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钻粒钻进的井底工作过程与破岩机理

发布时间:2015-05-29 08:05:49;浏览次数:


钻粒钻进的井底工作过程如下图所示。在岩心管的下端安有钻粒钻头,钻头上开有水口,投有一定量的钻粒,钻粒钻头就压在这些钻粒上。在钻进中,钻头向下施加一定的轴向压力,并作回转运动,钻粒在钻头的带动下翻滚破岩,冲洗液由内环间隙经孔底到达外环间隙进行洗井。这样,孔底的钻粒受到钻粒的自重、钻头压力、回转离心力以及冲洗液的冲刷力的作用。孔底钻粒在上述各种力的综合作用下,经过水口导入、破岩磨耗、水力分选、冲刷淘汰等过程,形成动态平衡。绝大多数被淘汰的的破碎钻粒最终都落入取粉管中。在钻进过程中,随着钻粒的消耗,水口在逐渐变小,钻速大大下降,此时回次钻程就应结束。在新的回次开始前,要再次投入钻粒和重新切削修正水口。
钻粒钻进井底过程
钻粒在钻头传递轴向压力和回转力的作用下,在孔底翻滚。由于钻粒本身形状和尺寸不均,这种翻滚对孔底产生一定的脉动冲击。同时由于钻粒钻进孔壁间隙大、孔底不平等原因也产生脉动冲击。在如此复杂的情况下,钻粒破碎岩石有两种主要的形式。
第一种形式,当钻粒转到以较小的面积与孔底接触时,或钻头给予钻粒的轴向压力比较集中而导致钻粒与岩石的接触面上的压强达到岩石的压入硬度时,则在接触的地方钻粒压入岩石,岩石呈体积破碎,称为压碎破岩。下图A表示切制成圆柱状钻粒,在钻进开始时,钻粒尚未形成圆柱状,以其棱边压碎岩石的情况;图B 表示压力集中于少数磨圆钻粒上,也会形成压入体积破碎。
压碎碎岩过程
第二种形式,钻粒与岩石接触处的压强尚未达到岩石的硬度,在钻粒的压力和水平力的作用下,使岩石表面产生一定的深度的裂纹,在钻粒不断地重复碾压作用和冲洗液的侵蚀下,裂纹便很快加密、加深,使得岩屑不断从岩石上剥离下来达到破岩目的,这种破岩是疲劳破岩,如下图所示。两种破岩方式前者相对较少,大多数是动压裂疲劳破碎。
压裂碎岩过程

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