深厚冲积层破损井筒修复过程中的控制冻结技术

为了解决板集煤矿副井破损井筒修复过程中面临的突水问题,针对该井筒实际的破损情况以及所处地层的含水层分布规律,考虑到冻结壁在形成过程中将产生土体冻胀,从而对既有井筒产生较大的冻胀压力,为减少其对既有井筒的破坏作用,提出采用双圈孔控制冻结的方式对破损井筒的周边进行封水处理,即外圈孔采用全深(673 m)冻结,内圈孔只对破损、突水严重的380 m以深的地层进行局部冻结。为了实现对各个层位冻结壁厚度的有效控制以避免冻胀对既有井壁结构安全产生威胁,在冻结初期,根据冻结孔实际成孔情况和各个层位土体的热物理特性参数,以及冻结过程中测温孔实测数据,通过数值计算对各个层位的冻结壁的发展情况进行预测,并基于预测结果对部分冻结孔的冷量进行了控制。为了防止施工热扰动对冻结壁的稳定性造成不利影响,在井筒清理以及套壁施工过程中,根据温度场发展情况及时调整冷量供给。由现场实测数据可知,深度380 m以浅控制冻结地层的整体温度较深度380 m以深地层的温度高5℃左右,在整个修复施工过程中没有出现突水现象且冻结壁温度保持稳定。由此可见,控制冻结技术可有效限制土体冻胀,且冻结壁厚度较为均匀,封水性能较好,达到了预期的施工效果,该项施工技术可为今后类似工程的开展提供重要参考。

一种考虑合理井筒破损的气体钻井井壁力学稳定性分析方法

在非均匀地应力作用下,井眼钻成后在井周发生应力重分布,井壁容易在最小主应力方位发生井壁垮塌,最大主应力方位发生破裂以达到自然释放井周应力集中的目的。文章结合这种井筒自然的合理破损的工程现象,考虑工程允许的井筒破损时的应力环境,基于井径特征分析、测井资料分析及力学稳定性理论,发展了一种任意井斜条件下的考虑合理井壁破损的气体钻井井壁力学稳定性分析模型。分析结果表明,这种方法力学原理明确,建立的模型准确可靠,应用简单,且与实际情况更为吻合,克服了传统完整井筒极限平衡条件下的井壁力学稳定性分析的建议井段远低于气体钻井实际实施井段的问题,为气体钻井的井壁力学稳定性分析提供有效的基础参考。

郭屯煤矿副井破裂井壁卸压槽法治理技术研究

针对山东巨野矿区厚表土薄基岩条件下深立井井筒破损情况,以郭屯煤矿副井井筒为例,在分析井筒压缩破损原因的基础上,根据“卸压槽”法的治理原则,提出壁间/壁后注浆止水、槽钢井圈加固、高强混凝土补强、双层木砖卸压为一体的破裂井壁不停产综合治理技术,并结合现场具体实施情况,给出其中关键设计参数和施工工艺。根据新建卸压槽受力变形在线监测系统的长期监测结果显示,双层木砖卸压槽竖向压缩量和上覆压力在治理后均随时间逐步增大,表明井筒的压缩变形和内力得到有效控制和释放,避免了进一步的破坏。该研究可为同类深立井井筒破损修复治理的设计与施工提供参考。