鉆孔沖洗及護壁堵漏

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1、工程鉆探主講人：杜振川工程鉆探學課件第六章鉆孔沖洗及護壁堵漏第二節(jié)鉆孔護壁堵漏鉆進復(fù)雜地層時，如果措施不當，往往造成不同程度的鉆孔坍塌、掉塊、漏失、涌水或井噴、孔壁膨脹或縮小等孔內(nèi)復(fù)雜情況，鉆進效率低，鉆孔質(zhì)量差，鉆進成本高，甚至出現(xiàn)不能繼續(xù)鉆進和造成鉆孔報廢的嚴重后果。一、復(fù)雜地層及其分類復(fù)雜地層：是指鉆進時產(chǎn)生不同程度的鉆孔坍塌、掉塊、漏失、涌水或井噴、孔壁膨脹或縮小等孔內(nèi)復(fù)雜情況的地層。工程鉆探學課件第六章鉆孔沖洗及護壁堵漏第二節(jié)鉆孔護壁堵漏一、復(fù)雜地層及其分類復(fù)雜地層不穩(wěn)定地層漏失（或涌

2、水）地層力學不穩(wěn)定地層遇水不穩(wěn)定地層輕微漏失中等漏失嚴重漏失工程鉆探學課件第六章鉆孔沖洗及護壁堵漏第二節(jié)鉆孔護壁堵漏一、復(fù)雜地層及其分類1、不穩(wěn)定地層1）力學不穩(wěn)定地層力學不穩(wěn)定地層：是指受地質(zhì)成因或受構(gòu)造運動影響造成的破碎地層，或受大氣、地表水、地下水和生物活動而遭受機械破壞與化學破壞的地層。這類地層一旦被鉆穿后，就會破壞其原來的相對穩(wěn)定或平衡狀態(tài)，使孔壁在重力作用下產(chǎn)生坍塌、掉塊等孔壁失穩(wěn)現(xiàn)象。工程鉆探學課件第二節(jié)鉆孔護壁堵漏一、復(fù)雜地層及其分類1、不穩(wěn)定地層1）力學不穩(wěn)定地層屬于淺部的力學

3、不穩(wěn)定地層包括流砂、砂礫松散地層，具體如風化殘積層、沖積層和洪積層、流砂層等。這些地層的特征是：膠結(jié)差或不膠結(jié)、松散、孔隙度大、穩(wěn)定性差、透水性強、鉆進時不僅孔壁易坍塌，而且還伴隨著沖洗液漏失或涌水。最不穩(wěn)定的流砂層，極易坍塌，甚至無法形成鉆孔。工程鉆探學課件第二節(jié)鉆孔護壁堵漏一、復(fù)雜地層及其分類1、不穩(wěn)定地層1）力學不穩(wěn)定地層深部的力學不穩(wěn)定地層主要有破碎地層和裂隙地層，具體如斷層破碎帶和交叉斷裂裂隙形成的硬脆碎地層。這些地層的特征是：被破碎成顆?；虮磺懈畛纱笮〔坏鹊膲K體，顆?；驂K體間無連結(jié)、

4、空隙大、透水性強、穩(wěn)定性差。鉆進時孔壁坍塌、鉆孔超徑，同時常出現(xiàn)沖洗液的漏失。工程鉆探學課件第二節(jié)鉆孔護壁堵漏一、復(fù)雜地層及其分類1、不穩(wěn)定地層2）遇水不穩(wěn)定地層遇水不穩(wěn)定地層：鉆進中遇到這類地層是指孔壁與沖洗液接觸，因而產(chǎn)生松散、溶脹、剝落、溶蝕等孔壁失去穩(wěn)定性的地層，故亦稱水敏性地層。鉆進中遇到這類地層時，常出現(xiàn)鉆孔縮徑、超徑、孔壁剝落、崩塌等孔壁失穩(wěn)問題。工程鉆探學課件第二節(jié)鉆孔護壁堵漏一、復(fù)雜地層及其分類1、不穩(wěn)定地層2）遇水不穩(wěn)定地層（1）遇水松散地層。這類地層由于受風化或蝕變的影響，

