金剛石鉆進復雜地層的問題探討

  　一、金剛石鉆進技術
　　金剛石堅硬、耐磨是地層鉆進的最佳材質，但同時金剛石也有性脆、不耐高溫等特點，這就要求我們在使用金剛石鉆進時一定要將金剛石的本身屬性考慮全面。影響金剛石鉆進效率的因素有三。第一，與金剛石本身的硬度、質量等。如金剛石的硬度越大它的耐磨性越大，鉆進效果就越好。第二，與鉆機的選擇有很大關系。鉆機是金剛石鉆進的主要設備之一，鉆機的型號等對金剛石的鉆進速度、鉆進磨損率等有很大影響。如鉆機使用不當就會增加金剛石的承受的振動和沖擊力，造成金剛石鉆頭的損壞、減小了金剛石的使用壽命。第三，金剛石的鉆進效率和鉆頭參數的設置有密切關系，鉆進參數的設置不當很容易引起鉆頭磨損嚴重、燒鉆、鉆速下降等問題。影響鉆頭參數設置的常見因素有：鉆機型號、鉆壓、鉆速、沖洗液量、巖石性質等。在設置參數時一定要掌握好金剛石鉆進參數設置的合理性、和科學性，避免鉆頭的損壞，確保鉆進效率。
　　二、金剛石鉆進復雜地層分析
　　地層結構復雜，是由多種巖石、礦物、泥土等的集合體，巖石本身的硬度也有很大差異。地層在形成過程中形式多變，如擠壓、風化、沉積等，導致了地層的結構有一定的復雜性。因此，在鉆進中對于鉆進的技術性、經驗性要求都非常高。金剛石鉆進復雜地層的鉆進效率與地層的結構等有密切的關系。如遇到破碎帶、松散帶、泥漿帶等復雜地層，鉆進難度就會增加。在對待不同的復雜地層鉆進應選擇適當的鉆進方式，并設置好相應的鉆進參數，確保金剛石鉆進的效率，降低金剛石的磨損率。同時解決好復雜地層鉆進過程中常見的兩個難題：鉆孔坍塌和漏失，確保金剛石鉆進復雜地層效果。
　　1.復雜地層概述
　　復雜地層存在的形式是多樣的，大致可分為三類，第一類，在地層構造運動作用下形成的復雜地層。巖層在地層構造的壓力、張力等作用力下發(fā)生碎裂、斷層、縫隙等現象。導致巖層的密度、硬度、結構等方面的改變，增加了金剛石鉆進難度。第二類，在風化、沖積等作用力下形成的復雜地層。這類地層常含有大量的泥沙、粘土等。同樣不利于金剛石鉆進效率的提高，使鉆進效果難以保證。第三類，水敏作用下形成的復雜地形。如石膏層、碳酸鹽層等，在產期的水流侵蝕下會形成地下溶洞等，造成地層結構的突變，會加大金剛石鉆進過程中問題的發(fā)生率。
　　2.金剛石鉆進復雜地層的處理方式
　　面對不同的復雜地層所造成的鉆進技術難點我們要仔細分析、逐一排解。首先，對于復雜地層的結構要有深入的了解，對復雜地層的坍塌位置、特點等情況能準確掌握。一方面通過廣泛收集資料分析、研究這一地域的地層特點。另一方面利用勘探技術來判斷地層的結構。如沖洗液突然終止循環(huán)，可結合孔內水位判斷鉆孔的漏失。此外，還可應用井經儀、孔內照相等來判斷復雜地層的結構及特點。其次，針對不同的復雜地層采用恰當的、科學的鉆進方法。掌握好沖洗液、水泥等的應用，確保金剛石鉆進的順利。
　　3.金剛石鉆進不同復雜地層的處理方法
　　金剛石鉆進復雜地層會遇到很多問題，第一要考慮和解決的就是鉆孔坍塌和漏失問題。當金剛石鉆進坍塌層時，鉆井液是最好的護孔方法。如鉆進到比較松散的破碎層，可利用適當的有一定粘彈性的鉆井液促進孔壁穩(wěn)定，防止鉆孔漏失，確保鉆進的速度和效率。其次，還可使用水泥及化學漿液的灌入改變巖層的松散狀態(tài)，防止鉆孔的坍塌或漏失。再次，還可以結合復雜地層的復雜程度進行套管隔離法，確?？妆诘姆€(wěn)定性。當金剛石鉆進水敏地層時，應采取抑制水化造漿的方法。如鈣處理泥漿、鹽水泥漿等，可有效的保護鉆孔，防止鉆孔坍塌、漏失。
　　4.金剛石鉆進復雜地層分析
　　破碎地層是常見的復雜地層之一，通常是在地質構造過程中形成的。破碎帶巖層會產生節(jié)理、縫隙、斷層等，加之水流等作用形成了復雜的地層結構，結構層碎石分布不均、大小不一、軟硬懸殊較大。此外，還有結構松散、滲透性強等特點，鉆進難度急大，護壁難、取心難，目前，仍是金剛石鉆進的技術需攻克的難題。實際操作中很容易造成沖洗液漏失、涌水等現象。使用金剛石鉆進破碎復雜地層時，主要采取金剛石結合鉆井液回轉鉆進。這種工藝技術的鉆進效率和巖心采取率與鉆井液的選擇有很大關系。一般的鉆井液作用有四：1.鉆頭在旋轉過程中會產生大量熱量，鉆井液可做鉆頭冷卻劑，用來冷卻鉆頭。這對于不耐高溫的金剛石鉆頭的意義重大。2.鉆井液可有效清除鉆進過程中產生的巖粉，確保鉆頭底部的有效間隙，防止金剛石嵌入巖石或由于孔底條件惡化造成的燒鉆、鉆速下降等問題，確保鉆進的最佳狀態(tài)。3.部分鉆井液可起到保護孔壁的作用。如金剛石鉆進中泥漿的合理有效使用可很好的保護孔壁。4.潤滑鉆井液可起到潤滑鉆具的作用。但一般鉆井液在發(fā)揮其作用的同時也帶來了一些問題，如鉆井液在沖洗掉巖粉的時候也沖掉破碎復雜地層巖心中的松軟破碎及巖石細顆粒，影響了巖心樣本的采集，同時降低了采集到的巖心質量。隨著金剛石鉆進技術的發(fā)展，鉆井液的材料和用法在不斷的進步，如在泥漿中加入一些增粘劑，又如用植物膠類粘彈性鉆井液的使用等，都為金剛石鉆進復雜地層帶來了新的革命。特別是植物膠的使用，這種鉆井液不但有以上作用，還能有效的保護破碎復雜地層的巖心的完整性、客觀性，確保了取心質量。此外，植物膠鉆井液的粘彈性還有效的減弱了鉆進對金剛石的振動和沖擊，確保了鉆進復雜地層的效率。隨著勘探技術的進一步發(fā)展，鉆井液的生產、應用也會不斷的發(fā)展，其粘度、流變性等將更適合于鉆進技術的應用。同時鉆井液新材料的應用將更方便、更環(huán)保，為金剛石鉆進提供更好的支持。
　　結語
　　金剛石鉆進復雜地層目前還存在很多難題期待進一步的解決，如采用水泥護壁的操作工藝如何確保灌注水泥漿能產生良好護壁效果等，這些難題困擾著中外的勘探技術的發(fā)展。我國在復雜地層鉆進技術研究中有較好的成績，某些領域已達到國際先進水平。而且隨著金剛石鉆進技術的發(fā)展，一些技術難題也會迎刃而解，相信通過我們的不懈努力，可以在金剛石鉆進復雜地層方面有突破，從而提高施工效率。