孔壁与不稳定地层类型因什么原因颈椎失稳如何治疗?

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造成孔壁失稳的原因很多,主要有:地层应力作用、液动压力、泥浆、
在卵砾石地层钻进,
其他如钻进工艺因素等。这些因素有时共同起作用,有时是某一因素起着主导作用,应对各
种情况作不同分析。
钻孔内的各种压力主要有静液柱压力、上覆土层总压力、地下水压力。静液柱压力是钻
孔内泥浆柱产生的压力,大小受泥浆的重度及泥浆柱的垂直高度影响;上覆土层总压力是指
覆盖在该地层以上的土和孔隙中水的总重量造成的压力(相当于饱和土体总应力产生的压
力);地下水压力包括地层孔隙内水的静液柱压力及地下水流动时产生的动压力。在一定深
度的岩土层处于受压状态而存在原始应力,当地层被钻开后,孔壁周围的岩土层必须承受由
于维持新的应力平衡而重新分配的应力,如果地层中土本身强度不够,孔壁将被破坏。在卵
砾石这种松散地层,当孔内液柱压力不足时,在上粗土层总压力作用下,就被压成碎粒而掉
落孔内,造成孔壁扩大,起下钻遇阻,孔内被坍塌物充填,俗称塌孔事故[21
升降钻具时,由于钻具在孔内液体中高速运动,引起孔内压力升高或降低.该变化称为
压力激动;当钻具下人孔内,由于下行钻具运动所产生的压力增加,称为激动压力;从孔内提
出钻具时,由于上行钻具运动所产生的压力减少.称为抽吸压力(或称负压)。统称为液动压
力。起下钻时,钻具尤如一个活塞在孔内运动。起钻时,若提钻速度过快,由于孔壁间隙小,
下行的液体来不及补充钻头下部的空腔而产生负压,于是对孔壁产生抽吸作用,而使下部孔
壁承受张力。起钻速度愈快,负压愈高,抽吸作用愈强。与此同时,取芯钻具以上的孔内液
体,由于钻具上行速度过快,来不及下行或下行很少,部分被带出孔口,再加上钻杆提出,不
在孔内占有体积,使孔内泥浆液面降低,液柱压力减小,也减少了液体对地层的平衡力2。
这种情况,在使用泥浆洗孔时,问题更为突出。下钻时,冲洗液在高速下落的钻具挤压下,将
钻具下落时产生的动能传给孔底和周围岩土,使它们承受很高的动压力。下钻速度愈快,所
产生的动压力就愈高。此外,升降机的突然刹车使钻具急剧减速产生惯性效应,也会引起相
当大的激动压力。
冲洗液在保护孔壁、排除岩屑、冷却钻头等方面具有积极的作用,但若应用不当,也会对
地层造成破坏,主要包括地层的水化和冲洗液对孔壁的直接冲刷。所谓地层的水化作用是
指由于孔内水的存在,使在孔壁道受周围产生毛细吸附作用及泥桨钻进中的压差造成失水
而进人地层内部,使孔壁遭受破坏。冲洗夜的破坏还表现在循环时对孔壁的直接冲刷作用。
若孔内冲洗液流速过高,易形成紊流,则对孔壁的冲蚀作用也愈大,不利于孔壁稳定。这种
情况尤其在取芯钻具及钻头段,由于环状间隙小,横断小,相同的流tI下则流速也大,破坏也
此外,长时间在易塌孔段钻进,提钻未及时回灌,裸孔时间过长,使用弯曲钻杆,使钻具
回转和升降时产生对孔壁的碰撞或敲打等人为因素对孔壁稳定也有一定影响。
3.稳定孔壁的措施
稳定孔壁的方法很多,在实际钻进过程中,为保证卵砾石不稳定地层的孔壁稳定,应注
意以下几个问题:
(1)尽力保持钻孔一地层间的压力平衡。关键是调整合适的泥浆密度,确保泥浆密度在
平衡地层侧压力所必须的最小值,在相当程度上是可以保持孔壁稳定的。同时在起下钻时
