达到0.2 MPa, 160℃老化16 h后1%SMHB-1可使4%土浆滤失量降低60.7%,SMHB-1可降低体系渗透率降约61.68%,并且与现场钻井液的配伍性能好。以SMHB-1为核心的水基护壁防塌钻井液体系在顺北X井奥陶系地层进行应用,奥陶系井壁稳定性好,没有掉块产生,扭矩平稳,起下钻顺利,无阻卡,试验井段平均井径扩大率8.6%~11.4%。

漳平石笋坑矿区破碎地层护壁堵漏实践

福建省漳平市石笋坑矿区,是我队施工的煤矿地质勘探项目。在钻探施工中,由于地层的复杂、破碎易坍塌,造成钻孔多孔段的泥浆漏失和坍塌,严重影响了施工进度并增加了钻探施工的成本。针对该矿区地层破碎易坍塌的特点,采取不同的堵漏护壁方法实践,较好地解决了钻孔的循环液漏失和坍塌问题,在这个矿区中取得了较好的钻探施工效果。经过这个矿区的堵漏护壁实践总结,为以后同类似地层的固体矿产钻探施工,提供了有效的经验和借鉴,提高钻探效率和经济效益。

高水头压力破碎地层成井技术研究

本文对河北省阳原县三马坊地热田破碎、高温、高水头压力地层成井难题进行了分析,对钻进方法、加重泥浆配置、井口密封装置研制、固井工艺、放水控制装置安装等进行了全方面试验研究,找到了很好的解决办法,多种方法互相补充,在施工中取得了很好的效果,对类似地层的钻井施工、成井、及成井后的放水控制有很好的指导意义,并且得到了推广应用。

反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料研制

本文通过试验研究,研制出了的反井钻机扩孔施工破碎地层临时支护材料。该支护材料为AB型复合胶凝支护材料,用于反井扩孔施工过程中围岩的及时封闭。文中确定了支护材料各组成成分的最终配比,且现场施工中采用该支护材料进行围岩封闭取得了良好的使用效果。本文研究成果填补了反井钻井工艺在随钻临时支护方面的技术缺口,对反井钻井工艺的应用起到了巨大的推动作用。

顺北超深水平井破碎地层取心技术

为探索顺北油田奥陶系一间房和鹰山组目的层储层发育情况与含油气性,同时刻画油气藏内部储集空间,需要在断控缝洞体进行取心作业。断控缝洞体取心面临地层破碎、堵心或掉心、取心收获率低等技术难题,通过调研分析、数值模拟和研究试验相结合等方式,优选抗研磨的金刚石取心钻头,采用具有“灯笼罩”式双卡箍岩心爪、内壁光滑铝合金内筒等的高强度短筒取心工具,配套形成顺北油田超深水平井断控缝洞体破碎地层的取心技术。现场试验应用18回次,取心收获率由11.3%提高至94%。该技术为提高超深水平井破碎地层取心收获率积累了宝贵经验,支撑了顺北油田断控缝洞体油气藏内部储集空间精细刻画及地质模型的建立。

准噶尔南缘冲断带破碎地层井壁稳定性机理

准噶尔盆地南缘地质构造复杂、地层破碎、可钻性差,钻井过程中井漏、卡钻和垮塌频发。为实现南缘破碎地层安全钻井,研究了以吐谷鲁、呼图壁背斜为代表的地层岩性、水化和岩石力学特征,对比了不同地层的黏土矿物含量、水化强度和抗压强度,并结合地震解释剖面和抗压强度损失模型,分析了南缘破碎地层钻井过程中的井壁失稳机理和钻井液稳定井壁机理。结果表明,南缘地层岩性以泥岩和砂岩为主,全岩矿物以黏土矿物、斜长石和石英为主,黏土矿物以伊利石和伊蒙混层为主,水化特征非均质性强,包括极强较弱分散、强中等弱膨胀;黏土矿物水化膨胀分散和井周破碎地层发育微孔缝延伸拓宽增压剥裂作用叠加,造成地层抗压强度降低、坍塌压力增高、钻井液密度窗口降低,导致井壁失稳;合理的钻井液密度、良好的水化抑制性、全面的孔缝封堵性、严格的高温高压滤失性和高效的携岩性,是实现南缘破碎地层安全钻井和井壁稳定的必要措施。该研究成果可为南缘乃至准噶尔盆地深部复杂破碎地层钻井液关键参数设计提供参考。

