深井
深井效应的原理及应用
深井效应的原理及应用1. 前言深井效应是指在水井中水位下降时，井水的压力会减小。
深井效应这一现象在地下水资源开发、地下工程建设等领域有着重要的应用价值。
本文将介绍深井效应的原理、应用以及可能的影响因素。
2. 深井效应的原理深井效应的原理可以通过以下几个方面来解释：2.1 井水位下降导致压力减小当地下水位下降时，井水所受的上覆土层及井筒周围岩土的约束力减小，井水受到的压力也随之减小。
这一现象是由地下水的重力和上覆土层的限制导致的。
2.2 地下水层的径流减小与井水位下降相关的另一个因素是地下水层的径流减小。
当地下水位下降时，地下水层中的水分向低水位的地方流动，导致地下水层中的液位和压力的下降。
2.3 土体渗流力的减小当井水位下降时，土体渗流力也会减小。
土体渗流力是指地下水渗透土体时所受到的阻力，当井水位下降时，土体渗透性增大，渗流力减小。
3. 深井效应的应用深井效应在以下几个领域有着重要的应用：3.1 地下水资源开发深井效应的存在使得我们可以通过控制水井的水位来调节地下水的压力。
在地下水资源开发中，合理地利用深井效应可以提高地下水的出水量，并保证地下水系统的平衡。
通过深井效应，我们可以调节井水位的高低来达到最佳的地下水开采效果。
3.2 地下工程建设在地下工程建设过程中，深井效应可以被利用来控制地下水位，减小施工现场的地下水压力。
这有利于提高施工的安全性和效率。
同时，深井效应对于地下水的排泄和稳定施工场地也有着积极的作用。
3.3 土体工程的设计与分析深井效应的存在对土体工程的设计与分析有一定影响。
在进行土体工程的设计与分析过程中，需要考虑地下水位的变化以及深井效应对土体力学性质的影响。
这有助于准确评估土体工程的稳定性，并选择合适的工程方案。
4. 影响深井效应的因素深井效应的表现可能会受到以下因素的影响：•地下水层的渗透性•土层和岩石的性质•井筒的结构和尺寸•井水位的变化速率•井的位置和相对地形5. 结论深井效应作为一种地下水位下降导致压力减小的现象，在地下水资源开发、地下工程建设以及土体工程的设计与分析中都具有重要的应用。
亚洲最深井－轮探1井水基钻井液技术
1921 基本概况该井自上而下钻遇第四系、新近系、古近系、白垩系、侏罗系、三叠系、鹰山组、蓬莱坝组、下丘里塔格、阿瓦塔格、沙依里克、吾松格尔、肖尔布拉克组、玉尔吐斯组、奇格布拉克组等地层，主要目的层为震旦系的奇格布拉克组。
奥陶系的鹰山组-震旦系的奇格布拉克组超深、超高温井段，对钻井液的抗温能力、封堵防塌能力要求高，因此抗高温水基钻井液的研究是应对轮探1井超深、超高温钻井难题的重点；为保证轮探1井超深、超高温井段的顺利施工，经过前期大量的室内实验和配方调整，确定轮探1井超深段使用氯化钾聚磺水基钻井液体系；本井使用该体系成功解决了轮探1井8000m以下超深井段的高温、井壁稳定等难题，顺利钻进至8882m，突破了亚洲最深钻井记录。
该体系的研究和应用为轮探1井钻井井深的突破提供了技术支撑，为塔里木油田下寒武系、震旦系钻井提供了钻井液技术储备。
2 主要技术难点2.1 抗温能力本井设计井深8500m，加深至8882m，预计井底温度在180℃以上，所以出于安全考虑要求四开钻井液能抗温到200℃，为此委托厂家定制生产了能够抗温200℃的主抗温材料及其它相配套的封堵材料。
2.2 井壁稳定根据邻井资料及实钻情况，在进入鹰山组后垮塌、掉块现象非常严重，曾数次发生卡钻事故，通过体系优化、采用定制生产的高软化点沥青材料，有效的解决了这个难题，保证了钻井的顺利进行。
