地质在岩心钻探计划的成败中起着重要的作用。很多时候,由于地质信息的缺乏,设计的钻井系统和作业参数并没有达到预期目标,导致各种地质和岩土问题。然而,通过对所调查区域的地质情况的适当了解,这些问题是可以避免和最小化的。



地质在岩心钻探计划的成败中起着重要的作用。很多时候,由于缺乏地质信息,设计的钻井系统——钻机容量、泥浆泵容量、芯筒类型、套管点的选择、钻头类型、钻井泥浆的选择和性能——以及钻井作业参数——钻压(WOB)、每分钟转数(RPM)、泥浆重量、井眼清洁率或钻井液循环率——不能达到预期目标,从而导致各种地质和岩土问题。

这些问题的例子包括岩芯回收率降低、岩芯被冲洗、岩芯破裂、井眼崩落、井眼偏斜、钻杆卡钻、井喷、钻头磨损、地层地下水造成的循环损失或井眼注水等。然而,只要对所调查地区的地质情况有适当的了解,就可以避免和尽量减少这种地质和岩土问题。

许多因素都有助于获得良好的岩心采收率。其中,有两个因素可以大致分类。第一个因素是地质因素;即地层学、岩性学、岩石力学、构造学、地下水学、矿物学、岩体组成、风化学。第二个是岩土工程;也就是说,包括适当的钻机、取心筒、取心钻头、钻井液类型、钻压(WOB)、每分钟转数(RPM)和井眼清洗钻井液压力。

岩土因素在本质上依赖于地质因素。岩心勘探钻探经验表明,在设计钻井系统和程序时,充分利用和整合地质信息,有利于优化钻井。这样做有助于实现预期的岩心回收,用于岩心研究、测试和各种岩土工程,如基础评价和选择,以及隧道、地下洞室和竖井场地评价及其设计和开发。

岩土工程岩心钻探的基本目标是记录、分类和分析岩体条件,使其适合上述各种岩土工程。在各种岩体分类中,岩体等级(RMR)体系、q体系和岩体质量标识(RQD)是岩土工程中常用的方法。

RMR系统使用六个参数对岩体进行分类。这包括单轴抗压强度、岩石质量标识(RQD)、不连续面的间距、不连续面的条件、地下水条件和不连续面的方向。

q系统使用6个参数对岩体进行分类:岩体质量名称(RQD)、节理集数、节理粗糙度、节理蚀变、涌水量和应力减小因子(SRF)。RQD是由Deere提出的,用于测试nx尺寸岩心(2.15英寸)的接合程度或区块大小。RQD测量是任何地质调查项目中钻孔岩心测井过程中确定的常用参数之一。它有助于最大限度地提高岩心采收率,从而确定脆弱部位的存在和程度,如风化带、断层、剪切带、页岩或粘土层等,并根据岩体分类采取适当的改进措施。

本文以Maheshwari矿业有限公司的一个岩土工程勘探项目为例,介绍了在岩心钻探工作中常用的方法。

岩土核心勘探:印度Visakhapatnam的Vizag洞穴项目

本项目的目的是进行水平岩心钻探,进行岩土工程勘察。岩心将用于岩石学研究,如岩性、岩石质量标识(RQD)、节理和其他不连续面,并进行测试,以确定岩石的地质工程和地质结构性质,如单轴抗压强度、抗拉强度、三轴剪切试验、比重、容重、吸水率、孔隙度等。研究结果可用于Vizag洞室的经济高效开发,以及在洞室施工过程中设计适当的岩石支护措施。

钻孔深度和尺寸分别为164英尺和HW尺寸。为了设计合适的钻井方案,对现场进行了实地考察,获取了地质信息。在这里,岩性由孔达岩套岩组成,由石榴质石英长石片麻岩组成。这种岩石具有较高的硬度和单轴抗压强度(UCS)。由于石英、石榴石和粗粒度的存在,它具有较高的研磨等级。

基于这些地质信息,该公司决定使用GD 48钻机和双管取心筒(HWT)。由于岩石坚硬且可自行支撑,因此对套管没有任何具体要求。在这种情况下,较高的硬度和具有较高岩石磨蚀性的UCS有利于使用更坚硬、更耐磨的基体的浸渍钻头。一般来说,一个bit的寿命是262英尺到328英尺的片段。使用的钻井液只有水,除了高转速外,保持了良好的井眼循环。这有助于获得良好的岩心采收率(98%-100%),以及钻井产量(平均66英尺/天)。

通过对现场地质和钻井系统的了解和整合,可以有效地规划、实施和完成岩芯钻井计划。
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