复杂破碎地层孔底驱动快速跟管钻进技术研究

跟管钻进技术因其可以保护孔壁,防止卡钻,防止漏失,提高套管作业效率等特点,被广泛应用于油气钻井领域,但由于煤矿井下地层条件的复杂性,以及井下空间和现有钻机设备限制,该技术在解决煤矿井下钻探复杂破碎地层下套管作业困难、作业效率低下等问题方面未有规模应用。针对这些问题,本文以河南赵固二矿为例,在分析复杂破碎地层下套管困难原因的基础上,提出孔底驱动跟管钻进技术,开发出了孔底传扭机构,并在赵固二矿进行了工业性试验,研究结果表明,孔底驱动跟管钻进技术解决了常规下套管工艺套管不转动、不排渣、易被卡死的问题,解决了复杂破碎地层套管作业效率低下和易形成废孔的问题,在穿越复杂破碎地层中应用具有较大优势。

松散破碎地层岩心钻探过程中的钻井液性能改进研究

钻井液在钻探过程中扮演着关键角色,其性能直接影响到钻探效果和成本。针对我国松散破碎地层岩心钻探的特点,本文从钻井液性能改进的重要性出发,对钻井液性能评估方法进行了详细阐述,并提出了相应的改进策略。通过实验室试验和现场测试,验证了改进策略的有效性,为提高我国钻探技术水平提供了理论支持。

阜平县赤瓦屋铜多金属矿普查破碎地层钻探施工技术

阜平县赤瓦屋铜多金属矿普查项目以对铜、钼、钨多金属矿床控制为目的,工作区地质条件复杂,地层岩石破碎,钻孔存在掉块、漏失等问题,钻探施工难度大。以钻孔ZK801施工遇到的问题为例,总结适合工作区的钻孔施工结构,同时对不同地层使用泥浆配方及其效果进行阐述,为工作区下一步施工提供技术保障,同时为类似地层钻探施工提供参考。

临江破碎地层基坑涌水综合分析方法研究

岩溶破碎地层是地铁基坑水害的常见地质条件,复杂的水文地质条件是灾害频发的主要原因。以南京上元门车站为例,运用水文地质资料、地球物理探测及连通试验手段对南京上元门车站基坑岩性、岩溶裂隙发育特征及相对富水性进行深入研究。根据薄弱地层围岩及裂隙类型,可将基坑划分为4个区域,并提出针对性的治理措施,形成临江破碎地层基坑涌水综合分析方法。最后通过选择适当的注浆材料和配套工艺对临江破碎带进行综合治理,取得较好的治理效果,验证了此方法的可行性,同时实现了临江破碎地层治理的信息化施工。实践表明,该方法能有效减少注浆治理的盲目性,大大降低治理成本,保证注浆治理的效果。

钻爆法海底隧道软弱破碎地层注浆加固堵水技术浅析

为了解决海底隧道穿越软弱破碎地层所遇到的技术难题,文章针对海底隧道软弱破碎地层特点,从超前地质预报、注浆方案选择标准、注浆材料、注浆参数、注浆工艺以及注浆效果检验方面进行了分析总结,提出了钻爆法海底隧道软弱破碎地层注浆加固堵水技术和总体对策,并阐述了其在工程中的应用效果。

散射波速度分析方法在南华北盆地破碎地层发育区的应用

针对南华北盆地中、深层断裂发育,地层倾角较大,断块非常破碎,地震波场中反射波、绕射波等多种波发育,目的层速度分析困难,成像精度低等难题,本文在阐明散射波速度分析原理的基础上,介绍了在破碎地层发育区采用散射波速度分析方法,建立叠前时间偏移速度场的方法和应用效果。分析表明,共散射点道集具有明显的优点:①共散射点道集的覆盖次数远远高于CMP道集;②散射波呈双曲线分布,双曲线顶点总是指向真实散射点。这种特点为准确拾取速度提供了条件。对比散射波速度谱和常规速度谱可以看出,散射波速度谱的质量明显优于常规速度谱。实际应用表明,散射波速度分析方法能够高效、客观地建立叠前时间偏移速度模型,改善成像效果。