亚洲最深井－轮探1井水基钻井液技术谢建辉 任超 王瑞虎 张雄 中石油西部钻探钻井液分公司 新疆 克拉玛依 834000 摘要：轮探1井是中国石油塔里木油田分公司在塔北隆起布的一口集团公司级的一级风险探井，设计井深8500m，加深井深8882m，是目前亚洲最深井。
该井超深井段奥陶系、下寒武系、震旦系面临超深、超高温、井壁稳定技术难题。
基于此，通过室内试验研究，优化了抗高温水基钻井液体系，并制定了针对性强的解决方案。
实钻中该井顺利钻穿奥陶系、下寒武系、震旦系（未穿）地层，未发生钻井液性能失稳等情况，顺利钻至井深8882m完钻，创亚洲陆上最深井纪录。
深井及超深井固井技术应用简析
改善薄水泥环的力学性能以满足后期施工的要求。
5
有：
双层组合套管、特制套管（如特厚壁套管）。
（2）优选抗盐水泥浆体系。目前国内外在解决盐
结论
（1）在深井及超深井的固井过程中，保证良好的井
（1）防止盐膏层挤毁套管通常采用的套管柱结构
眼质量和掌握地层温度及压力梯度是固井施工的前提
目前该技术不断发展为解决压力敏感地层和窄压力窗
口条件下固井的有效技术手段。
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3
西部探矿工程
盐膏层固井技术应用
在深井及超深井固井施工的过程中，当进入海相
（1）采用新的井身结构或钻井工艺如钻后扩眼、随
钻扩眼等技术，增大环空间隙，改善流体流动通道；
地层以后，由于盐膏层的存在，对固井带来了一系列的
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西部探矿工程
深井及超深井固井技术应用简析
唐
炜*，
余
建，
宾国成
（中国石油川庆钻探工程公司井下作业公司，四川 成都 610052）
摘
要：近年来，随着勘探开发力度的加大，深井及超深井的数量日益增多，固井技术措施及水泥浆
体系一直是关注的重点。结合深井固井防气窜、压力敏感及窄安全密度窗口、盐膏层固井、小尺寸井
浆混配而成，不仅能增加孔隙压力，还具有微膨胀的特
同井深处的压力略高于地层压力，具体体现在施工过
性。
程中根据各类型流体在井筒内的位置和动压力的变化
2
压力敏感及窄安全密度窗口地区固井技术
深井及超深井地层条件复杂，在同一开次的井眼
条件下存在相对低压的易漏层，在固井作业注水泥过
不断调整井口压力，最终实现对地层的压稳和防漏。
全球深井资料
1976 59/31 6646 3602 541 53.4 124.36 67.8 39.2
1982 132/82 6589 11242 1706 60 170 41.7 87
1986 33/28 6653 12453 1870 47 141.4 33.3 22
钻井主要指标
200
×ê ¾® ×Ü ¾® Êý (¿Ú )
试验井取心
4000米取心长度为3594米，达90%； 金刚石钻头：9只（表镶）60只（孕镶） 平均进尺48米，钻速1.66米/小时 最大进尺118米，钻速2.3米/小时 平均取心长度2.5米，
4 超深井
1990.10.6开钻 改变原设计的井身结构（3层变5层） 超过试验井深后，取心约1500米（8000米）
C 钢、低合金 SM-9Cr、SM-13Cr、SM-22Cr、
钢
Nk-Cr9、Nk-Cr13……NT-23Cr
氯 化 物 应 力 Cl、H2S、CO2 双向不锈钢
开裂
18-8 Байду номын сангаас锈钢
