Análisis sobre las causas de la flexión de los pozos en áreas mineras típicas del área de mineral de hierro de Jining y sus reglas
(1) Características estratigráficas del área minera
Desde una perspectiva de perforación, hay dos tipos principales de estratos en el recubrimiento superior del área minera. Uno es el Cuaternario superior suelto. estrato con un espesor de 41 ~120m, compuesto principalmente por arcilla, arena arcillosa, arena fina y capa de grava en la zona de contacto del fondo, con nivel de perforabilidad 2 a 3 y fácil de perforar el otro tipo es piedra caliza del Ordovícico, principalmente Evergreen Group, El Grupo Jiulong y la Formación Majiagou están intercalados con piedra caliza, dolomita, capas delgadas de arenisca fina y una pequeña cantidad de lutita calcárea. Son formaciones de dureza media con niveles de perforabilidad de 4 a 6. Las formaciones son homogéneas y estables, y los agujeros. son medianas durante la perforación. La pendiente generalmente no excede el estándar. Los principales factores que afectan la perforación en la capa de roca son el desarrollo de fisuras y cuevas en los estratos de piedra caliza, lo que resulta en graves filtraciones. Durante el proceso de construcción, se utilizaron agentes taponadores y lechada de cemento para sellar los agujeros, pero fueron básicamente ineficaces y sólo se utilizó perforación de "fuga superior".
Los depósitos minerales se encuentran en las rocas metamórficas férricas del Grupo Jining en la parte baja. La combinación litológica es: sericita, clorita, sericita, pizarra, roca volcánica metamórfica intercalada con magnetita cuarcita. La capacidad de perforación de la roca fue medida por la Facultad de Ingeniería de la Construcción de la Universidad de Jilin. El grado superior de piedra caliza es de grado 5 a 6, y el grado inferior de filita es de grado 7 a 9 (Tabla 9-1). Debido a la influencia de la falla Sunshidian, la falla Ziyangshan y la falla Zhangzhuang, la profundidad del entierro del techo cambia mucho, oscilando entre 1030 y 2000 m (inferido). La capa de filita tiene estrato bien desarrollado y esquizofrenia (Figura 9-4), con un rumbo de aproximadamente 350°, un ángulo de inclinación de 55° a 60° y una tendencia de aproximadamente 350°. Es un estrato oblicuo fuertemente construido. . Además, la filita superior está relativamente rota y tiene fugas, y el grado de fuga varía mucho.
Tabla 9-1 Resultados de la medición de la capacidad de perforación de roca en el área de mineral de hierro de Jining
Nota: (1) La muestra de roca No. 7 no se estandarizó debido a que faltaba una parte en un lado. por lo que no se realizó la prueba de dureza;
(2) La muestra de roca No. 9 tenía grietas y estaba aplastada, y no se pudo realizar la prueba de abrasividad;
(3) No 2, 3, 4, 5, 8, 9 Las muestras de roca No. 11, 12 y 13 se tomaron de cuarcita de filita y magnetita del Grupo Jining a una profundidad de 1300 m, y las muestras de roca restantes se tomaron de la piedra caliza a 600 m. a 1200 m en la capa superior.
Figura 9-4 Núcleo de formación de filita en el área minera Yandian de la mina de hierro Jining
La mina está dividida en dos secciones mineras, Yandian y Zhaicun, para exploración y perforación. Se ha completado 41 (a julio de 2010), con profundidades de pozo de 1200 a 2100 m. Entre ellos, se han completado 23 pozos de perforación en la sección minera de Yandian. Los principales factores objetivos que afectan la perforación incluyen una gran profundidad de perforación (orificios profundos por encima de la Clase II), una fuerte intensidad de deflexión, fugas severas y una formación dura. El factor más importante es que la intensidad de la deflexión de la formación es fuerte y el pozo es propenso a sufrir una flexión severa. . Los factores que afectan la construcción de la perforación son generalmente similares a los de la combinación No. 14.
(2) Principales métodos y procesos técnicos
Se utilizaron todas las plataformas de perforación de eje vertical (modelos HXY-6, XY-6B), se utilizó tecnología de perforación con diamante WL y martillo hidráulico. Se probó la tecnología de perforación WL, principalmente utilizando una estructura de perforación de tres niveles (Figura 9-5). Generalmente, el orificio se perfora hasta la piedra caliza con un revestimiento de φ130 mm, seguido de un revestimiento de φ110 mm, luego se usa S95WL para perforar hasta 100 ~ 150 m, seguido de un revestimiento de φ89 m, y finalmente se usa S75WL para perforar hasta el orificio final. Al perforar la sección de piedra caliza del orificio de fuga, se utilizaron cáscaras de semillas de algodón, cáscaras de maní y lechada de cemento para tapar la fuga. Sin embargo, a medida que aumentó la profundidad del orificio, la fuga se volvió más grave y difícil de tapar, ya que la formación de piedra caliza era estable. Se utilizó "fuga superior".
Figura 9-5 Diagrama esquemático de la estructura de perforación básica
Cuando comenzó la construcción, no se prestó suficiente atención al problema de la flexión de la perforación. Se controló principalmente desde el equipo técnico, los métodos de perforación y. procesos, etc. Se prestó atención a la selección de la plataforma de perforación, instalación, apertura de orificios, cambio de diámetro, etc., se adoptó la tecnología de perforación con diamante WL y se fortaleció el control de la clasificación de las herramientas de perforación y los parámetros técnicos de perforación, especialmente el peso de la broca, pero la flexión del pozo todavía excedía seriamente el estándar.
