破碎地层孔壁稳定技术的探讨与实践

在破碎地层钻探施工中,提高破碎带地层破碎岩块之间的胶结力、快速封堵地层裂缝形成完整孔壁及适当的冲洗液密度是破碎地层孔壁稳定的关键。防塌型随钻堵漏剂、改性沥青的加入能有效封堵地层裂缝,提高孔壁承压能力。LBM冲洗液体系和接枝淀粉冲洗液体系具有良好的造壁性能和流变性能,在破碎地层施工中取得良好的使用效果。     

金川矿区复杂地层钻探孔壁失稳机理与对策研究

金川矿区目前资源开采逐渐向深部转移,采用的主要探矿方式为在采矿巷道中布设中深钻孔,由于矿区地质条件复杂,常出现钻孔垮孔、造浆、地层涌水、破碎等情况,影响了勘察效率。为了解矿区复杂地层影响钻孔孔壁稳定性的原因,对从矿区采取的岩样进行理化分析、微观分析和力学性质分析,结果表明金川矿区钻孔孔壁失稳主要是因为钻探过程中遇强水敏性、强破碎、强涌水和高地应力地层。通过对矿区钻孔孔壁进行稳定性评价,从冲洗液技术和工程技术等方面制定了钻探技术对策,为矿区钻探施工提供了技术支撑。     

洛宁上宫金矿ZK322000深孔复杂地层护壁技术探讨

洛宁上宫金矿地层复杂,存在多层断裂构造破碎带,地层主要为硅化蚀变碎裂安山岩、碎裂片麻岩类与构造角砾岩,钻进过程中易出现孔壁坍塌、缩径等现象。ZK322000深孔钻探过程中既遇到了覆盖层采空区碎矿渣地层,也遇到了断层带水敏地层与坍塌破碎地层等复杂地层,针对该孔地层特点,通过采空区长套管护壁与水敏地层的抑制性泥浆体系护壁及坍塌地层的高密度泥浆体系护壁,成功解决了孔壁失稳问题,从而保证了钻孔质量。     

湘南1号深钻复杂地层护壁技术

孔壁稳定性是钻孔顺利钻进的重要条件,合理的护壁工艺可有效地保持孔壁稳定,尤其是复杂地层钻进过程中更是需要采用适合的护壁工艺来保持孔壁稳定以达到顺利钻进的目的。湘南1号深钻施工过程中多个孔段地层极为破碎,出现了严重孔壁失稳问题。通过分析地层及现场施工工艺后,针对不同孔段,形成了一套系统的护壁方案。通过现场实际护壁效果对比发现,冲洗液在轻微漏失工况下的护壁效果较好;跟管钻进工艺适合于快速穿越局部极破碎地层;水泥球混合水泥浆对极度破碎地层护壁有良好的效果。不同的护壁工艺各有优缺点,在实际钻探过程中针对性的选用高效护壁工艺对提高钻进效率有着重要意义。     

碎软煤层瓦斯抽采钻孔孔壁稳定性分析

针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔率低、钻孔深度浅的问题,建立钻孔失稳的力学模型,分析了孔壁失稳的力学机理。从煤体结构、地应力、瓦斯压力和钻进工艺等方面阐述了孔壁失稳的影响因素,指出了孔壁的失稳破坏模式。建立孔壁稳定性数值模拟分析模型,采用HoekBrown准则对碎软煤层的力学参数进行估算,计算分析了钻孔孔壁周围的应力场和位移场,结果表明:碎软煤层钻孔承载力差,孔壁的破坏模式以剪切破坏为主,在孔底形成高应力递增区,容易诱发喷孔;处于破碎区的煤体首先向临空面方向产生位移,其上部位移量最大为4.3 mm,孔底位移量最大为3.1 mm。     

新疆坡北矿区ZK2-6孔钻探施工技术

新疆坡北矿区ZK2-6孔施工中遇到多层蚀变带,最长连续强蚀变带达30 m,在以往施工过程中,因卤水配制的泥浆性能难以保证,不利于孔壁的稳定,导致在钻进过程中,孔壁剥落超径、断钻杆事故频发。钻杆断开后,由于孔壁坍塌,找不到事故头,从而导致钻孔报废。针对蚀变、破碎地层钻进易发生的孔壁坍塌、超径、掉块及卤水泥浆性能难以保证等问题,开展相关研究,提出相应的技术措施,圆满完成了坡北工区ZK2-6孔的钻探施工。     

