浅谈地质条件对定向钻穿越的影响及应对措施

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈地质条件对定向钻穿越的影响 及应对措施 摘要：本文首先重点介绍了几 种不同的地质条件对于定向钻穿越的影 响以及应对措施，然后有指出了一些在 具体使用中需要注意的几点内容。 中国论文网 /2/view-12798780.htm 关键词：地质条件；定向钻穿越； 影响；应对措施 中图分类号：F407 文献标识码： A 文章编号： 1 引言 在进行定向钻穿越时我们首先需 要考虑的就是地质条件的影响，针对不 同的地质环境我们也必须采取不同的措 施来应对，因此，在进行定向钻穿越之 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 前我们必须先针对地址进行勘察，然后 制定好应对方案，才能取得应有的效果。 2 地质条件的影响与应对措施 在定向钻穿越施工过程中，根据 泥浆特性和地层具体条件选择最佳的泥 浆工艺参数，是工程顺利进行的保证。 2.1 软质土层 2.1.1 粘性土层 定向钻在粘性土层中穿越时，首 先，粘性土有一定的自造浆能力，使泥 浆粘度增大，导致泥浆循环不畅、阻力 增大而无法前行；其次，在钻头或切割 刀通过后，粘性土将产生一定程度的缩 孔；再次，当管顶上覆土体厚度较小时， 若泥浆压力过高，超过周围土体允许剪 力时，土体将发生变形；最后，粘性土、 泥页岩中存在大量的粘土矿物，尤其是 蒙脱石粘土矿物的存在，使孔壁粘土层 接触到泥浆中的水分时，发生粘土的吸 水、膨胀、分散。因此，尽量降低泥浆 的失水量以及增强孔壁粘土的抗水敏感 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 性、抑制粘土分散、控制适当的泥浆粘 度和压力尤为重要。 2.1.2 沙质土层 定向钻穿越沙质土层、泥页岩时， 一方面泥浆粘度不能太高，需要有良好 的流动性；另一方面又要保证泥浆具有 一定粘度，使钻屑在孔内呈悬浮状态， 防止其沉淀。同时，沙质土层、泥页岩 松散的结构也难以使其成孔后保持稳定 的状态。因此，可以向泥浆中添加膨润 土和长链聚合物，其吸附在环形的钻孔 孔壁形成一层薄泥皮，粘附在孔壁上， 防止泥浆漏失，泥浆填满孔道停留孔内， 对孔壁产生压力，稳定孔壁，防止塌孔、 地陷。因此，要求泥浆能够消除地层沉 淀吸附力，且性能稳定，不被土和地下 水析稀，防止埋钻、卡钻、埋管事故发 生。同时，要求泥浆能够减小沙质地层 的摩阻力，降低钻进扩孔扭矩和回拖力， 并且能够润滑钻头、钻杆和被铺管，延 长钻头、钻杆寿命，使铺管作业顺畅。 2.2 砾砂、卵石层 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 砾砂、卵石层结构极其松散，骨 架颗粒较大，自稳能力极差，孔壁的稳 定性问题严峻，仅采取泥浆护壁钻进措 施难以达到维持孔壁稳定的目的。同时， 较大的卵石自孔壁掉落后，可能堵塞钻 孔，使定向钻在回拖或扩孔时卡钻。通 过提高泥浆粘度，可增加井壁颗粒之间 的胶结力。通过采用高分散度泥浆、增 加泥浆中的粘土含量、加入无机或有机 增粘剂以及采用高粘化合物钻进粉等措 施，可以提高泥浆的粘度。如果通过改 善泥浆组分配比、调整泥浆压力等措施 难以成功穿越时，可配以套管跟进护壁 或注浆局部改良等措施，降低穿越风险。 2.3 硬质岩石层 定向钻钻进、扩孔时也经常遇到 坚硬的岩石层，如花岗岩、凝灰岩等。 就定向钻而言，此类岩石坚硬、摩阻大， 钻进时破碎岩石所需能耗大、进尺慢、 钻头磨损严重，形成的钻屑颗粒小，形 成的孔壁相对稳定。因此，对于硬质岩 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 石层钻进泥浆的设计，应侧重增强其润 滑性和冷却性，减少固相含量以利于更 好地提高钻速，而对钻屑悬排能力和护 壁能力要求不高。因此，可以选用润滑 减阻型泥浆，如聚丙烯酰胺泥浆和乳状 液泥浆等。 2.4 溶蚀性地层 溶蚀性地层以氯化钠盐层最为典 型，其他还有钾盐、石膏、芒硝、天然 碱等。这类地层又称为水溶性地层，其 遇到泥浆中的水，会发生溶解，使孔壁 溶蚀，经常导致井眼超径、垮塌。针对 水溶性地层，可以通过降低钻井液对地 层的溶蚀性解决相关问题。