(3) Razones y reglas para la flexión de los pozos en el área minera
El análisis de los datos de medición magnética de tres componentes de los cuatro primeros pozos encontró que el sistema que contiene hierro del Grupo Jining se encontró durante la perforación. Antes de la roca metamórfica, los pozos generalmente no tenían curvaturas graves (que no excedían el estándar). Desde que ingresaron a la formación de roca metamórfica (1000-1100 m), las curvaturas de los pozos obviamente se han intensificado y. el ángulo superior se ha vuelto significativamente mayor (Figura 9-6). El ángulo del ápice del orificio final excede los 48° y la inclinación del orificio es grave. La resistencia a la flexión del ángulo del ápice de perforación desde 1100 m hasta el orificio final alcanza los 5,6°. /100m (Tabla 9-2); el ángulo de azimut también cambia significativamente, girando de 30° a 80°, mostrando un obvio "avance de nivel superior" (Figura 9-7).
Figura 9-6 El cambio del ángulo superior con la profundidad de los primeros cuatro agujeros
Figura 9-7 El cambio del ángulo de azimut de los primeros cuatro agujeros con la profundidad
Tabla 9-2 El ángulo superior de flexión de los primeros pozos de construcción en el área de la mina de hierro de Jining
Entre los tres factores principales que conducen a la flexión de los pozos, los factores geológicos del área minera son Sin duda los factores principales. Esto se debe a que las rocas metamórficas que contienen hierro del Grupo Jining son principalmente filita, con estratificación y esquistosidad bien desarrolladas, y una anisotropía obvia. El ángulo de inclinación de la formación es de 55 ° a 60 °, y el ángulo de encuentro de la perforación (agujero recto) es. 30° ~ 35°, creando condiciones muy favorables para la "entrada superior" de la perforación.
Por supuesto, el equipo técnico, los métodos técnicos y los factores del proceso también tienen un cierto impacto en la flexión de la perforación. Especialmente en la zona de contacto entre la piedra caliza y la filita y la zona de fractura superior de la filita, si la presión de perforación no se controla adecuadamente y el avance es demasiado rápido, también hará que el pozo se doble. Esta flexión a menudo se manifiesta en un aumento repentino. en el ángulo superior y el ángulo de acimut. Cambios bruscos (giros).
Durante la perforación de pozos profundos en formaciones inclinadas forzadamente, una vez que se produce la deflexión, los métodos tradicionales de corrección de la deflexión, como verter lechada de cemento para sellar el pozo y luego volver a abrirlo, generalmente son ineficaces, incluidos aquellos. construido en el primer semestre de 2008. Sin tomar buenas medidas para prevenir y corregir las desviaciones de los pozos, no se evitó de manera efectiva la flexión de los pozos. La resistencia a la flexión de las esquinas superiores de los pozos en toda la construcción preliminar fue generalmente alta. y sólo un pozo (ZK404) fue más fuerte. Pequeño, la resistencia a la flexión promedio alcanza 6,51°/100 m (Tabla 9-3). Por supuesto, si se utiliza tecnología de perforación direccional controlada, la deflexión se puede corregir de manera efectiva, pero se requieren múltiples puntos de corrección de deflexión para lograr el efecto de corrección de deflexión ideal, y se requiere un precio alto.
Tabla 9-3 La situación de flexión del ángulo superior del pozo en la construcción temprana de los estratos inclinados forzados
En esta zona minera, los factores geológicos son los principales factores que conducen a la flexión del pozo y los factores geológicos existen objetivamente y no se pueden cambiar, por lo tanto, solo adoptando medidas técnicas y tecnológicas para reducir la flexión de los pozos tanto como sea posible y haciendo pleno uso de las reglas de flexión de los pozos. el área minera y el diseño científico, con el fin de lograr el propósito de la exploración geológica. En vista del hecho de que la ley de flexión de los pozos en esta área minera es "entrada de nivel superior", lo que favorece la perforación a través de los estratos minerales, esta ley se puede utilizar para llevar a cabo la construcción de perforación direccional primaria, es decir, de acuerdo Debido a la profundidad de entierro de los estratos fácilmente inclinados (1000-1100 m) y las leyes de flexión y características de los pozos, el pozo todavía está diseñado para ser un pozo recto, y se requiere que al perforar el estrato suprayacente, se tenga en cuenta la resistencia a la flexión. el ángulo del vértice del pozo no excede el estándar Después de ingresar a la formación del Grupo Jining, no existe un requisito rígido para la resistencia a la flexión del ángulo del vértice del pozo, siempre que el pozo esté controlado si la distancia de compensación del fondo no excede la mitad. del espaciado de las líneas topográficas y el ángulo de acimut no excede el rango de 30° a 80°, no es necesario corregir la inclinación. Sin embargo, se deben tomar medidas anti-sesgo efectivas durante el proceso de construcción para evitar que el pozo se desvíe. doblarse más allá del rango anterior, esto no solo puede ahorrar la carga de trabajo de perforación y la carga de trabajo de corrección de deflexión, reducir el costo, sino también lograr el propósito geológico. Después de aclarar las reglas de flexión para perforar pozos en el área minera, las perforaciones posteriores se construirán utilizando esta regla.