岩心钻探中地层压力预测初探.pdf

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1、16探矿工程(岩土钻掘工程)2012年第39卷第l0期岩心钻探中地层压力预测初探汪涛(中国地质大学(北京)工程技术学院，北京100083)摘要：地层压力变化是导致孔内情况复杂化的关键因素，地层压力预测是钻探施工中泥浆设计和事故防范的重要手段，合理预知地层压力情况有助于最大限度地解决深孔钻探中的复杂问题⋯。近年来，地层应力预测技术在国内外得到了广泛探讨，而传统的水压致裂地层压力测量方法仍然是简单实用的手段之一。通过云南某矿区复杂地层深孔钻探工程中的应用实例，验证了地层压力预测在绳索取心钻探工程上的合理性和可行性。关键词：地层压力；预测；岩心钻探；孔壁失稳；泥浆设计中图分类号：P63

2、4．1文献标识码：A文章编号：1672—7428(2012)10—0016—04FormationPressurePredictionforCoreDrillingOperation／WANGTao(ChinaUniversityofGeoscienees，Beijing100083，China)Abstract：Thechangeofundergroundformationpressureiscruciallyrelatedtothecomplexityofboreholecondition．For—marionpressurepredictionisanimportantme

3、ansforboreholedesignanddrillingriskcontrol，andrationalpredictionoffor-marionpressureisfurthestsolvingcomplicateddificultiesindeepdrilling．Inrecentyears，moderntechniquesofearthstresspredictionhavebeenwidelyexploredinacademiccircleandapplicationfieldintheworld；butthetraditionalwater—pressuretes

4、tisstillthemostapplicablemethodduetoitssimplicityofon—siteoperation．Inthispaper，bythecaseofadeepdrillingprojectincomplexformationsinYunnanProvince，therationalityandfeasibilityofformationpressurepredic—tioninwire—linecoringdrillingactivitiesareverified．Keywords：formationpressure；prediction；cor

5、edrilling；boreholeinstability；muddesign0引言心钻探工程上的合理性和可行性。地层压力变化是导致孑L内情况复杂化的关键因素，地层压力局部集中释放是导致孔壁坍塌等孔内1地应力和孔内压力平衡问题事故的直接原因。预知地层结构和地层压力分布情地层压力即地应力可理解为地下某深度处的岩况有助于采用合适的钻探工艺和泥浆工艺以有效维石受到的周围岩体对它的挤压力而产生的内应力效持孔内压力平衡，提高钻探作业效率并防范孔壁坍应，地层压力变化是导致孔内情况复杂化的关键因塌等钻孔事故的发生。素。形成地应力的因素极为复杂，它是随时间和空地层压力预测的方法包括传统的压力实验

6、(如间变化的。主要产生原因为：上覆岩体的自重、板块现场水压致裂实验)和仪器探测(如超声探测和电边界的挤压、地幔热对流、地质构造运动、地球旋转、磁探测)，以及当前国内普遍关注的地层压力三维岩浆侵入、地温梯度的不均匀性和地下水的压力梯预测系统(如澳大利亚PSI公司的全球地层压力预度等。测系统)。多年来，地层压力预测在石油钻探行业对于钻探工程，所涉及的地应力研究属于局部得到了较为广泛的应用，而在小口径岩心钻探领域，性的地应力，其应力来源可归结为岩体的自重和地由于泥浆泵性能及岩心钻探操作规程等原因，一直质构造运动产生的构造应力，主要以2种形式存在没有得到普遍使用。于岩石中：一部分是弹性能

7、形式，另一部分是由于种随着深孔、超深孑L以及复杂地层钻探项目的不种原因在地层中处于自我平衡而以冻结形式保存。断增加，钻探的时间成本和资金成本都在大幅度上原始地应力大小可用3个主地应力来表示(见升，系统研究有效应对钻孔风险的技术方法已经逾图1)：益显得迫切和重要。本文通过云南某矿区深孔钻探(1)上覆地层压力S；工程中的应用实例，验证了地层压力预测在绳索取(2)最大水平主地应力S；收稿日期：2012—09—07作者简介：汪涛(1968一)，男(汉族)，山东人，中国地质大学(北京)博士