倾斜孔钻进中复杂情况的发生规律及预防

　　摘要　结合实践经验，对倾斜孔钻进中复杂情况的发生规律及预防处理进行论述和探讨，包括钻孔轴线相对裂隙分布方向的位置与孔壁稳定性的相关规律以及相应的预防处理措施。

　　关键词　倾斜钻进　事故　预防

　　中国图书资料分类法分类号　P634.8

　　倾斜孔钻进中最典型的复杂情况之一是不稳定岩层中孔壁坍塌掉块现象，究其原因是地层中的裂隙发育所致。倾斜孔不同于垂直孔，在垂直孔中，四周暴露的岩石因岩块自重平行或以锐角指向钻孔中心轴线，岩块表面粗糙，使岩块仍能停留原处；冲洗液柱压力和泥浆冲洗时孔壁泥皮化也有助于孔壁稳定性的保持。而倾斜孔中无液柱压力，几乎不使用泥浆，岩块自重垂直或以大钝角指向钻孔轴线，岩石自孔壁顶帮掉落的可能性增加。
　　在倾斜钻孔中要防止孔壁坍塌掉块，就要对岩层中裂隙的发育状况和分布状态予以研究和了解。根据实践经验，钻孔轴线相对裂隙分布方向的位置与孔壁稳定性的相关规律一般有如下几种情况(图1)：
　　a.　裂隙方向一致，钻孔以较大遇层角穿过裂隙面，(图1a)裂隙对孔壁稳定性没有影响。
　　b.　裂隙方向一致，钻孔以较小遇层角穿过裂隙面。(图1b)当孔壁受钻具撞击时，岩块(图中阴影部分)可能会剪裂掉下，造成卡钻事故。
　　c.　裂隙有两种方向，互相交错，钻孔相遇角较大。(图1c)这样小棱柱状岩块(图中阴影部分)崩落的可能性增大，因为出现了第二分离面。这种情况下极易塌孔掉块，若裸孔钻进，极易造成事故。
　　d.　裂隙有两种方向，互相交错，钻孔平行裂隙面或交角很小。(图1d)孔壁中棱柱体岩块的抗剪力减小，孔壁稳定性剧降，同时钻具与孔壁的冲撞和振动加剧了孔壁的不稳定性。
　　e.　若裂隙有三种或三种以上方向，则在三个或三个以上分离面分割岩体的情况下，(图1e)岩块被钻孔充分暴露后会沿裂隙面自由落入孔内，裂隙间距愈小，孔壁稳定性愈小，坍塌掉块可能性愈大，事故愈多。
　　f.　在极破碎松散地层中，裂隙纵横交错，岩体被分割成碎块，(图1f)极易坍塌掉块，造成埋钻、卡钻事故。

　
(a)　　　　　　　　　(b)　　　　　　　　　(c)

　　
　　(d)　　　　　(e)　　　　　(f)

图1　钻孔轴线相对裂隙分布方向的位置　　与孔壁稳定性示意图
　　1——钻孔；2——裂隙；3——钻孔剖面；4——钻孔轴线

　　针对上述不同岩体状态，采用如下预防处理措施，防止坍塌掉块现象的发生(表1)：

表1　岩体状态特征与孔壁稳定措施关系