淺析鉆孔縮徑、坍塌的原因及預(yù)防、治理

程喜山

摘 要：孔壁失穩(wěn)一直是鉆探工作中一種常見(jiàn)的十分復(fù)雜的難點(diǎn)問(wèn)題，由于自然生成的地層條件不同，因而給鉆進(jìn)過(guò)程中帶來(lái)了諸多不可預(yù)測(cè)的施工難度，因此而產(chǎn)生的孔內(nèi)事故也較為普遍，處理不當(dāng)則極易造成鉆孔報(bào)廢，給經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)了極大損失。特別是對(duì)那些復(fù)雜地層進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)很容易引起縮徑、坍塌等孔內(nèi)事故。所以，研究縮徑、坍塌的原因?qū)ζ漕A(yù)防、治理易發(fā)事故是十分必要的。

關(guān)鍵詞：鉆孔縮徑 坍塌 預(yù)防 治理

一、 地層屬性對(duì)孔壁穩(wěn)定性的影響

（一）泥頁(yè)巖地層

在泥頁(yè)巖地層中易造成巖石遇水軟化，使地層膨脹而塌孔。因此，應(yīng)根據(jù)其屬性采取相應(yīng)的治理辦法。

1、縮徑地層的原因及預(yù)防、治理

縮徑地層含粘土礦物的成分主要是蒙脫石，且膠結(jié)性很好，經(jīng)吸水晶格增大膨脹后，連結(jié)力仍然很強(qiáng)，因而導(dǎo)致孔徑縮小，上下鉆受阻。對(duì)于此類地層易發(fā)生縮徑問(wèn)題的預(yù)防、治理方法是：主要是針對(duì)泥漿的要求，要低比重、低粘度、低失水，其作用是使地層分子晶格高密度化，在使用高分子材料后，讓孔內(nèi)表層充分水化膨脹而深層不水化，二層之間失去連結(jié)力，最終表層巖石剝落而恢復(fù)原來(lái)孔徑。一旦發(fā)生縮徑，就要采用擴(kuò)孔、修孔或上下串動(dòng)鉆具的辦法處理，不可用處理泥漿本身來(lái)進(jìn)行治理縮徑。

2、坍塌地層的原因及預(yù)防處理

坍塌地層主要發(fā)生在粘土礦地層中，而粘土礦的主要礦物成分是伊利石且膠結(jié)性差，吸水晶格增大后失去連接力而發(fā)生剝落、掉塊、坍塌，甚至出現(xiàn)超徑；對(duì)于該類地層鉆進(jìn)時(shí)要采用較低的失水量，適當(dāng)?shù)谋戎睾驼扯?、濾液粘度的泥漿?？變?nèi)一旦發(fā)生坍塌，第一要做的就是要調(diào)整沖洗液性能，如增加比重和粘度，降低失水量等。

（二）松散、砂巖地層

在松散和砂巖地層中易形成厚泥餅而使鉆孔縮徑，砂巖本身不含粘土礦，不純?cè)谒蛎?，那么為什么還會(huì)發(fā)生縮徑？，因?yàn)樯皫r含有孔隙，具有滲透性，鉆進(jìn)用的泥漿內(nèi)巖屑被吸附在砂巖孔壁上，如果泥漿內(nèi)固相含量超過(guò)4%，失水量大于10ml/30min，孔壁上的泥餅厚度就會(huì)大于3mm，孔徑就會(huì)縮小到小于鉆頭外徑，上下鉆就會(huì)遇阻。因此，在長(zhǎng)段砂巖中鉆進(jìn)，泥漿比重不要超過(guò)1.06g/cm?，固相含量不要超過(guò)4%，如此，砂巖就不會(huì)出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象了。

二、縮徑嚴(yán)重孔段的預(yù)防、治理

由于水敏性泥頁(yè)巖所含蒙脫石粘土礦物成分多少不一樣，因此，縮徑的程度和快慢也不一樣。當(dāng)蒙脫石在巖層中含量≥70%時(shí)，孔壁在20分鐘內(nèi)就會(huì)膨脹2-3mm，孔壁縮小到小于鉆頭所形成的孔徑，上鉆則遇阻，所以，在縮徑嚴(yán)重孔段要每鉆進(jìn)15-20分鐘就要提鉆擴(kuò)孔，修孔。在膨脹引起的縮徑還未小于鉆頭外徑時(shí)，及時(shí)采取這種辦法消滅掉已縮小的孔徑，恢復(fù)原已形成的孔徑。這樣處理孔壁膨脹措施可以避免因縮徑卡鉆及其誘發(fā)的其他孔內(nèi)事故。

