绳索取心钻进钻孔缩径的预防与处理
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇绳索取心钻进钻孔缩径的预防与处理范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：绳索取心钻进钻孔缩径是岩心钻探经常遇见的问题，它不仅严重影响钻进生产效率，浪费钻进材料，加大钻探成本，严重时还会造成孔内事故，甚至报废钻孔。通过以下几个实例，分析钻孔缩径原因及其危害，介绍事故的处理过程，总结如何快速通过钻穿缩径地层的经验。
中图分类号： P634.2文献标识码：A 文章编号：
一、绳索取心钻进钻孔缩径事故的前兆；
1）钻具在下降或提升时，通过缩径地段的位置会感觉到钻具升降困难，严重时需扫孔通过；2）钻进过程中，在穿过缩径层位地层时，由于钻具与孔壁之间间隙变小，泥浆泵的泵压会增大，甚至会出现泥浆泵憋泵的现象；3）孔内岩粉明显增多，泥浆池中的泥浆含砂量明显增多，并会发生钻杆内壁结垢的严重现象，提放内管比较困难，甚至提拉不动内管、内管投放不进去、投放不到钻孔底部；4）在碰到缩径地段的部位中钻进时，钻具回转逐渐困难，阻力加大，泥浆泵的泵压增高，严重时钻具完全无法转动，并出现迫车、倒车现象。
二、绳索取心钻进造成钻孔缩径的主要原因及预防；
1、地层因素造成及预防；
①沉积岩地层中的粘土岩、水敏性地层，应配制好泥浆配比，保证泥浆的各项参数，通常用失水量＜4mL／30min的泥浆；②地质构造带的软硬夹层的断层泥，必须认真做好钻孔结构设计，在软硬夹层的部位，可以下局部套管（即飞管）进行预防；③强风化遇水膨胀地层，风化后泥沙状破层，应考虑使用KP共聚物泥浆或分子量大的PMP低固相冲洗液，才能确保孔内的孔壁稳定性；
2、技术因素造成及预防；
①在缩径地层钻进过程中，应尽量减少上升、下降钻具次数，轻、慢通过缩径部位，这样有利于减少钻孔的缩径事故发生。②针对地质设计属缩径部位岩层的钻孔地段，没有严格按钻探规程规范进行操作，钻压、泵量、钻速、转速的各种钻进参数选择不合理。③冲洗液调剂、配比、质量、性能、管理、维护得不到保证。
三、绳索取心钻进缩径地层的处理；
（一）绳索取心在沉积岩缩径地层钻进时的施工处理；
1、沉积岩矿区地层构造特征；
绳索取心在沉积岩地区钻进施工主要岩石特性是：寒武系上统【∈3】及中统【∈2】厚层状白云质灰岩、白云岩；石炭系上统本溪组【C2b】铝【粘土】矿、炭质页岩、粘土岩及砂质页岩，上统太原组【C2 t】灰岩、燧石团块灰岩、砂岩、页岩等；下石盒子组【 P1x】灰白色厚层中细粒砂岩、粉砂岩、泥质砂岩等；二叠系中统上石盒子组【P2 s】灰白色中粗粒长石石英砂岩，石千峰组【 P2sh】灰白色厚层巨粒～中粒砂岩夹粉砂状泥岩，局部含砾；古近系【E】和第四系【 Q)】。所在矿区共设计钻探工作量2000m，设计孔深大部分都在300m左右，钻孔设计都是斜孔。
2、钻进过程中的缩径事故处理；
2011年，306号机台在沉积岩矿区施工ZK3102钻孔时，该钻孔属含砾，强风化，遇水膨胀，水敏性地层，在110 ～ 140 m 之间的千峰组存在的厚层巨粒～中粒砂岩夹粉砂状泥岩，粉砂岩、泥质砂岩等，钻进到150m层位时，泥浆的含砂量增大，钻速加快，泥浆泵的泵压升高，现场操作人员抓紧时间打捞内管，提取岩心，交接班后下班。接班工作人员清理完现场后，计算好机上余尺下内管准备钻进，发现钻机无法转动，升降机强力起拨，越拉越紧，采取吊锤起拨，还是没有效果，最后只能用反丝钻杆的办法进行处理；由于缩径比较严重，反丝钻杆反至126m时就没办法再继续反，提起钻具后就找也不到钻孔，造成钻孔报废。
