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特深科学井孔内安全研究与施工技术体系构想

2018-12-22朱文鉴王李昌

地质装备 2018年6期

朱文鉴,王李昌

(1.北京探矿工程研究所,北京 100083; 2. 中南大学, 长沙 410083)

0 引言

特深井(直井)目前主要有沉积岩石油深井和结晶岩科学深孔。石油特深井有国外深9583 m的勃尔兹·罗杰斯1号井(美国)和国内8418 m深的马深1井(四川)。科学特深井有国外12 262 m深的科拉SG-3井(前苏联)、9101 m深的KTB主孔(前联邦德国)和国内5158 m深的科钻一井。

钻探钻井孔内安全基础性问题应包括孔壁安全和轨迹安全。孔壁安全是力学平衡和物化平衡问题,是一个多场多介质(应力场、压力场、温度场和流体场;流体、岩体、钻具)条件下的压力、应力和物化等平衡,同时各平衡相互影响,其中一项不平衡都会导致孔壁安全问题。钻孔轨迹安全是空间力学问题,是钻孔轨迹空间形态引起的孔壁与钻杆柱摩阻力对起下钻、钻进和其他孔底作业的屏蔽作用,可导致钻进过程难以掌控和起下钻遇卡等问题。

1 钻探钻井施工技术体系

对于深井和特深井施工可分为两大基本技术体系:石油钻井(沉积岩、全面钻进)和科学钻探(结晶岩、取心钻进)。不同地层孔内安全问题的主要特点见表1所示;石油钻井和科学钻探孔内安全基本问题与应对措施见表2所示。

沉积岩石油钻井市场需求旺盛、工程量大,理论基础扎实、技术体系完善,钻井设备、工具、材料等系列化、标准化程度高。结晶岩科学钻探需求弱、工程量少,理论基础研究不足、技术体系不完备,钻探设备、工具、材料等主要借用石油钻井与地质钻探,缺乏技术体系和专用装备与工具。……

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