SM-2242、SM2550、SM2060、 SMC276
使用高质量的钻井液体系，保证井眼稳定，试少井下复杂 情况，提高作业的安全性和进度。
作业准备充分。地质早提出资料，工程认真设计与准备， 制定评价技术方案，材料及材料检验。
含有害物质的井使用合金钢，如CY-95，C-276套管，有 效防止套管的损坏。
严把施工设备、工具、材料的质量关。对所有施工产品严 格检验，在使用前应进行室内充分试验。
5 深井套管柱
超高强度套管 高抗挤套管 耐腐蚀套管
套管腐蚀类型及材料选择
腐蚀类型 介质
敏感材料
深井施工工艺和方法
深井施工工艺和方法
1. 钻井前期准备
- 在进行深井施工之前，需要进行详细的工程规划和设计。
这
包括确定井口位置、确定井深及井斜角度、选择合适的钻具和钻井
液等。
2. 钻井材料和设备准备
- 钻井材料和设备的准备是深井施工的前提条件。
这包括钻机、钻头、钻杆、钻井液、井下工具等。
需要确保这些材料和设备的质
量和适用性。
3. 井斜钻探
- 井斜钻探是深井施工中常见的工艺之一。
通过调整钻具的倾
斜角度和方向，实现在水平和垂直方向上的钻井。
井斜钻探技术可
以用于钻探复杂地层或进行水平井的钻探。
4. 钻井液管理
- 钻井液在深井施工中起着重要的作用。
它能冷却钻头、稳定井壁、清除钻屑并输送至地面。
钻井液的选择和管理是深井施工中的关键环节。
5. 钻井安全和环保
- 在深井施工中，安全和环保是至关重要的。
施工人员应遵循相关的安全操作规程，采取必要的防护措施，确保施工过程的安全性。
同时，应注意钻井活动对环境的影响，采取相应的环保措施。
6. 测井和井下作业
- 在完成钻井后，需要进行测井和井下作业。
测井是通过测量地层物性参数来评估井的潜力和性能。
井下作业包括套管下入、封隔、修井等工作。
以上是深井施工工艺和方法的简要介绍。
在实际施工过程中，需要根据具体的井筒条件和工程要求来选择合适的工艺和方法，并严格按照相关规程和标准进行操作。
深井施工工法
深井施工工法深井施工工法是一种常用于地下工程的施工技术，它主要用于深度较大的井施工，如水井、油井、气井等。
该工法以稳定和高效完成井内工程为目标，通过一系列的施工步骤和工具，确保工程的质量和安全。
一、工程准备阶段在深井施工工法中，工程准备阶段是非常关键的一步。
首先需要进行地质调查，了解井区的地层情况和水文地质特征。
同时，还需评估施工地点的地质风险，确定施工的可行性。
在完成地质调查后，需要进行井身设计。
这一步骤主要涉及到井的直径、深度和壁厚的确定。
根据地层的性质和使用要求，选择合适的井身材料，如钢管、混凝土或塑料。
此外，还需要进行设备的选型和采购，确保能够满足施工的需求。
一些常见的设备包括钻机、井下泵浦和动力设备等。
二、井施工阶段井施工阶段是深井施工工法的核心部分。
它主要包括以下几个步骤：1. 钻井钻井是深井施工的第一步，它通过旋转钻杆和钻头，在地下将井筒逐渐钻进。
钻井的方式有多种，包括旋转钻进、冲洗钻进和冲击钻进等。
钻井时需要不断注入冷却液和泥浆，以冷却钻头并将钻屑带出井口。
2. 安装套管在钻完井后，需要安装套管来加固井筒。
套管是一种管状结构，其主要作用是支撑井筒和防止其坍塌。
套管的选取要根据地层特性和井的深度来确定。
3. 水泥固井水泥固井是为了加固井筒、防止地下水和地层岩层的交叉污染。
该步骤需要将水泥浆注入井筒，填充套管与岩层之间的空隙，并形成坚固的固体结构。
这样可以确保井筒的稳定性和完整性。
4. 安装井下设备井下设备的安装是深井施工的最后一步。