提高碳酸盐岩破碎地层取心收获率技术

在碳酸盐岩储层古潜山风化岩溶型储层,发育多重岩溶缝洞系统、非均质性较强,采用常规取心技术难获得理想的岩心收获率。文中总结分析破碎碳酸盐岩取心技术难题并结合碳酸盐岩地层取心经验,形成了一套适应性强的破碎碳酸盐岩地层取心技术,并在一些破碎碳酸盐岩地层取心推广应用上获得了良好效果。

深井灰岩破碎地层取心技术及应用

深井灰岩破碎地层取心效果受地层岩性、地层倾角以及构造地应力对地层的挤压作用等因素影响较大,采用常规取心工具收获率低(邻井当深3井取心收获率仅有23%)。通过改造常规取心工具,加大内筒和钻头工作的稳定性,减小钻头内台阶与井筒底端间隙,完善取心工艺,制定合理的操作规程以及强化现场管理,使建阳1井取心平均收获率达98.17%,总取心进尺100多米,解决了该地区深井海相灰岩破碎地层取心收获率低的难题,为本区取心作业积累了经验。

引松供水工程岩溶及软弱破碎地层敞开式TBM施工技术

引松供水工程四标段隧洞TBM法施工长度约17 km,其中7 332 m主要穿越灰岩(岩溶)、炭质板岩、断层等软弱破碎地层。为解决TBM在该类地层中掘进时TBM偏机、栽头、刀盘被糊、被卡、涌泥涌水、收敛变形引起设备被卡等难题,通过资料查阅、调研国内外现有TBM施工案例、专家咨询研讨等,对比研究多种方案;结合工程实践,提出TBM超前地质预报、钢拱架、钢筋排和喷射混凝土联合及时支护等一系列确保TBM连续施工的方案与措施。经工程验证,该方案与措施能够很好地保证TBM在岩溶及软弱破碎地层的连续掘进,为工程的顺利实施奠定了坚实的基础。本文研究得出了一系列理论及参数,可为类似工程提供借鉴和参考。

提高破碎地层取芯质量的绳索强制取芯钻具

破碎地层取芯困难一直是钻探工作者面临的一个技术难题,对于深孔地质勘探而言,提高取芯质量,意义尤为重大。针对传统的S-75绳索取芯钻具在破碎地层取芯效果不理想的情况,项目组对传统的S-75绳索取芯钻具的取芯机构进行了改进设计。论文阐述了改进设计后的绳索强制取芯钻具的结构和工作原理,同时对绳索强制取芯钻具的室内外试验情况进行了详细介绍。研究结果表明,改进后的绳索取芯钻具工作可靠,能显著提高破碎地层的取芯质量。

破碎地层预应力锚索灌浆技术

在破碎地层上进行预应力锚索灌浆是锚索施工过程中的重点和难点。总结归纳了3种在破碎地层的锚索灌浆技术:处理锚索孔破碎带、使用包裹土工布的无粘结钢绞线和变换灌浆方式,并指出其相应的优缺点和适用范围。

基于参数敏感分析的软弱破碎地层大断面隧道爆破质量优化

受软弱破碎地层控制的大断面隧道爆破质量较难保证,如何针对既有的隧道爆破方案以最可靠的结论优化解决现场试验中爆破质量较难保证的难题亟待开展。本文结合改建贵昆铁路某隧道工程,对隧道爆破既有设计方案及其在开挖中存在的问题进行分析,并基于选取的隧道爆破质量敏感因素,建立了隧道爆破质量综合评价数学模型,采用极差分析法,对影响隧道爆破质量敏感因素的敏感程度进行分析并对隧道爆破方案进行优化设计,揭示了对隧道爆破质量具有显著敏感性的主要敏感因素。结果表明,提出的基于爆破质量敏感因素的敏感程度分析对软弱破碎地层隧道爆破质量进行优化设计的方法具有可操作性和实用性,能显著改善隧道爆破的质量。

泌阳凹陷北部斜坡松散破碎地层取心技术

针对北部斜坡区块目的层取心收获率低的问题,通过优选适应性较强的R-8120型加压式取心工具,选取合适的钻进参数,并在实际取心过程中对取心工具进行改进和对其工艺技术的优化,使该区块的取心收获率由63.80%提高到82.77%,取得了较好的应用效果和经济效益。