- 钻孔之所以发生弯曲,是粗径钻具在回转碎岩过程中偏离设计钻孔轴线方向而引起的。一般促使粗径钻具偏斜的因素有二:一是钻头底面受到偏斜力矩或粗径钻具受到与设计钻孔轴线不一致的斜向力;二是孔壁对粗径钻具导向不够或粗径钻具刚性差。造成粗径钻具的偏斜条件主要有:岩层的岩性及产状、地质构造以及某些特殊地层等;钻探设备的质量及安装、开孔钻进以及粗径钴具结构尺寸等;钻进方法、钻进技术参数及操作技术等。因此,产生钻孔弯曲的原因可以简单归纳为:地质构造、施工技术和钻进工艺三个方面。
第二节 钻孔弯曲的原因
- 一、地质构造方面的原因
- 由于钻进不同的地层以及岩层的产状不规则,软硬不均或松散无胶结或胶结差的破碎带、砾石层、断层、溶洞等地质条件的因素是造成钻孔弯曲的重要原因之一。
- 1.各向异性的岩层
- 对有层理和片理构造的岩石。当外力垂直其层面或平行其片理作用时,它们表现的力学性质指标是不一致的,称为岩石的各向异性。
- 在层理和片理构造的岩石中钻进。由于层状岩石的各向异性,钻头朝着钻进阻力最小的垂直于层面方向偏斜。因此,钻孔的顶角和方位角都趋向垂直岩层层面方向弯曲。
第二节 钻孔弯曲的原因
- 异向性越强的岩石,钻孔弯曲的程度越大。一般来说,火成岩体岩石的各向异性不明显,钻孔弯曲程度小些;变质岩类(如片麻岩)和层理发育的沉积岩(如片岩、页岩等)的各向异性强,钻孔弯曲程度也大。
- 目前,衡量岩石各向异性的指标尚未统一。表 7?1所列,是按照可钻性、压人硬度、夹层特点将岩石分类,作为按孔斜弯曲程度划分的岩石分类。
- 对I类岩石,孔底钻速差最大,故对钻具产生多种偏斜力,使孔斜率的变化最大。
- 对Ⅱ类岩石,孔底存在钻速差,孔斜率有所增大,但变化较平稳。
- 对Ⅲ类岩石,由于成分均一,各向异性不明显,故孔斜率小。若遇偶然情况,如局部裂隙带,硬夹层,砾石层等,会引起孔斜率增大,但穿过上述层位之后,钻孔方向又趋稳定。
第二节 钻孔弯曲的原因