根据实际使用需求，安装泵浦、传感器、管道等设备，为之后的生产、利用或测试做好准备。
三、施工安全与质量控制在深井施工工法中，安全和质量是至关重要的。
施工过程中应严格按照设计要求进行操作，并保持施工现场的整洁和秩序。
确保工人具备相关的技能和经验，并提供必要的安全培训。
质量控制方面，需要对施工材料进行质量检验，以保证其符合相关标准。
在井施工过程中，对钻进速度、水泥浆配比、套管安装质量等进行监测和记录。
深井安全要求标准最新
深井安全要求标准最新在矿山，深井是采矿过程中的一个重要位置，对于深井的安全工作要求非常高，这是一项重要的工作。
本文将介绍深井安全要求的标准。
一、深井安全环境要求1.通风要求：深井内空气质量要达到国家标准，氧含量不低于18%。
排风口应该设置稳固，防止风箱倒塌。
同时，在井下的人员也应配备防雾面罩，确保在井下的呼吸安全。
2.照明要求：深井内要求照明设施必须正常运转，光线充足，照明设备应有备用电源。
3.温度要求：深井内温度不得低于10℃，同时保证地面人员与井下人员互相通讯。
二、通讯要求1.电话要求：深井内必须安装通讯设备，保证地面与井下人员通话畅顺。
特别是在应急情况下，电话应随时可用。
2.井下语音通讯要求：深井内人员应该配备井下语音通讯设备，确保与其他人员的交流。
3.通讯测试要求：深井内通讯设备需要进行定期测试，检查是否正常运作。
同时，还需有人员进行测试，检查通话质量、通讯设备的正常工作状态等。
三、职责分配要求1.职责分配要求：在深井中需要安排专门的职责，职责分配合理，并且要有一份详细的职责清单。
每名井下人员都应知道他的职责，并且了解自己的工作责任。
2.培训要求：每几个月需要对井下人员进行一次培训，教授安全知识、预警策略和处理应急事故等。
3.应急演练要求：深井内井下人员必须参加定期应急演练，并且应急演练应该与实际情况相符合，检验应急预案的有效性和可行性，确保在应急情况下处理事情的高效性和准确性。
四、设备要求1.运输设备要求：深井内的运输设备必须符合国家安全标准，并且每天都要进行检查。
2.救生设备要求：深井内需要配备救生设备，包括救生绳、救生衣、氧气瓶等设备。
3.灭火器要求：深井内需要配备灭火器，确保有发生火灾时能够及时灭火。
五、结论深井安全是企业安全工作的重点之一，需要高度重视。
此文介绍的深井安全要求标准是基于国家标准的要求，也是每个公司需要遵守的标准。
希望各矿山对此文内容进行仔细研究、学习，以保障人员的生命安全。
第5讲 深井超深井
2、深井超深井钻井液要解决的技术难题 （1）井愈深，井下温度压力愈高，钻井中泥浆在井下停留 和循环的时间愈长，使深井超深井泥浆的性能变化和稳定性 成为一个突出的问题。 （2）深井超深井裸眼井段长，地层压力系统复杂，泥浆密 度的合理确定和控制更为困难；使用重泥浆时，压差大，出 现井漏、井喷、井塌、压差卡钻以及由此而带来的井下复杂 问题的可能性增大。 （3）深井钻遇地层多而杂，地层中的油、气、水、盐、粘 土等的污染可能性增大，且会因高温作用对泥浆体系的影响 而加剧，从而增加了泥浆体系抗污的技术难度。 （4）泥浆对深部油层的损害，因高温而加剧。 （5）井深起下钻作业时间长，各种与泥浆性能有关的井下 事故更容易诱发和恶化。 （6）泥浆对钻具的腐蚀因高温而加剧。
3、其它钻井设备
钻杆 用耐高温（1500C以上），耐腐蚀 （H2S环境），高强度合金钢制成。 井控装置 美国研制了176MPa的防H2S 的常规防喷器和旋转防喷器。 井口装置 美国研制了用耐高温（2160C 以上），耐高压（工作压力达211MPa）， 耐腐蚀（H2S环境）的采油树。