因压力激动易使压力失去平衡,故既要控制合理的起下钻速度,又要坚持提钻回灌制度,尽
力维持钻孔一地层的压力平衡关系。
(2)选用合适的泥浆。对泥浆的要求一般是:具有低失水、高矿化度、适当的密度和粘
度。低失水及高矿化度减少了地层的水化作用。适当的密度可保证有必须的静液柱压力
对孔壁破坏大,坍塌物在泥浆中沉降
泥浆粘度要适当,过小了泥浆液流冲蚀孔壁的力量大,
过快;过大又会使泵压升高,排量减少,钻速下降,裸孑L时间加长,压力激动增大,不利干防
(3)坚持合理的钻进工艺措施。尽力做好以下几点:1)控制合理的起下钻速度,特别是
经过复杂地层时应更给予重视。操作升降机要平稳,尽量减少惯性效应;2)钻进时注意随
时调整冲洗液性能,保持孔底清洁,避免钻头或钻具上部造成泥包。卵砾石层钻进往往孔内
岩粉多,避免起钻前长时间冲孔,防止孔壁扩大3;)钻进时不能使用弯曲的钻杆,以免造成钻
具回转时对孔壁的碰撞敲打;4)深孔钻进特别在使用泥浆洗孑L时,
正在加载中,请稍后...影响非开挖钻孔孔壁稳定因素的分析(三)
主动技术措施的影响
3.1&&成孔液的密度
具有一定密度的成孔液可以用来平衡地层对孔壁的压力。地层压力要把孔壁向内挤缩,而具有密度的成孔液则以径向压强将孔壁向四周“撑开”。若能维持住这样的“平衡”,就能在很大程度上保证孔壁的稳定。作为非开挖成孔液密度对平衡孔壁压力影响的分析,应重点考虑的问题是:
(1)密度值的具体确定。对于密度沿深度的分布,由于非开挖近水平孔很浅(相对于地勘和油气钻井),因而由密度形成的压强沿孔径(垂向)的变化率就相对特别大。所以必须特别重视孔内垂向变化的液压力梯度与孔壁垂向变化的地应力梯度之间的吻合性。
(2)解决好加大密度与抑制滤失之间的矛盾。
3.2&&成孔液的粘性
对于分散破碎的不稳定地层,利用较粘稠的成孔液可以起到良好的粘结护壁作用;对于水敏性和溶蚀性地层,成孔液粘度高能使其滤失量小,则孔壁的水化、水溶破坏的程度低。
但是,成孔液的粘性大对孔壁稳定又有不利的影响,主要表现在会增大对孔壁的压力激动破坏。因此,不能盲目增大成孔液的粘性,而应根据地层特点,综合兼顾多方面的情况,包括考虑悬渣、减阻等,来确定合适的成孔液粘性。
3.3&&成孔液的滤失性和配伍性
(1)当地层为泥页岩、黄土、粘土时,失水过大会引起孔壁吸水膨胀、缩径、坍塌;
(2)对于砂砾层、破碎带、裂隙发育的地层,渗入的自由水洗涤了散粒接触面之间的粘结,减小了稳定摩阻,散物易滑入孔内,造成孔壁坍塌、卡钻等事故;
(3)成孔液在溶解性地层中的失水越多,孔壁地层被溶解的程度就越高。
因此,降低成孔液尤其是其中的自由水透过孔壁向地层的滤失量,是钻遇水敏性、溶蚀性和松散地层防止钻孔失稳破坏的主要技术措施。
成孔液与地层的配伍性是更深入的钻孔护壁问题,它涉及到浆液与地层之间的化学平衡。
3.4&&&成孔时间
因为地层向钻孔的自然蠕变、近孔壁地层的吸水破坏都有逐渐发展的时间过程,而且各种环境振动也是越积累越多,所以钻孔形成后的裸眼时间越长,孔壁失稳破坏的程度或机率就越大。
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非开挖钻井孔壁的稳定因素
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