通过综合分析，主要问题是: ①在110～140m层位中的岩层不稳定，遇到钻孔缩径前兆的情况发生后，没有及时采取有效相应措施；②泥浆质量达不到规范规定要求，泥浆粘度、密度、含砂量、胶结指数、滤失水量等相关指标，严重影响到该钻孔的正常钻进；③现场操作技术人员的责任心不强，职业道德、素质不高，特别是当班的带班班长，是带着情绪在机台上操作，造成钻孔地层发生变化后，没有立即采取有效技术措施进行排除解决。
（二）绳索取心在构造带软硬夹层的断泥层缩径时钻进施工处理；
1、软硬夹层的断泥层钻孔构造特征；
绳索取心在软硬夹层的断泥层地层钻进，主要为中～ 新元古界浒湾组和新生界第四系岩层；
①中～ 新元古界浒湾组【Pt2 + 3 h】: 岩性为【含榴】白云斜长片麻岩、眼球状白云钾【二】长片麻岩、黑云斜长片岩和斜长角闪片岩，仅少量分布于矿区的西北部。
②新生界第四系【Q】: 为冲【洪】积粉砂质粘土层、亚粘土层、中细粒砂层及砂石层。
工作区内受控于桐柏－ 商城断裂带，次级构造破碎带较发育，多呈北东－ 南西向或近南北向产出，形成规模不等的构造角砾岩带，宽30 ～ 60 m，长200 ～1000 m。构造带内以角砾岩、破碎石英为主，岩石硅化、褐铁矿化发育；在150m左右部位有两层软硬夹层的断泥层岩层。
2、在钻进软硬夹层的断泥层中的缩径处理；
2012年．306机台在施工ZK3206号钻孔时，该钻孔设计孔深450m，地质设计在140m处的部位属软硬夹层的断泥层构造带，层位厚度约15m左右。根据地质设计的地层情况，首先对ZK3206号进行单孔施工设计，紧接着开展钻进前的各项施工准备工作。施工的钻探设备是采用XY － 4 型钻机，用Φ91mm和Φ75mm绳索取心钻进工艺进行钻进，钻孔结构的设计是采用Φ130mm单管开孔，下Φ127mm套管；换径采用Φ91mm的绳索取心钻进。钻进基本上都是按钻孔结构的设计进行施工，下完套管后，换径采用Φ91绳索取心进行钻进，刚开始都非常顺利，钻进至孔深124 ～ 132 m 处时，钻速时快时慢，泥浆彦色变灰黑色、含砂量增大，继续钻进至140m时，突然发现泥浆泵憋泵严重，泵压升高，泥浆含砂量增多，并发现钻机动力回转阻力加大，机台工作人员及时提升钻具检查，发现钻杆内壁结垢现象严重，下钻必须扫孔才能下到140m左右的位于，且钻头扩孔器磨损严重。
针对ZK3206号钻孔孔内的情况，通过认真总结、综合分析，主要问题是；根据地质设计及钻进的钻孔的岩心情况分析，在130～140m位置，属软硬夹层的断泥层构造带，但钻孔缩径不算厉害。主要采取处理方法及措施；
①解决泥浆质量问题，调剂配制好优质低固相泥浆作冲洗液，清理钻杆内壁结垢，泥浆主要材料是，CMC、KHm、防塌剂、NaOH 、优质膨润土粉、皂化油等。 泥浆配比是: CMC 3 kg、KHm 5 kg、防塌剂20 ～ 25 kg、NaOH 1. 5 kg、皂化油1 ～ 2 kg、优质膨润土粉15～20Kg。 泥浆性能: 密度1.03 ～ 1.05 g/cm3，粘度25～ 30s，pH 值9 ～ 10，含砂量﹤ 0. 5%，泥皮厚度﹤ 0. 3 mm，失水量3～ 6 mL /30 min。
② 用Φ91mm旧金刚石钻头，单管钻具进行扫孔，扫孔钻至130m的位置，投入调配好的固体泥球团到孔底（主要功能是在该软硬夹层的断泥层构造带中，使孔壁形成一层网状保护层），紧接着继续扫孔钻进，钻进穿过该构造带2m左右，再把孔内岩粉清除干净。
③ 根据该构造带的长度部位，计算好套管长度，下Φ89mm的局部套管（飞管）到软硬夹层缩径部位的下部，但在下局部套管时，必须注意二个问题；其一局部套管底部应做成小型喇叭口，利于起下钻时钻具不易碰撞到局部套管；其二局部套管务必须下在穿过软硬夹层的缩径孔位下部岩层，预防局部套管往下跑，造成套管事故的发生。