地质钻探孔内复杂情况和孔内事故种类梳理分析

近年来地质钻探孔内事故数量呈下降态势,但由于技术经济条件变化、地质钻探应用领域和范围扩大,钻孔深度增加,孔内复杂情况增多,一旦发生孔内事故,处理难度变大。应尽快对地质钻探孔内复杂情况和孔内事故种类进行梳理,制定地质钻探孔内事故预防和处理技术规程,推动孔内事故预防处理技术发展和规范化管理。地质钻探孔内复杂情况种类主要有钻孔漏失/涌水、钻孔弯曲、孔内温度异常、钻孔缩径/扩径、钻孔坍塌/阻滞、孔内沉渣、孔内异物和其他孔内异常等;地质钻探孔内事故种类主要有钻具事故、卡钻事故、埋钻事故、烧钻事故、套管事故、测井事故、取心事故和其他事故等。地质钻探与石油天然气钻井有着较大的工艺差异,孔内复杂情况和孔内事故种类亦与石油天然气钻井有所不同,不能完全照搬其种类划分,但应借鉴学习石油天然气钻井行业的井下事故预防处理先进技术和管理理念。     

河南铝土矿勘探高肋骨PDC 钻头双管钻探工艺探讨

针对河南铝土矿勘探的钻探工艺进行探讨。从岩性及钻探工艺两方面分析在河南铝土矿勘探时常规钻探工艺易出现卡钻、岩心采取率低、钻进效率低的原因,岩性方面:河南铝土矿勘探过程中常遇的二叠系、石炭系地层多属软-中硬岩,易遇水膨胀、孔壁不稳定,钻杆、钻具易粘附孔壁导致泥浆排泄不畅;钻探工艺方面:普通合金钻探工艺岩心采取率低、钻速低,绳索取心钻探工艺岩心采取率高、钻杆钻具与孔壁间隙小,普通金刚石双管钻探工艺岩心采取率高、钻具与孔壁间隙小,普通PDC钻头钻探工艺岩心采取率高、钻具与孔壁间隙仍然不够大,采用常规钻探工艺常发生钻具或钻杆粘附孔壁、泥浆排泄不畅,易产生的卡钻事故而降低钻探效率。高肋骨PDC钻头可有效增大钻具与孔壁间隙、双管取心可有效提高岩心采取率,采用高肋骨PDC钻头双管钻探较好地解决了河南铝土矿勘探时卡钻、岩心采取率低、钻探效率低的问题。因而以为在河南铝土矿勘探中适宜采用PDC钻头双管钻探工艺。     

查干德尔斯钼矿复杂地层钻探技术探讨与实践

针对内蒙古乌拉特后旗查干德尔斯钼矿区大部分地层（尤其进出矿层部位）破碎、漏失、坍塌、掉块的复杂特性,为避免因孔壁的不稳定等因素而造成卡钻、埋钻或报废钻孔等事故,结合以往复杂地层钻探施工经验,采取了腐植酸钾低固相泥浆及相关技术措施,确保了钻进的顺利,取得了良好的施工质量和效率,为下一步施工提供了技术保证措施和经验。总结了该区复杂地层钻探施工经验,可供类似矿区借鉴。     

ZKS—Ⅰ型钻孔电视设备简介

钻孔电视是一种专用的工业电视，主要用于对清水钻孔的孔壁和孔底进行观察，从而直观的进行地质分层、寻找矿脉和了解孔内故障等情况。在勘察部门中运用钻孔电视，可以直观的解决一些钻探、物探所难以解决的问题。如在工程地质工作中，采用钻探取岩芯的方法来查明地质情况，但在破碎带、裂隙或松软岩层中钻进，往往由于采取率低，对工程地质条件的分析判断带来很大困难，用钻孔电视设备直接观察，就有可能克服上述困难，对破碎带、裂隙发育情况、产状要素等作出较正确的定性定量分析，提供较可靠的资料。又如在水文地质工作中，可在清水钻孔中划分含水     

钻孔拉槽及拉槽卡钻事故的处理

钻孔拉槽是在钻孔弯曲度较大，地层硬度适宜的条件下，起钻过程中钻具对孔壁摩擦，冲拉而形成的一种孔壁形状。钻孔拉槽给安全施工带来极大的威胁，起钻操作中随时都有卡钻的危险。由于钻探工程的隐蔽性和复杂性，给正确地判断孔内情况带来很大的盲目性，所以人们往往将拉槽卡钻误认为孔壁缩径或掉块卡钻，并由此导致错误的处理方案，使事故复杂化，或者使事故无法进行处理。     