5、巖層遇水后經(jīng)浸泡，產(chǎn)生松散性破碎，表現(xiàn)為掉塊、塌孔、孔內(nèi)渣子多等。這類巖層如風化黃鐵礦、風化大理巖、風化花崗巖、風化泥質(zhì)砂巖等。工程鉆探學課件第二節(jié)鉆孔護壁堵漏一、復(fù)雜地層及其分類1、不穩(wěn)定地層2）遇水不穩(wěn)定地層（2）遇水溶脹地層。這類地層遇水后，顆?；蚍肿娱g的聯(lián)結(jié)力降低，巖層吸水后體積膨脹，甚至進而以膠體或懸浮狀態(tài)分散在水中形成懸浮體。這類巖層有粘土、泥巖、軟頁巖、綠泥石等。鉆進這類巖層時，產(chǎn)生因溶脹而縮徑，因分散成懸浮體而超徑。工程鉆探學課件第二節(jié)鉆孔護壁堵漏一、復(fù)雜地層及其分類1、不穩(wěn)定地

6、層2）遇水不穩(wěn)定地層（3）遇水剝落地層。這類地層由于其結(jié)構(gòu)的不均勻性，如層理、節(jié)理、片理的存在，以及其充填物和膠結(jié)物的水敏性，遇水后往往產(chǎn)生片狀剝落或塊狀剝落。如硬頁巖、片巖、千枚巖、滑石化高嶺石化板巖、硬煤層等。（4）遇水溶解地層。這類地層與水接觸后便溶解于水中，由于溶解的結(jié)果，使孔壁出現(xiàn)超徑。屬于這類地層的有：巖鹽、鉀鹽、石膏、芒硝及天然堿等。工程鉆探學課件第二節(jié)鉆孔護壁堵漏一、復(fù)雜地層及其分類2、漏失地層根據(jù)漏失的嚴重程度可分為：（1)輕微漏失：沖洗液仍能保持循環(huán)，但孔內(nèi)返回的水量小于送入

7、的水量，水源箱中的沖洗液不斷減少。（2）中等漏失：有時孔內(nèi)有一定的水位，但孔口不返水，說明漏失地段在孔壁；有時突然涌失，孔內(nèi)沒有水位，說明是孔底漏失。（3）嚴重漏失：沖洗液全部漏失，鉆孔沒有水位，或呈深水位。這是遇到了裂隙、斷層、破碎帶或喀斯特溶洞、地下河等地層工程鉆探學課件第二節(jié)鉆孔護壁堵漏二、孔內(nèi)復(fù)雜情況的分析與判斷為了有效地處理鉆孔中出現(xiàn)的復(fù)雜情況，必須對可能發(fā)生的孔內(nèi)復(fù)雜情況——復(fù)雜地層的深度、厚度、孔徑變化；漏失層的深度、厚度、漏失量等了解清楚。這樣才能正確地采取預(yù)防措施，有效地處理孔

8、內(nèi)復(fù)雜情況。對復(fù)雜地層的分析判斷包括兩個方面。即：在鉆進過程中的分析判斷和用專門的裝置或儀器對復(fù)雜層位進行測定。工程鉆探學課件第二節(jié)鉆孔護壁堵漏二、孔內(nèi)復(fù)雜情況的分析與判斷1）根據(jù)巖層結(jié)構(gòu)情況判斷漏失層位和坍塌孔段坍塌地層一般完整性和膠結(jié)力較差，鉆進時孔內(nèi)渣子多，往往采不上巖心。在沖洗液沖刷和鉆具的碰撞敲擊之下，易產(chǎn)生掉塊和坍塌。從巖心的組織結(jié)構(gòu)上觀察是否有裂縫、節(jié)理或溶洞等可判斷出孔內(nèi)漏失的層位。1、在鉆進過程中的分析判斷工程鉆探學課件第二節(jié)鉆孔護壁堵漏二、孔內(nèi)復(fù)雜情況的分析與判斷2）根據(jù)鉆速