【钻孔事故及处理】 飘钻(钻孔弯曲)事故

2020-06-13 09:43:50 yysm 332

钻孔弯曲,是钻具在回转碎岩过程中偏离设计钻孔方向而引起的。一般促使钻孔偏斜的因素有两个:一是钻头底面受到偏斜力矩或钻具受到与设计钻孔方向不一致的斜向力;二是孔壁对钻具导向不够或钻具刚性差。

造成钻具偏斜的条件主要有:岩层的岩性及产状、地质构造以及某些特殊地层等;钻探设备的质量及安装、开孔钻进以及钻具结构尺寸等;钻进方法、钻进技术参数及操作技术等。

产生钻孔弯曲的原因可以简单归纳为:地质构造、施工技术和钻进工艺三个方面。

(一)地质构造

1、各向异性的岩层

对有层理和片理构造的岩石,当外力垂直其层面或平行其片理作用时,它们表现的力学性质指标是不一致的,称为岩石的各向异性。

(一)地质构造

1、各向异性的岩层

在层理和片理构造的岩石中钻进时,由于层状岩石的各向异性,钻头朝着钻进阻力最小的垂直于层面方向偏斜。因此,钻孔的顶角和方位角都趋向垂直岩层层面方向弯曲。

一般来说,火成岩体岩石的各向异性不明显,钻孔弯曲程度小些;变质岩类

(如片麻岩)和层理发育的沉积岩(如片岩、页岩等)的各向异性强,钻孔飘钻(弯曲)程度也大。

2、倾斜的软硬不均的交错岩层

钻孔穿过倾斜的软硬互层时,因软硬岩石抵抗破碎的能力不同,使孔底产生不均匀破碎,造成钻速差,引起钻孔顶角及方位角的变化。

钻孔偏斜的方向和顶角变化率,取决于钻孔轴线与岩层面的夹角(遇层角) 和软硬岩石的硬度差,差值越大,钻孔弯曲率越大。

中心通缆钻杆

图 7-8 钻孔由软至硬岩时的弯曲情况

(a)δ<15°;( b)δ<30°

 

3、地质构造复杂和破碎的地层

在破碎层钻进斜孔时,因其具有流散性,故在钻具的自重作用下,钻孔极易下垂。

遇大溶洞时,斜孔钻进由于重力作用,钻孔顶角会急剧缩小而向下弯曲,直孔钻进由于孔底不规则,钻具也易偏离钻孔轴线而发生弯曲。

钻进中,遇到大的裂隙或断层,其方向和角度又与钻孔的方向和角度相近似时,钻孔会沿裂隙或断层的方向和倾角发生弯曲。

在松散的地层中遇到大的砾石、卵石等坚硬的包裹体时,钻孔会沿其斜面弯曲。 

(二)施工技术及工艺

1、设备性能及安装

钻机陈旧或性能不良,不能保证钻具的一定方向和角度时,就会发生钻孔弯曲。如钻机的回转给进部件导向性能差,立轴导管松旷,立轴箱固定不牢, 油压钻机滑道松旷等。

钻机没有水平地安装在固定的基础上或地基填方多,不坚固,使得基台枕受力不均,造成钻机倾斜。

钻孔不连续施工,重复安装钻机,钻孔方位有偏差。

2、开孔换径

开孔孔径大,用小孔径钻孔施工时与大孔径钻孔不同心,上下固定不牢而旷动,不起导向作用也会引起钻孔弯曲。

换径或扩孔时,没有使用导向钻具,或导向钻具太短等都容易造成钻孔弯曲。

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