极地深部冰层取心钻探孔壁水压致裂研究

为了维护极地深部冰层取心钻探工作中钻孔的稳定,避免孔内事故的发生,冰层孔壁的水压致裂问题是亟待解决的重要科学问题之一。本文在深入分析国内外冰层钻探资料的基础上,结合冰盖动力学相关理论,计算得出了钻孔所在区域冰层的密度、温度及内部应力随深度的变化规律。在此基础上,结合油气资源勘探水力压裂技术与冰层钻进钻井液等相关理论,建立了合理的孔壁压差计算方法,深入探讨了适用于深部冰层钻探孔壁水压致裂机理。研制了冰层钻孔水压致裂模拟实验装置,可分析研究不同围压条件下冰样的脆性变形机理。结合我国Dome A深冰心钻探工程实际,提出钻孔可能发生水压致裂的深度区域及孔壁所需的起始裂纹长度判定,以期为后续的安全高效冰层钻进提供重要的理论依据。     

钾盐普查钻探工艺

我队从事钾盐普查钻探工作，历时三年，曾施工三个钻孔。孔深分别为：1108米；1000.84米，1000.80米。由于地质构造、水文地质复杂，岩石具有硬、脆、碎特点，加之我们设备不配套，造成前期钻进速度慢、岩芯采取率低、钻孔孔斜大、卡钻、埋钻事故多等问题。后来采取了各种有效措施，才使上述各种问题得到较妥善的解决，取得了一定的经验。     

对槽沟卡钻的认识

岩心钻探施工中,常见的卡钻事故有:井壁掉块卡钻、套管脱扣卡钻和落物掉入孔内卡钻等等,而对钻孔槽沟卡钻尚未引起注意。近几年,我队在栖霞矿区钻探施工中,经常发生钻具在提钻过程中途被卡住。起初也认为是孔壁坍塌或钻孔超径造成的,当一般卡钻事故来处理,结果越处理越复杂。特别是钻杆折断在槽沟孔段中,断头靠在槽沟里,往往不易找到,因之,处理时间长,甚至报废管材和工程量。1975年以来,我队施工的15个钻孔中,就有5个钻孔由于槽沟卡     

用泡沫洗井技术钻探萤石矿

金家萤石矿，由于地层裂隙发育，在钻探施工中钻孔全孔漏失；孔壁掉块坍塌；岩心采取率低以至钻孔报废；基于钻探质量满足不了地质要求，被迫中途停止施工。现采用泡沫洗井技术，解决了钻探生产中的采心、供水、施工难等问题。     

近海不下套管井深100 m海砂钻探技术

对于井深100m的海砂地质钻探,不下套管,一径到底,直接在松散无胶结的砂质沉积地层取心钻进,大大降低了劳动强度和提高了生产效率。在黄海某砂矿岩心钻探调查项目中,易产生孔壁坍塌、岩屑返不出孔口、涌砂、卡钻等严重问题。通过解决施工中遇到的问题,总结了井深100m的海洋砂矿钻探工艺技术,以及孔内事故的防治措施,为后续工作提供了技术参考。     

论龙永煤田坑柄矿区钻孔结构设计

针对龙永煤田坑柄矿区钻进过程中普遍存在的＂硬、漏、塌、涌、斜＂等复杂现象,在多年的实践基础上,摸索出一套适合本区的钻孔设计结构和钻进方法：开孔用φ130mm合金钻头钻至完整岩层,下φ127mm孔口套管,然后用S95mm金刚石钻具将上部硬岩钻穿,至稳定岩层后下φ89mm套管,最后用φ76.5-77.5mm合金金刚石钻头钻至终孔。另外,把S75mm钻具的钻头外径由φ75mm增加到φ77＋0.50mm,一方面可保证经过改扣的φ89mm套管能够继续作为技术套管使用;另一方面也有利于排除岩屑、防止糊钻、缩径卡钻、冲蚀孔壁、降低泵压、减轻抽吸和压裂孔壁造成的钻孔漏水坍塌等故障,更好的起到护壁防塌效果。经统计,该钻孔结构设计将钻孔的平均时效提高到1.68m/h,提高了50%;平均钻效达到626.34m/钻月,提高了21%;单孔最高钻效达到782.27m/钻月。     

对依兰煤田钻孔缩径挤夹钻具事故的认识

针对依兰煤田钻探施工中出现的钻孔缩径挤夹钻具事故,提出产生事故的根本原因不是因岩层本身膨胀所致,而是由于某种岩层裂隙发育,渗透性良好,吸水性强,使钻孔孔壁泥皮迅速增厚所致,并提出预防事故的具体措施。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔套管护壁技术

护壁技术是解决复杂地层钻探难题的关键技术之一。介绍了一些特殊的套管护壁技术在WFSD-4号孔钻探中的应用情况,包括在小间隙条件下下大直径套管技术、复杂钻孔活动套管护壁取心技术和用于强缩径地层的两阶段下套管固井技术等。     