三、上下鉆遇阻時(shí)對(duì)孔內(nèi)情況的判斷

上下鉆遇阻時(shí)應(yīng)及時(shí)判斷出是縮徑還是掉塊，并做及時(shí)處理，否則，會(huì)引起埋鉆事故的發(fā)生。比如：在上鉆時(shí)遇阻是由于孔內(nèi)掉塊引起的話，如果不是采取開(kāi)泵循環(huán)并調(diào)整泥漿比重和粘度，而采用像處理縮徑那樣的辦法上下串動(dòng)鉆具就會(huì)使事故加大，有可能還會(huì)造成卡鉆、埋鉆乃至報(bào)廢鉆孔等嚴(yán)重問(wèn)題。

1、上鉆遇阻

如果是因?yàn)榭變?nèi)掉塊造成的，那他的遇阻位置就不會(huì)固定。一般情況下是每上下串動(dòng)一次鉆具，該阻力位置就會(huì)下降一小段，當(dāng)合上鉆桿開(kāi)泵循環(huán)時(shí)，上鉆就暢通了。

如果是由于孔內(nèi)縮徑造成的，那他遇阻的位置就是固定的。每當(dāng)上下串動(dòng)一次鉆具時(shí)，該位置就會(huì)上升一小段，當(dāng)同樣開(kāi)泵循環(huán)時(shí)，其阻力位置不變。利用上述方法判斷上鉆遇阻時(shí)是掉塊還是縮徑對(duì)實(shí)際工作中很有裨益。

2、下鉆遇阻

如果是孔內(nèi)掉塊造成的，開(kāi)泵循環(huán)后泵壓就會(huì)略有上升。如果孔口有大的巖屑和掉塊，擴(kuò)孔后加鉆桿時(shí)下不到已擴(kuò)孔的位置，造成無(wú)法加桿，卸掉鉆桿后，鉆桿內(nèi)因受負(fù)壓影響而產(chǎn)生噴漿。

根據(jù)上述判斷結(jié)果，找到受阻原因后，要很快拿出解決方案?？偟脑瓌t是：在縮徑遇阻情況下，采用上下串動(dòng)鉆具或擴(kuò)孔辦法。在掉塊遇阻情況下，采用開(kāi)泵循環(huán)。在泥漿循環(huán)的過(guò)程中加入防塌護(hù)壁劑、鈉土等材料，快速提高泥漿的比重和粘度，以保證孔壁的穩(wěn)定性，使之不再發(fā)生坍塌掉塊，同時(shí)可以將已落入孔內(nèi)的巖塊攜帶出來(lái)，排除到孔外，保證孔內(nèi)清潔完好。

四、介紹幾種防止縮徑的泥漿配方

鉆進(jìn)中為了有效的控制縮徑，經(jīng)我們多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)找到了一下幾點(diǎn)泥漿配置方法，在此推薦給同行以供參考使用。以下是指每立方米處理劑的加入量。

1、治理蒙脫石粘土層縮徑：

S-1降失水劑5㎏+S-2縮徑處理劑10㎏+護(hù)壁王5㎏.

2、治理伊利石粘土層縮徑：

高效植物膠8-10㎏+鈉土20-30㎏+CMC2-3㎏S-1降失水劑5㎏+S-2縮徑處理劑5㎏+護(hù)壁王10㎏.

3、治理以砂巖為主的長(zhǎng)段負(fù)壓坍塌地層：

高效植物膠8-10㎏+CMC2-3㎏+S-1降水劑5㎏+S-2縮水處理劑5㎏+護(hù)壁王10㎏。

五、結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，孔內(nèi)事故雖然多樣復(fù)雜，只要我們認(rèn)真總結(jié)研究就會(huì)發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題所在，針對(duì)所存在的問(wèn)題采取有效的解決辦法就會(huì)使我們鉆探生產(chǎn)順利進(jìn)行，保障施工的有序性，以達(dá)到生產(chǎn)目的。