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卵石层钻探工艺

发表于:2020-05-16 浏览量: 28 次

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  现场经钻探,钻进8至9米范围钻机跳动剧烈,漏水严重。依据取芯情况将该底层定为卵石,由于采用的是传统钻探工艺取芯质量较差,对该层的性状结构及其工程地质条件无法进行准确判断。为此试用金刚石钻进配用植物胶进行比对施工。结果取芯质量得到了显著成效。本文通过新老工艺的比对浅谈一下卵石地层的钻探施工工艺。

  一、卵石层的结构特点

  卵石层根据充填物的不同可分为砂卵石和泥卵石。砂卵石为散胶结局部有架空层,渗透性强、漏失严重、质地坚硬、结构复杂。松散和软硬不均,颗粒级配无规律,取芯取样困难。常规钻探只能取出部分大粒径的卵石,细颗粒被冲洗液冲失,因而要查明其结构与颗粒级配结构关系极为困难。泥卵石质地坚硬、结构复杂,漏失情况相对砂卵石层较轻,但容易出现鳖泵现象。同时由于岩芯在钻具中旋转碰撞及冲洗液的作用取芯效果仍难以保证

  二、卵石层钻进方法

  2.1 常规钻探方法及特点

  目前一般采用金刚石钻进,清水冲洗跟管扩孔及泥浆循环等常规钻进方法,采芯则采用回转钻进、干钻、跟管、冲击、钢丝钻头等取芯方法。

  这些方法钻进卵石层的缺点是钻机负荷大孔内事故多、钻进效率低、取芯质量差。

  2.2 金刚石钻具配合植物胶冲洗液钻进方法及特点

  为适应各种硬脆碎地层钻探的要求,专门研制了系列单动双管金刚石钻具配合植物胶冲洗液的钻进新技术。也是目前在这类地层钻进取芯比较先进的一种方法。该方法是以植物胶为冲洗液金刚石为钻进工具的钻进工艺。该工艺的主要特点是回转阻力小、钻进效率高、取芯质量好,排砂、携带岩粉能力强。

  三、植物胶性能及金刚石钻具结构

  3.1 植物胶在钻进中的性能

  (1)就有粘弹减阻、减振成膜作用。(2)能提高低固相泥浆冲洗液的粘度、降低失水量、改善泥浆流变性、提高泥浆的稳定性和护壁防塌的作用。(3)植物胶按比例参配纯碱后可配制高粘度冲洗液而不影响泵吸性能,不增加泵压。(4)造浆性能好、同时具有润滑性能好和流动性能好。

  3.2 金刚石钻具结构

  金刚石钻具结构为单动双管,分为导正除砂机构、单向阀机构、双管单动机构和内管机构组成。

  四、植物胶冲洗液在卵石地层钻进的配比

  (1)卵石地层的配比胶粉1.5%---3%(与水的重量比)

  碳酸钠 5%(与胶干粉的重量比)

  (2)泥卵石层的配比植物胶冲洗液 胶粉1%---1.5%(与水的重量比)

  碳酸钠 5%(与胶干粉的重量比)cmc0.1%---0.2%

  五、钻进工艺

  5.1 钻头的选择与使用

  卵石层钻进中宜采用hrc45--55 的金刚石钻头,或根据卵石母岩成对应选择,浓度为100%

  5.2 钻进技术参数

  ①钻压 在卵石地层钻进中,钻压不应过大,如果过大钻杆容易绕曲,钻具不稳定、跳动大、岩芯容易堵塞。影响钻进效率,总结现场经验钻压范围;5--8kn 。②转速 钻进过程中,转速影响钻进效率和取芯质量。转速高钻杆绕度越小,钻具越稳定,进尺越快,钻头的研磨时间就越短,采芯质量也越好。在可能条件下应尽量使用高转速,参数范围;500--850r/min 。③泵量 影响取芯质量的关键因素是泵量的大小,为减少冲洗液对岩芯的冲刷提高取芯质量,在能维持钻进的条件下应尽量选择小泵量,如地层比较密实时可适当加大泵量。一般可选25―40l/min④采用冲洗液钻进,由于泥浆具有粘弹性及减振作用、润滑性和滑动性较好,所以正常钻进时泵压较低,一般0.5mpa左右。

  5.3 钻进操作技术

  ①开孔应下入适当的套管,以不塌孔为原则。②钻具下入孔内,先用低压慢转扫空到底,孔内钻头阻力不大时才能转入正常钻进,如果孔内阻力大不能强行开高转速。③钻头正常钻进时不得任意改变钻进参数,也不要提动钻具,防止岩芯堵塞。④发现岩芯堵塞时可适当提动钻具,若处理无效应立即提钻。⑤如果地层松散,砂卵石粒径很小取芯困难时应降低泵量。⑥砂卵石钻进如钻速突然加快可能是钻进砂层或小粒径砾石层,不必改变钻进参数,但要尽量降低泵量。⑦为保证岩芯采取在钻进薄砂层和泥层时最好在钻穿后,进入卵石层10 cm以上再提钻。如砂层较厚,一个回次钻不穿时回次末应停泵干钻10 cm以上再提钻以防止岩芯脱落。⑧钻进时应精心操作,经常观察供水系统是否畅通,水泵运转是否正常。孔内不返浆时应防止断浆。如发现泵压突然增高时应立即提钻检查以防烧钻。⑨在重要孔段钻进取样时应慢速提升、拧卸钻杆时应平稳防止岩芯脱落,退芯时应卸掉钻头然后轻轻倒出岩芯。

  5.4 钻进效果评价

  采用金刚石单动双管钻具配合植物胶冲洗液在砂卵石层钻进,与常规方法比较有一下几个突出有点;(1)植物胶冲洗液流动性好携带岩粉能力强,孔底干净进尺较快,完工钻孔质量好。(2)植物胶冲洗液润滑性好、减少钻具回转阻力,提高钻进效率。减少管材磨损,降低成本,提高钻探效率,缩短勘探周期。(3)取芯质量好,可保持岩样的原状结构,可有效、准确判定地质特征。

  六、结束语

  通过新工艺的使用,解决了砂卵石层取芯难,取芯不完整的难题。从而地质勘察评价提供了准确实料,确保工程质量。

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