浅埋极软地层超大直径盾构隧道施工期上浮控制措施及实测数据分析

管片上浮控制是极软地层超大直径盾构隧道施工控制的关键难题。为了研究极软地层超大直径盾构隧道施工期管片上浮特征及其影响因素,本文依托珠海隧道工程,制定4种抗浮措施,比较分析了不同措施的抗浮效果,优选了抗浮措施。本文基于实测数据,研究管片上浮过程变化特征,揭示了施工期管片上浮变化规律;利用散点图进一步分析了管片错台量、掘进总推力、隧道埋深等因素与管片上浮量的相关性。

珠海隧道超大直径盾构浅埋极软地层施工关键技术

浅埋极软地层超大直径盾构施工存在冒顶漏浆、管片上浮、管片渗漏水、盾构姿态控制困难等重难点问题。依托珠海隧道工程,针对盾构始发一侧隧道埋深浅、周边地层极为软弱的特点,制定并采取了地层预加固处理、盾构机针对性设计、同步双液注浆系统改造及注浆方法优化、改进管片防水体系等系统性措施,浅埋极软地层重难点问题得到有效控制。单一的地层预加固措施对浅埋段管片上浮控制效果有限;厚浆与双液浆组合使用的分区注浆方法可实现缩短顶部浆液初凝时间和早强效果,有效解决了管片上浮及渗漏水;控制管片不均匀上浮可以避免管片渗漏水和裂缝漏水问题。

埕海1-1区浅软地层安全高效通井技术

埕海1-1区块采用水平井开发,主要钻遇地层为明化镇组和馆陶组的松软砂泥岩地层,井眼易蠕变缩径,加之大位移和双增三维轨迹因素,导致该区块二开311.15 mm井眼通井作业风险高,容易划出新井眼。通过设计一种通井领眼钻头,优化通井钻具和通井技术措施,形成了埕海1-1区浅软地层安全高效通井技术,解决了浅软地层通井遇阻易划出新眼、大井斜长稳斜段井眼清洁效果差等难题。现场应用1口井,通井时效提高12.34%,并为区块首口井全漂浮下套管顺利实施提供了良好的井眼条件。该技术对于浅软地层大位移井的安全施工及提速提效具有一定意义。

深水浅软地层吸力桩基盘结构优化设计研究

我国南海深水海域蕴藏着丰富的油气资源,但环境条件恶劣、地质风险高,钻井作业面临着严峻挑战。为此,提出了一种组成简单、建造成本低、安装效率高、可根据工程需要重复利用的新型吸力桩基盘结构型式,以适应我国南海深水浅软地层安全钻井作业的需求。采用规范法和有限元法全面分析了此类大直径桶形结构的承载性能;基于二次开发土体本构模型,研究了循环荷载作用对吸力桩基盘承载力的弱化效应;结合工程实例分析揭示了多桩吸力基盘的承载性能特点。分析结果表明,与常规井口基盘相比,吸力桩基盘结构型式可明显改善整体井口系统的承载能力,为深水浅软地层钻井作业提供了安全、高效、经济、可靠的解决方案。所得结论和计算方法可为实际工程提供参考。

海域天然气水合物浅软地层水平井钻井液技术

近年来,随着海域天然气水合物的勘探不断深入,为了进一步提高产量,加快实现海域天然气水合物商业化开采步伐,水平井开发成为了增产的重要手段。然而浅软地层水平井施工过程中,面对浅软未成岩地层,重点要解决好大斜度井段和水平井段的井眼清洁、井壁稳定、流变性能控制,润滑降摩、防漏等关键技术。本文从浅软地层水平井钻井液技术难点出发,通过室内研究和现场试验,形成了一套满足浅软地层水平井钻井施工的钻井液体系和钻井液施工工艺,并在陆地进行了多口浅软地层水平试验井施工,确保了钻完井顺利实施,为我国海域天然气水合物水平井试采提供了大量的现场试验数据。

南海天然气水合物深水浅层水平井下套管钻井液技术

以中国南海某海域的一口深水浅层高造斜率水平井施工项目为例,介绍了深水浅软地层高造斜率水平井的下套管方式与下套管期间的钻井液技术优化方案。该井为首次在深水采用无隔水管的浅层水平井下套管的方式施工。对于深水无隔水管的套管下入,套管在送入钻具接近井口时最容易发生塑性弯曲,井眼质量和钻井液润滑性能是成功下入的关键。工程实践表明,低温双抑制性钻井液体系适用于该井的钻完井作业,其在井眼清洁、井眼稳定、润滑性及防止水合物生成与分解等各方面都有良好表现。对比常规井,深水浅层高造斜率水平井套管的下入应特别注意上层套管内“铁-铁”硬摩擦的减阻措施,实践证明,固体润滑剂比液体润滑剂效果更佳。

浅埋极软地层加固对大直径泥水盾构开挖面稳定性影响研究

为研究地层加固对浅埋极软地层大直径盾构隧道施工中开挖面稳定性控制的影响,依托珠海隧道工程浅埋极软地层段,选择地层加固前和加固后两种工况,借助数值分析方法,对两种工况分别开展考虑泥水比重和支护压力分布两个因素影响下的开挖面变形特征计算,通过对不同因素下地层加固前、后开挖面变形特征进行比较分析,确定了开挖面变形最小的泥水支护压力分布区间。结果表明:地层加固前,较小、适中和较大的泥水支护压力对应的开挖面变形分别呈“C”、倒“S”和倒“C”形态,不同形态的变形均较大,开挖面存在失稳风险;地层加固后,仅在未加固的开挖面区域存在较大变形,合理的泥水支护压力可以较好地控制开挖面变形量;地层加固前、后,保持开挖面变形较小所需的开挖面中点的泥水压力与同位置静止土压力的比值分别位于区间(0.85, 0.95)和(1.15, 1.25)内;提高泥水比重有利于开挖面变形控制。

浅层高造斜率井段出新井眼及处理探讨

在浅层尤其是高造斜率井段极易出现新井眼,本文通过描述新疆某实验井钻进过程出现新井眼的问题,综合分析了出现问题的原因,并结合本井特点,针对软浅地层高造斜段如何避免出现新井眼和出现新井眼处理提出了新思路。