京津冀协同发展区地应力监测孔钻探施工技术

地应力监测孔作为地应力测量与监测的基础场所,钻探施工的质量直接影响到地应力测量试验的效果,扩孔的质量更是决定地应力监测仪器能否顺利安装以及后期监测仪器能否正常工作的关键因素。本文以京津冀协同发展区地应力监测孔钻探施工为例,详细介绍了地应力监测孔的施工工艺,包括取心钻具组合、金刚石钻头选择、组装式扩孔钻头分级扩孔钻进等,对保证钻孔垂直度和同心度、降低钻孔孔径误差、保证岩心采取率,以及提高监测孔扩孔效率和质量等关键技术提出了一些具体措施,并取得了良好的钻探效果,对今后地应力监测孔的钻探施工具有重要的指导作用。     

地应力钻孔成果质量评价探讨

地应力钻孔是钻探技术在地应力测量与监测科研领域新的应用,具有特殊的质量控制要求,也缺乏规范的质量评价标准,分析研究探讨其质量评价方法和标准对控制钻孔质量具有一定意义。本文通过对大量应力钻孔项目实践经验的分析和总结,在充分研究该类型钻孔属性与特性的基础上,从应力孔质量控制要素分析入手,寻找应力孔质量评价的相关因子,并对普通地质钻孔质量控制要素适用性进行分析论证。通过对评价因子的权重分析,探讨并提出了应力钻孔成果质量评价方法和评价标准,方法独特新颖。特别是独特的质量要素分类方法,借鉴建设工程的质量评价方法和分析研究推荐的评价标准,具有合理的逻辑性和较好的操作性,对该类型钻孔成果质量评价具有现实的指导意义,也可为研究和制定类似的钻探项目成果质量评定规范性标准,提供借鉴和参考。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-3孔施工技术与体会

WFSD-3孔是汶川地震科学钻探项目的系列钻孔之一,历经2年多的施上,攻克了世界罕见的复杂地层钻进、大直径原状样取心和高地应力下钻孔护壁重重技术难关,圆满完成了施工任务。重点介绍了WFSD-3孔施工技术与经验,并对施工若干技术问题提出探讨与认识。     

空心包体孔壁应变计及某些层状岩体中应力分布特征

现场岩体应力测量和岩体工程应力分析一直是岩石力学研究非常活跃的领域之一,而软弱岩体的现场应力测量与分析又是其中一个亟待解决的难题。针对软弱、破碎岩体现场应力测量技术上的困难,从1983年至1984年,中国科学院武汉岩土力学研究所白世伟、方昭茹等人研制出空心包体式孔壁应变计。空心包体式孔壁应变计是现场地应力测量的一种新式传感器,它利用套孔应力解除法原理通过电阻式应变片测量应变来实现地应力测量,能够在一个钻孔中进行空间应力状态的测量。该传感器利用软塑料空心筒和水下低温粘贴固化剂技术,因此比其它传感器更适合软、碎岩体。该传感器采用均布圆筒表面的出浆孔和完整的安装定向系统,保证了粘贴的方便,也保证了测试的准确可靠,经系统验证,该方法测量地应力的综合误差小于18％。     

地应力钻孔施工技术与工艺

随着新技术新工艺的不断发展,地应力钻孔施工技术与工艺也逐渐被有关部门和工程技术人员所重视。本文简明阐述了地应力测试方法、钻进设备器具选择、钻进技术、解除应力钻进时各钻进参数的配合、解除应力钻进中技术注意事项和安全注意事项。对这一领域的前景发展和今后的施工有一定的借鉴和指导作用,对地应力钻孔施工技术与工艺的推广也很有意义。     

一次套钻确定三维地应力的新型钻孔变形计

基于岩体初始地应力测量的套钻应力解除方法,在36-2型钻孔变形计的基础上增加8个轴向变形测量装置,优化设计加工成12分量新型钻孔变形计。该变形计具有8个轴向变形测量元件和4个径向变形测量元件。试验室内元件标定的结果表明,每个测量元件的分辨率可达0.000 1 mm,精度达到2 ‰;多项室内整体标定试验表明,该变形计应力测量稳定性和可靠性较好,分辨率可达0.028 MPa(当E=30 GPa时),实测误差小于10 %;在利用设计出的专用金刚石钻头钻取的钻孔中,安装该变形计,只需要一次套钻应力解除试验就可以确定测点部位的三维地应力状态。该地应力测试设备和方法解决了传统的利用3个钻孔套钻解除确定三维地应力的弊端,并可进行深孔测试。具有操作方便、精度高、可靠性好的特点。     

