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就目前地质钻探的发展来看,其孔内的复杂情况主要包括钻孔弯曲,温度异常,钻孔坍塌和钻孔漏水等现象,相比较于其他工艺,地质钻探的施工具有本质区别。因此,在开展地质钻探的孔内事故分析的过程中,不能按照其他气钻的施工进行照搬,必须要立足于地质钻探的主要特点,对其事故进行有效梳理和分析,从而推动地质钻探的有效发展。本文将从两个方面详细介绍地质钻探中孔隙的复杂分析和事故数学分析。 一、孔内复杂情况 第一,钻孔漏水。由于地层的异常压力和裂缝洞穴的发育,冲洗液流失或者压力地下水流入孔中并从孔中冲出(喷射),这可能导致暂时不执行钻孔操作。 第二,钻孔弯曲。由于地层和工艺因素的影响,钻井轨迹弯曲,钻井质量指标不合格,不能满足地质要求。或者可能导致钻孔阻力增加,钻杆经常断裂,钻孔操作不能正常进行。 第三,孔内温度异常。(1)孔内高温异常:由于地面温度过高,不能使用普通的冲洗液,或者不能使用传统的井底(动力)钻井工具,影响和干扰正常的钻井作业。钻孔,深层地热井和高温岩浆和千热岩石中的超深井经常出现这种情况。(2)孔内低温异常:在地下温度低于零摄氏度的永久冻土,永久冻土和极地地区,常规钻孔可能发生再冻结和收缩。钻井等的复杂性影响正常钻井。 第四,钻孔缩径扩径。在对水具有膨胀性的水敏感地层中,它易于钻孔收缩,这可能导致冲洗流体的循环压力异常增加[1]。孔中的压力“激动”,形成失去,甚至卡钻也有问题;在水敏感,水合,水溶性,松散和其他不稳定的地层中,经常发生钻孔膨胀,这可能导致钻柱在严重时破裂。同时,它影响冲洗液的循环炉渣排放,导致污泥被卡住和埋藏,影响钻井作业的正常运行。 第五,钻孔坍塌/阻滞。在松散,破碎等不稳定的地层中,井壁易于坍塌和脱落,钻头抬起时会发生堵塞,造成钻孔隐患,正常影响钻井作业。 第六,孔内沉渣。钻孔中的岩粉和钻屑太多,或者地层沉积孔底部的沙子和沙子,这通常会影响钻井作业。 第七,孔内异物导致无法正确钻孔。钻入非岩层的异物(历史文物,地下人工结构等),或钻孔中有孔,导致无法正确钻孔。 第八,其他孔内异常。其他可能导致钻井作业失败的井内复杂性,如地层蠕变,高地应力,洞穴等。此外,一些非常规的复杂地层,如高压油气藏,含H2S的地层,放射性地层, 二、事故数理分析 第一,钻具事故。(1)钻具折断:钻杆,芯管和各种接头以及其他钻头在孔中破裂并从孔中掉出。(2)钻具刺裂:高压循环冲洗液会导致钻杆,芯管和孔内各种接头的孔发生事故。(3)跑钻:在提升过程中,由于机械故障,操作不当,钢丝绳断裂,钻杆绊倒等,钻头落入钻孔[2]。 第二,卡钻事故。由于挡墙,键槽或减小的直径,冲洗液是粘性的,导致孔中的孔旋转并升高和降低孔中的孔。(1)坍塌掉块卡钻:主要是由于地层松散,破碎,粘接不良,或者由于冲洗液性能差,压力“激发”和抽吸引起的抽吸效应,孔壁坍塌和脱落。反过来,卡钻事故导致钻井压力“激动”和吸入引起的钻井事故。(2)吸附卡钻:在冲洗液柱压力和地层孔隙压力的共同作用下,以钻孔泥浆为介质,引起钻具和孔壁局部吸附引起的钻井事故。(3)缩径卡钻:钻探与水膨胀地层,蠕动地层接触;或者地层的穿透力强,过滤流体损失性能差(过滤损失大),并且孔壁的泥壁太厚,这可能导致卡钻的直径减小。(4)砂桥卡钻。在软地层钻井中,当钻井速度较快时,由于冲洗液的剪切力较低,岩石承载性能较差。孔中的切屑量很高。(5)泥包卡钻。由于地层软化水化为泥浆,附着在钻头,铰刀,扶正器等大直径上,冲洗液性能差,滤饼泥饼柔软[3]。(6)落物卡钻。孔口工具和碎屑落入孔中,或者已经附接到井壁的锥体,刮刀,铁块等再次落入环形井眼中,导致钻头卡住。(7)楔形卡钻。钻头的外径磨损,钻孔的直径逐渐减小。当更换新钻头并且钻头靠近小孔眼段时,由于钻孔速度太快,钻头被冲入小孔眼段,形成卡钻。 第三,埋钻事故。大直径钻具通过岩粉,钻屑或孔壁坍塌,漂移砂等埋在井底。在正常的钻孔程序参数下,它不能旋转,抬起,冲洗液不能循环。它通常包括倒塌的埋地钻和沉积物埋钻。 第四,测井事故。电缆断落事故:在测井操作中,由于地面操作错误,电缆会进入孔口,或者在测井期间发生井简或井喷。提出一个测井探测器为时已晚,有必要紧急断开电缆并将其扔进井中。 第五,取心事故。(1)岩心脱落:在回收铁芯或提升铁芯的过程中,由于弹性挡圈或铁芯上的铁芯夹紧力不足,铁芯在中间分离,不取芯。核心脱落事故将导致正常的钻井作业暂停,甚至核心质量也会大大降低。(2)绳索取心打捞失败:当绳索钻入中心时,钓鱼装置不能抓住内管组件,并且在打捞期间内管组件不被拉动,损坏或内管组件被阻塞。这导致正常的钻孔操作停止并被迫抬起钻头。 第六,其他事故。钻井设备,施工过程,现场操作和其他因索导致钻井封闭(密封)和堵塞时的大的故障或失败[4]。例如,在浇注水泥浆的过程中,密封操作,卡钻,停电,机械故障等,使密封工作不能正常进行。 三、结束语 综上所述,伴随着科学技术的进步,我国的地质钻探在近年来取得了可喜的成绩,然而孔内事故仍旧是地质钻探工作的重点问题。基于此,在开展地质钻探的过程中,必须要对孔内的复杂情况进行有效分析,从而保障钻探工作的合理性,对事故种类进行有效梳理和分析,保障地质钻探的事故数量得到遏制。
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