钻孔灌注桩施工中两种特殊孔内事故及其处理方法

一、钢筋笼卡理事故1．钢筋笼卡理形成的条件（1）地表覆盖层为人工杂填土，分散、破碎、胶结性极差；（2）孔内有探头石或台阶；（3）孔壁不稳定，胶结性差或有断层破碎带；（4）地层中水流动性过大，水头坡度递增，迫使孔壁松散物质涌入桩内，形成坍孔。     

钻探施工中坍塌与缩径地层的处理

孔壁的坍塌或缩径主要是由于岩石破碎、松散无胶结或胶结成度很差、易被溶蚀、水化膨胀等特征,在外界条件(孔壁岩石受力的变化,冲洗液的性能,冲洗液的浸泡与冲刷,钻具的震动与敲击,升降钻具的压力激动、钻进技术参数与操作等)的作用下而发生的,正确的处理好这个环节是钻孔安全、优质、高效施工的必要条件。     

低粘增效粉—改性沥青冲洗液体系的研究与应用

在地质找矿钻探、地震科学钻探中大量遇到破碎不稳定地层.根据不稳定地层特点及对冲洗液性能的要求,研制了低粘增效粉—改性沥青冲洗液体系.现场应用证明,该体系对于破碎地层孔壁稳定具有显著效果.     

微生物-CMC无固相钻井液固壁作用与机理初探

松散破碎性地层孔壁失稳一直是困扰钻探工程界的难题之一,增强该类地层的胶结性,提高其力学性能是有效解决孔壁失稳的技术关键。本文将微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术与CMC无固相钻井液相结合,构建微生物-CMC无固相钻井液体系。通过岩心浸泡实验、X射线衍射实验（XRD）以及扫描电镜分析两种微观分析手段对微生物-CMC无固相钻井液的固壁作用与机理进行了初探。结果表明：微生物-CMC无固相钻井液对松散破碎性地层具有较明显的加固作用,且作用时间越长,初始菌种浓度越高,钙源浓度越大,固壁效果越好。在固壁过程中,微生物随钻井液渗透进入试样内部,在松散颗粒之间诱导生成碳酸钙晶体,填充孔隙空间,将松散颗粒胶结成整体,并具有一定的力学强度,从而达到加固孔壁的目的。本研究结果为解决松散破碎性地层孔壁失稳提供了新的钻井液技术方案。     

不同pH值生物聚合物无固相钻井液中巴氏芽孢杆菌的生长预测模型

微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术为地质钻探行业解决破碎地层孔壁失稳难题提供了有益借鉴,探究微生物在钻井液环境条件下的生长规律是成功应用MICP技术解决破碎地层孔壁失稳的首要前提。因此,本研究检测了pH值为7.0、7.4、7.8、8.2、8.6、9.0、9.4、9.8、10.0条件下巴氏芽孢杆菌在生物聚合物（XC）钻井液中的生长情况,对其生长规律进行分析和拟合,并构建了其生长预测模型。结果表明：在实验设定的pH值条件下,巴氏芽孢杆菌均能正常生长。综合比较各模型的回归系数、均方误差、赤池信息量准则、准确因子和偏差因子可知,修正Gompertz模型更适合描述巴氏芽孢杆菌在XC钻井液中的生长情况,Arrhenius模型更适合描述pH值对XC钻井液中巴氏芽孢杆菌的最大比生长率的影响规律。研究结果为利用MICP技术稳定破碎地层孔壁的成功应用奠定了良好的理论基础和提供了科学依据。     

湘西北复杂构造区雪峰山先导孔钻进技术

雪峰山先导孔是部署在湘西北沅麻盆地麻阳向斜的一口页岩气地质调查井.钻遇地层松散破碎、裂隙发育、软硬互层等,钻进中极易出现漏失、卡钻、埋钻、岩心掉落等孔内复杂情况,严重影响了钻进效率.针对钻进过程中遇到的复杂地层及钻进技术难点,如裂隙发育地层钻井液漏失和涌水问题、松散破碎地层岩心采取问题、水敏性地层孔壁稳定性问题,提出了...     