二00八年十大科技进展浅层低渗透性含水层水平井开采技术研究与示范（一）

通过浅层低渗透性含水层水平盲井钻进与成井技术的研究,建立了钻孔轨迹设计、导向孔钻进、钻孔轨迹测量与控制、钻孔扩孔施工等水平盲井钻进技术体系和井管安装、填砾、止水封闭、洗井、抽水等水平盲井成井工艺体系。开发出了沿导向杆推进和在冲洗管内推进的井管安装方法。     

压磁套芯三维原地应力测量研究

压磁套芯解除法是20世纪50年代开始发展起来的原地应力测试技术。为了实现在单一钻孔中进行三维地应力测量研制了单孔全应力计。在简单介绍压磁全应力计结构和计算原理的基础上,通过现场测试,对在锦屏二级水电站地下厂房洞群区压磁套心解除3孔交汇法三维地应力测量和单孔三维地应力测量及水压致裂地应力测量进行了比较分析研究。测量结果表明,在探洞浅部,受局部地形影响,测点的应力分布主要受自重和地形地貌控制,形成特有的“V”型河谷岸坡内的局部应力状态,最大主应力为11 MPa左右,作用方向NNW基本近水平;在探洞深部地应力应力值较高,最大主应力为40 MPa左右,作用方向近直立;随水平埋深的增大最大主应力由近水平状态转变为近直立状态,说明在洞深部自重应力起主导作用。通过三种方法测量结果的对比分析,说明压磁套心解除单孔三维地应力测试技术与压磁套心解除3孔交汇法和水压致裂地应力测试技术具有相同测试精度。     

我国完成首次远海海域深孔地应力测量

近日,由中国地调局地科院力学所承担的“中国重点海域地应力观测及综合研究”海洋地质调查项目,圆满完成了三沙石岛两科1A井深孔地应力现场测量。西科1A井位于西沙宣德群岛永兴岛东北部的石岛东南侧,钻孔终孔深度1268．07米,其中套管安装深度1008．48米。针对复杂恶劣的钻孔地质条件,项目组制订了周密的实验方案,采取有效的技术措施,最终顺利地完成了全部测量环节,并取得了可靠的实测数据。     

基于钻孔形态分析的地应力测量方法研究

地应力作用下的钻孔孔壁会发生一定程度的变形,导致钻孔横截面形状会发生变化,变形后的钻孔几何形态也反映了钻孔受力状态。在经典岩石力学理论的基础上,研究钻孔在平面二维应力作用下的几何形态,建立应力与变形后圆孔几何参数的关系,实现基于钻孔椭圆参数的应力解算,并提出钻孔椭圆参数的测量方法和测量技术,形成一种新的基于钻孔形态分析的地应力测量方法。结果表明,（1）在平面二维应力作用下圆孔变形后的几何形态为椭圆,推导了椭圆参数与应力的关系表达式;（2）利用3个不同方向的孔径值可以实现椭圆参数的解算,研发触头式显微光学孔径测量技术,实现了钻孔形态的测量,从原理上分析了技术实现的可行性,并就该技术进行地应力测量过程中可能存在的问题进行了探讨;（3）通过室内模拟试验,验证了技术原理的可行性,并通过误差分析和实例计算对该方法测量结果的准确性进行了讨论。     

基岩大口径垂直钻孔施工实践

针对基岩中施工大直径垂直钻孔的难点,介绍了采用小径导向孔、加放活导向器、用小径导向孔对大口径钻孔进行监测、使用具有超前导向的大口径扩孔钻头等技术措施,成功实现了在基岩中施工大口径垂直钻孔和全孔下放大直径钢管的施工过程。     

江西省朱溪矿区钻探施工回顾与思考

在介绍朱溪矿区钻遇地层特点的基础上,系统分析了钻孔深度大、易斜,相对浅孔而言地层更复杂,钻孔质量要求尤其是孔斜要求更为严格等施工难点,总结了主要钻探装备选用和钻探施工管理工作,以及钻进方法、钻孔结构、钻头选用、钻进技术参数、冲洗液选用、护孔堵漏措施等。建议今后深孔施工中必须提高钻探装备的施工能力、遏制重大孔内事故发生、坚持预防为主治理为辅的孔斜防治原则、抓好泥浆护孔等工作。     

