钻井井壁结构局部破坏及其防治对策

2　钻井井壁结构局部破坏的防治对策

　　通过多方分析与试验，钻井井壁局部破坏从结构角度看有多种原因，其中外部因素有竖向附加力和竖向附加弯矩；内部因素有法兰盘约束弯矩、法兰盘形式和钢筋配置形式等。

2.1　提高结构承载力
　　在今后的钻井井壁结构设计中，可以考虑采取以下几项措施提高结构承载力：
　　(1)计算存在于井壁外侧的由负摩擦力引起的竖向附加力。由于这个力的存在，加大了井壁水平截面所受的竖向压力。尽管对竖向附加力大小的确定目前仍在研究与试验中，但对这个力应予以足够重视。
　　(2)计算存在于表土和岩石交界处的由于结构刚度变化而引起的竖向附加弯矩。此弯矩仅存在于关键地层段内。由于该弯矩的存在，加大了井壁水平截面内侧的竖向压力，使该截面内力由原设计中考虑的均匀压力改为弯压相结合的受力状态，从而使结构受力变得复杂。
　　(3)计算存在于法兰盘附近的法兰盘约束弯矩。该弯矩是由于钢筋混凝土井壁本身与钢法兰盘之间的刚度差引起的，此弯矩加大了法兰盘附近井壁水平截面内侧的竖向压力。
　　(4)在法兰盘的设计与制作中，应多采用增加径向加劲板的结构，这不仅有利于增强其径向抗弯能力，而且有利于消除由于法兰盘连接质量不好导致的受力不均匀及其弯曲现象。
　　(5)在井壁内的钢筋布置中，应增设径向联系筋。径向联系筋的存在可以约束井壁的径向变形，防止内层钢筋网过早向井筒内侧弯曲凸出；此外，还可以改变井壁结构径向素混凝土的受力状态。
　　(6)在结构受力复杂的关键地层段，可适量采用内层钢板-钢筋混凝土复合井壁或双层钢板-混凝土复合井壁。钢筋混凝土作为井壁的主要材料有许多优点，今后仍将会是主要采用对象。然而，混凝土的极限拉应变比较小，井壁结构受力时，其径向拉应变往往很接近或超过极限值。复合井壁中内层钢板的存在，使井壁内侧混凝土由无约束的自由面变为受压面，其受力状态得以改善，并减小了混凝土的径向拉应变。

2.2　改进完善施工工艺
　　施工工艺的改进与完善可以使钻井井壁结构的受力更加合理。
　　(1)为了减小地层内力变化对井壁受力的影响，应充分考虑壁后充填材料与井壁外侧和地层之间的相对关系，确定它们之间的摩擦力关系，确定壁后充填材料的抗剪性能；在保证马头门开拓、巷道掘进及正常生产期间的井筒安全情况下，在保证不出现井壁整体下滑的情况下，在壁后充填中尽可能少使用胶结性材料。此外，合理划分壁后充填段高也是至关重要的。
　　(2)连接井壁的法兰盘之间往往存在一定的间隙，这对井壁法兰盘的受力和传力都是非常不利的。如果能将井壁节间的间隙消除，法兰盘的受力将会得到改善。因此，应完善并推广节间注浆工艺，节间注浆材料越密实、越均匀、强度越高其效果越好。

2.3　加强受力观测
　　加强对井壁结构内外力的观测有着非常重要的意义，它既可以了解井壁内力的变化，也可以了解地压力的变化。
　　有了井壁受力测试系统，可对钻井井壁结构进行长期观测，对其安全性可随时提出参考性报告，逐步改变井壁破坏而无任何思想准备的状况。
　　通过测试提供的情况，可在井壁受力异常时就采取加固防范措施，避免更大的破坏事故发生和损失。此外，钻井井壁结构的长期观测，可为类似地区的其它新井设计提供参考资料和依据。

3　结　语

　　通过对6个井筒的调查可见，钻井井壁结构局部破坏有着相似的特点和一定的规律，破坏的出现是结构内部承载能力不足的综合体现。
　　为防止钻井井壁结构局部破坏事故的发生，在设计中应该将结构内外力考虑得更全面些。不论是井壁本身，还是钢法兰盘，都应设计制作得更加合理，满足其复杂的受力要求。
　　此外，合理使用壁后充填材料、合理划分壁后充填段高、增加井壁节间强度等措施都将是行之有效的；另外，加强对井壁结构内外力的观测也是非常重要的。