在泥浆中加 入与地层被溶物相同的物质，使溶解度 趋于饱和，就是常用的溶蚀治理方法。 盐水泥浆的粘度低、切力小、流动性好。 例如：在岩盐中钻进，采用盐水泥浆作 为钻井液，防塌效果良好，抗盐侵、抑 制岩盐地层溶解和抗粘土侵的能力强， 抑制泥页岩水化膨胀、坍塌和剥落的效 果较好。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 2.5 泥浆严重漏失地层 在定向钻穿越设计和施工中，有 时会遇到溶洞发育等严重性漏失地层。 溶洞性地层泥浆漏失速度快、漏失量大， 泥浆无法循环返出孔口，钻屑在孔内淤 积，容易造成卡钻、孔壁垮塌等事故。 针对这种情况，可以采用挤水泥堵漏和 低密度泡沫泥浆钻进等新工艺、新技术， 其中低密度泡沫泥浆钻进的效果相对更 好。在低压漏失地层中，泡沫泥浆最主 要的功效是显著减轻了泥浆向地层孔隙 漏失的压力，使泥浆不向或少向地层漏 失而保证其正常循环。泡沫泥浆的悬渣 能力和粘结护壁能力较其他泥浆有明显 提高，这是由于泡沫独特的结构力和粘 度，其本身具有一定弹性，且其表面活 性剂具有润滑性，有利于减轻钻具的振 动，减少回转功率消耗，降低钻具磨损。 2.6 风化带基岩层 强风化带基岩岩体较破碎，完整 性差，且与江水存在较强的水力联系， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 因此透水性较强，钻孔中泥浆外泄或河 水入渗的问题较突出；中等风化带基岩 岩体相对完整，裂隙未发育或发育短小， 透水性微弱，泥浆向孔壁周围渗透可起 到阻断渗漏通道、减少泥浆损失的作用， 但需注意，穿越线路可能存在裂隙密集 带和断层发育带等强渗漏通道。 此外，钻进过程中需特别重视岩 性变化界面的施工控制，在岩石物性发 生改变的位置对两侧钻具的破岩能力、 渗透性及外水压力的要求相差悬殊，因 此，需要及时更换钻头，并调整钻速和 泥浆压力等参数，防止在接触带产生孔 壁阶坎现象。 3 一些注意事项 3.1 充分的前期准备 定向钻施工是一个连续作业的过 程，如果设备出现问题将导致施工停顿， 其风险不可预见，对施工设备进行彻底 检修，保证设备性能可靠十分必要;钻具 性能要求严格，施工前应对钻具(钻杆、 短节、扩孔器等)进行严格探伤检验， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 不得抱侥幸心理，保证钻进过程中机具 性能可靠。场地布置应井然有序，科学 合理，以保证施工中车辆进出方便，材 料供应及时，人员视野清晰，信号传递 畅通。作业人员应全面系统地了解施工 工艺，尤其关键岗位人员对工程的地质 情况、相关工序衔接要了如指掌，作到 心中有数，才能在发生紧急情况时从容 应对。 3.2 科学、合理地变更工程设计， 是避开穿越风险的可行措施 变更工程设计要科学、合理、不 影响工程质量并符合管道的各项技术质 量要求，这样既可以减小施工风险，又 能节约施工成本，对建设方和施工方是 双赢之举。 3.3 在长距离、大口径管道定向 钻穿越中，尽量减小地磁等外界干扰 因穿越距离较长，开始时微小的 误差将会造成最终较大的偏差，使得工 程质量不能保证。所以导向孔开始钻进 时控向参数的调整十分重要。如果管道 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 中心线附近有大型光缆、电缆、钢铁构 筑物、并行管道、连续车流等易产生磁 场的设施，都将会造成地磁偏角测量不 准，反馈信号产生误差，甚至失真，影 响施工质量。将这些外界干扰减到最小 甚至消除，对控向参数的设定十分关键。 目前最好的方法是在穿越中心线附近布 置线圈，形成人工磁场。线圈通电后形 成稳定的磁场，可相对减弱外界磁场的 干扰;如果现场条件不允许，可以先试钻 一段距离，在埋深不大的情况下，通过 地面的振动测定反馈数据和实际结果的 偏差，从而计算出每根钻杆的偏差量， 在实际施工中随时校正，以保证施工质 量，提高一次穿越成功的几率。 结论 穿越曲线设计是定向钻穿越成功 的基础。结合黄土塬冲沟、游荡性大型 河流、植被茂密的穿越场地的特型地形 地貌，设计具有针对性的穿越曲线是成 功实施穿越工艺方案的关键；泥浆工艺 设计是定向钻穿越成功的关键，根据定 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