振动沉管灌注桩施工技术

混凝土灌注桩基础施工方法之一的振动沉管灌注桩施工技术具有多方面优越性,在某些软弱地层地基处理中发挥越来越大作用。本文以这一施工技术为要求,从设备选择,施工地层,沉管,灌注混凝土和拔管,振动沉管应注意的问题等作了较详细阐述。     

长春火车站南北地下通道管棚支护施工工艺

在软弱土层管棚支护工程中,利用现有设备试验了多种成孔方法,优选出最佳成孔法,加快了工程进度。对该类施工易发生的问题进行了阐述,对类似的施工有一定的借鉴意义。     

金沙江其宗水电站水平孔钻进技术

其宗水电站属峡谷区修建的高坝水库。ZK119水平孔设计孔深350 m,位于上坝址左岸地下厂房。水平孔与垂直孔相比,施工技术难度大,安全隐患大,对钻杆、设备要求更高。水平孔施工重点是水平成孔,因此,控制孔斜率是关键。以ZK119水平孔为例,从水平孔施工技术原理、技术特点和防斜措施等方面论述水平孔钻进技术,旨在为更深水平孔施工提供借鉴。     

内蒙古某煤矿投料井钻成井施工工艺及控制要点

煤矿投料井直径大,采用分级扩孔;耐磨管刚度大,对井眼的垂直度要求高,同时其质量大,对起重设备、器具要求高,施工中容易发生重大的安全或质量事故。本文通过多项工程实践,以内蒙古某投料井为例,总结了投料井钻成井施工工艺及控制要点。     

桂北地区罗地1井钻探施工实践

页岩具有较强的水敏性,在页岩气勘查钻进施工中,井内易发生坍塌、剥落造成超径或缩径等井壁失稳现象。罗地1井采用金刚石绳索取心工艺进行钻进,完井井深1501.06 m,岩心采取率、井斜等各项指标均符合地质设计要求。本文主要从罗地1井的钻井设备、井身结构、施工难点等方面进行总结,可为今后页岩气调查井的施工提供参考。     

北京（密云）地应力监测孔钻探技术

地应力监测钻孔既要满足岩心地质力学测试又要达到孔内实验仪器安放的要求,其钻探质量要求高,施工工艺较常规固体岩心钻探施工复杂。以北京市密云县园林东路1号地应力监测孔钻探施工为例,介绍了北京地区地应力监测孔钻探施工技术。     

复合岩盐层井眼蠕变缩径的数值模拟

盐岩在深部高温高压环境下具有很强的蠕变特性,在岩盐层钻井经常出现井眼缩径、卡钻等复杂事故。目前关于岩盐层井段安全钻进泥浆密度的计算方法主要适用于均匀地应力的情况,难以在非均匀地应力条件下应用。为此研究建立了三向地应力作用下盐岩和砂泥岩相互交错的复合岩盐层井眼蠕变缩径的三维有限元模型,并以塔里木油田羊塔克地区深井为例,研究了非均匀地应力条件下,复合岩盐层井眼随时间变化的蠕变缩径规律,得出了一定泥浆密度下岩盐层井眼在不同时刻的井径值。计算结果表明,安全泥浆密度有限元模拟值与羊塔克地区岩盐层井段实际采用的安全泥浆密度非常接近,验证了所建数值模型的合理性和计算结果的可靠性,研究成果为岩盐层井段的安全钻进提供了技术支撑。      

松软煤层瓦斯钻孔失稳分析及动态密封技术

松软煤层钻孔在钻进及抽采瓦斯过程中,容易发生钻孔形变、缩径、坍塌甚至堵孔等工程问题,造成瓦斯钻孔成孔率低、密封性差、服务时间短及瓦斯抽采阻力大等抽采问题。针对上述技术难题,基于松软煤层的构造演化过程,分析了自重应力、构造应力、采动应力及瓦斯应力等因素对松软煤层瓦斯钻孔稳定性的影响,得出了松软煤层钻孔的多应力耦合作用失稳机制。同时,针对松软煤层瓦斯钻孔失稳规律,提出以护孔为基础,自适应动态密封为关键的"护-封"一体化松软煤层瓦斯钻孔密封技术。工程试验结果表明,该技术可使单孔瓦斯抽采体积分数增加至90%以上,单孔瓦斯体积分数提高2~3倍,且抽采浓度稳定。