寨上矿区复杂地层钻探技术

针对甘肃省岷县寨上矿区构造发育,地层破碎,断裂带厚度大,钻孔缩径、漏失、坍塌,岩心采取率低,孔内事故多等钻进难题,采用植物胶泥浆、PAB无固相冲洗液、多层套管护壁技术,以及试验运用Q系列钻具和射流式绳索取心局部反循环钻具取心等措施,取得了较好的效果。     

ST-1无固相冲洗液在绳钻中的应用效果

金刚石绳索取心钻进要求冲洗液有良好的流变性、泥皮薄而韧,能有效防止钻杆内壁结垢,有利于内管通过。ST-1无固相冲洗液主要南ST-1高分子防塌剂组成,具有吸附在孔壁岩层粘土矿物,抑制粘土岩、泥岩水化膨胀的优点．其线型长链卷曲成团状物,渗析于孔壁表面或孔隙内,减少或阻止冲洗液向孔壁内渗透,具有絮凝劣质土、岩屑而不絮凝优质土的功能,把冲洗液中的岩屑携带到地面及时絮凝聚沉,从而降低冲洗液的同相含量,保持冲洗液的低比重、低粘度。详细介绍了该冲洗液的配制方法以及在不同地层中的应用,经过生产试验证实该冲液在预防钻杆内壁结垢,使孔壁园滑．防塌防缩径方面具有很好的效果。     

羌塘盆地天然气水合物钻探试验井工程井壁稳定性分析

基于三维快速拉格朗日有限差分法多孔介质流固耦合理论及弹塑性极限平衡理论,根据羌塘盆地天然气水合物钻探试验井工程QK-2井实钻资料,分析在渗流条件下井壁失稳机理,并对失稳段井壁稳定性进行了数值模拟分析,研究在不同钻井液密度下井径周围围岩应力分布和井眼坍塌或拉裂变形规律,为羌塘盆地天然气水合物钻探试验井工程确定地层不坍塌（不缩径）、不压漏的钻井液安全密度窗口,以便为钻井井身结构设计及合理钻井液密度的确定提供依据。     

川藏铁路DZ-深02-1钻孔高密度冲洗液的研究与应用

川藏铁路林康段DZ深021孔系构造勘察孔,地层非常复杂。钻探施工中出现了涌水、涌砂,掉块、缩径等复杂孔内情况。涌水携带破碎颗粒极容易造成孔内卡钻。同时孔内涌水稀释冲洗液,造成孔内压力失衡,加大了孔内垮塌事故,提高了钻孔的施工难度。通过研究和应用高密度冲洗液,平衡孔内压力,防止泥砂涌入钻具,使内管能顺利到位钻进。通过强抑制性低失水冲洗液的选择与配置,减少了泥岩的垮塌与缩径现象。通过采用加大钻头,增大环空间隙,使孔内岩粉能顺利排出,减低循环泵压,有利于断层泥段孔壁稳定。通过下入花管隔离等方法,分离出部分涌水量,减少了对冲洗液性能的破坏。通过强化钻进参数控制,减少了钻进中对孔壁的扰动,尽可能维持了孔壁稳定。最终钻进至设计孔深,达到了工程勘察的目的。     

锡矿山复杂地层小口径取心深孔钻探施工方法

针对冷水江市锡矿山谭家冲矿区ZK2401钻孔复杂地层,把单个钻孔的钻探施工作为一个系统工程来实施,对可控制部分进行合理有效的控制,做到有备而动并提高钻孔的成孔率。从前期调查、钻孔结构设计及钻探设备选择、钻孔工程设计和实际施工情况4个方面总结钻探施工方法,确保在矿区复杂地层小口径深孔钻探施工的顺利进行,其经验可供同行参考。     

江西省浮梁县朱溪矿区深孔钻探施工技术研究

详细介绍了朱溪矿区3个深孔钻遇地层、钻探设备、钻孔结构、钻头使用、起大钻、冲洗液使用、护孔堵漏、套管使用等具体情况。重点分析和总结了钻孔结构、钻头使用、冲洗液使用、护孔堵漏等钻探工艺技术,并提出今后深孔施工需慎重配套钻探设备、增大钻头外径、提高钻探效率、重视深孔孔斜尤其是方位超差和灰岩溶洞问题等建议。     

气举反循环钻进技术在煤矿瓦斯抽排井中的应用

针对大直径工程井施工,采用正循环先导孔钻进,分级扩孔成井方法,井壁与钻具环状间隙大,泥浆上返速度低,排渣困难,岩悬屑重复破碎,钻头泥包严重,钻进(扩孔)效率低及护壁对泥浆性能要求高,泥浆维护成本大等问题,研究了一套大直径工程井气举反循环钻进工艺及配套钻具。通过工程实例,介绍了大直径气举反循环钻具、机具配套、钻进工艺等。同一项目中的对比试验表明,利用气举反循环工艺与常规正循环工艺进行的机械钻速提高74.3%,碎岩效率提高了2.56倍,井身质量得到保证,为今后大直径工程井高效、低耗、安全施工提供了经验。