静态破碎技术在煤矿扩大巷道断面中的应用与分析

静态破碎技术主要利用装在炮孔中的静态破碎剂的水化反应,使晶体变形、产生体积膨胀,从而缓慢地将膨胀压力施加给孔壁,经过一段时间后达到最大值,使介质破碎。针对鱼田堡煤矿使用静态破碎技术扩大-100m水平西翼巷道断面积,设计破裂参数,分析施工工艺过程,总结其施工特点与安全事项。     

无固相冲洗液在深溪锰矿施工中的应用

贵州深溪锰矿普(详)查区钻探钻遇较为复杂的水敏性地层、破碎性岩层,在合理选择好钻探设备、钻进参数和正确操作的前提下,选用PHP-GSP和GPLS植物胶两类无固相冲洗液,有效地预防了钻孔缩径、孔壁坍塌,降低了钻具与孔壁的摩擦阻力,从而达到了预防孔内事故的目的;同时还提高了机械钻速、减少了冲洗液材料运输量,提高了钻探经济效益;此外还具有环保等优点。介绍了PHP-GSP和GPLS植物胶无固相冲洗液的作用机理、配制方法及使用注意事项等。     

下飞管工艺在采空区堵漏维护孔壁中的应用

煤田地质钻探逐步进入深孔施工作业阶段,因此在复杂地层钻进施工的难度越来越大,遇到的新问题也越来越多.特别是遇到采空区、巷道、老窑、破碎带埋藏深度较深的地层,施工中,如果处理不当会造成冲洗液严重漏失、坍塌、掉块等不良后果,严重影响下一步施工.因此,防止冲洗液严重漏失,维护孔壁是预防孔内事故的重要施工工艺之一,介绍了下飞管工艺在采空区堵漏维护孔壁中的应用,可有效提高钻探效率.     

浅表回填及岩溶破碎层地埋管钻探施工技术

在贵州岩溶山区地源热泵空调系统实施中,地埋管工程常遇浅表层松散无结构回填层和软弱岩溶破碎带,钻探施工因孔壁垮塌及掉块严重、护壁管不能到位致成孔困难至不能成孔,严重影响工程进度和钻进高成本、甚至影响周边建筑物安全。采取偏心潜孔锤跟管钻进技术达到随钻跟管护壁,有效解决和避免了浅表松散回填层及软弱岩溶破碎带孔壁垮塌护壁问题,对提高钻进效率和成孔质量、降低成本及对同类地层地埋管钻探施工具有参考意义。     

河南省洛宁上宫金矿复杂地层钻探施工技术

河南省洛宁上宫金矿区地质条件复杂,地层破碎,特别是中下部蚀变绿泥石化严重,遇水分散剥落坍塌,易造成下钻困难、埋钻等事故,施工难度大。针对矿区地层特点,从设备材料选型、钻孔结构、钻头选用等方面采取措施,重点应用成膜冲洗液解决蚀变破碎绿泥石化地层孔壁失稳取心钻进困难问题,取得了显著效果,为今后复杂地层施工积累了一定的经验。     

深孔水压爆破孔壁压应力模拟分析

在工程爆破中,炸药爆炸的大部分能量消耗于炮孔周围粉碎区中对岩石的过度破碎。通过数值模拟,对深孔水压爆破孔壁压应力进行了分析。模拟结果表明,深孔水压爆破可以降低孔壁的峰值压力和准静态压力,避免或很大程度上减小爆破粉碎区的存在,明显提高炸药能量利用率。     

贵州岩溶区地埋管钻探工艺及设备机具配置

贵州岩溶山区地埋管施工常遇松散回填、软弱破碎带和强岩溶疏干地层,钻进中多见孔壁垮塌掉块严重、液体介质漏失严重至失返等不良现象,常因钻探工艺不适宜及设备配置不合理而成孔困难致不能成孔,钻孔周期长、效率低。通过对浅表松散和软弱破碎层、岩溶破碎、岩溶疏干地层钻探工艺和设备机具配置钻进效率分析,认为适宜钻探工艺和合理设备机具配置是实现岩溶区地埋管钻探高效施工的必要条件。     

无声破碎材料在复杂厂区内岩体开挖中的应用

煎茶岭镍矿在950 m平硐外部西侧山体修建候车站台时,因受周边环境影响,采用工业炸药爆破开辟站台位置施工难度大、安全风险高。为了确保地表设施的安全,煎茶岭镍矿采用无声破碎材料进行预裂破碎,将破碎剂与水按一定比例混合成为浆体注入事先钻凿好的炮孔内,利用破碎材料对孔壁的膨胀压力,实现岩体按照预定的轮廓面破碎,最终形成了理想的开挖面,成功解决了复杂工业厂区建筑岩体基础开挖的难题。