钻头 钻头在深井超深井钻井中占有极重要的地位，钻 头的好坏对提高钻井速度，缩短钻井周期有直接影响。 美国和一些先进的国家不断研制新型高效钻头，用于深 井超深井钻井。 常用的钻头种类
三、发展深井超深井钻井技术的意义
深井超深井钻井技术是为勘探和开发地层深处的油气资源 而发展起来的。从我国的的情况来看，陆上石油资源储量为694 亿吨，目前探明172.8亿吨，探明率为25%；陆上天然气资源量 为30万亿立方米，目前探明1.2万亿立方米，探明率仅为4%。
西部地区（包括塔里木、准葛尔、土哈和才达木四个盆地） 的石油资源量占全国总资源量的38%，探明率仅为9%，是我国石 油产量的主要接替地区。西部地区的石油资源量的 73%埋藏在深 部地层，所以要靠深井和超深井进行勘探开发。 东部地区是我国石油的主力产区，浅层和中深层的勘探程度 较高，深层较低，如渤海盆地石油资源的探明率为38%，且探明 的主要在浅层和中深层，深部地层尚有53亿吨的石油储量可供勘 探。 中部地区（包括陕甘宁、四川两大盆地）是天然气的集中区， 但探明率极低，有52%的天然气资源量在深部地层，所以中部地 区深井超深井的钻井工作量将大幅度增加。 深井超深井钻井技术在我国有广阔的前景。
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深井、软岩和动压巷道支护，是煤矿生产中的技术难题，研发支护能力强大，价格相对较低的支架与支护方案，是深井、软岩和动压巷道重要的发展方向。
钢管混凝土是在钢管外壳内填装混凝土组成的现代构件，钢管行断面为圆形，其抗弯能力与方向无关；钢管内若充填混凝土，则其承压能力、抗弯能力将提高。
钢管壳约束作用---使混凝土处于三向受压状态，从而使夹心混凝土具有更高的抗压强度，内填混凝土与钢管管壳共同承受轴向压力；钢管混凝土构件具有圆柱状外形，是当前最科学、最合理的截面形状，抗弯刚度大，无异向性，不易扭曲变形。
由于钢管混凝土结构具有突出的优点，该项技术近几十年来在国内外建筑工程领域获得了广泛的应用。
例如：拱桥、公路立交桥、地铁车站、高层楼房建筑等。
煤矿井下适用于：深井大变形巷道、破坏后的修复巷道、膨胀软岩大变形巷道、动压大变形巷道、破碎围岩巷道、采煤工作面上、下顺槽巷道，同时实现支架可重复使用。
深井软岩巷道支护原则
1、高强度支护
软弱破碎巷道，围岩自承载能力弱，必须依靠外部支架承载力，一般U型钢支架等承载能力有限。
而钢管混凝土支架，具有高强的承载能力，既提高承载力又不致成本提高。
2、巷道断面优化
应该根据区域地应力的分布特征，优化巷道断面形状，使巷道围岩具有良好的应力状态，降低支护难度。
3、围岩封闭
及时喷层封闭围岩，避免围岩风化与吸水膨胀。
进行底板支护，采取全断面封闭支护，控制巷道底鼓等变形。
4、复合支护
对于四类和五类的深井、软岩和破碎围岩巷道，单纯采用锚喷网支护往往是是不够的，应采用复合支护方案。
5、适度让压
采区内的动压巷道变形较大，不许巷道变形难以实现，在保证巷道稳定的前提下，适度让压使围岩尽可能地释放变形能，能有效地发挥围岩的自承能力。
6、提高围岩的自承能力
巷道围岩不仅具有一定的自承力，而且还是一种天然的承载体。
保护围岩原始结构的完整性，适时对围岩予以补强，提高围岩的整体强度，发挥围岩的自身承载力，防止围岩塑性区域的扩大，能取得事半功倍的支护效果。
1、深井软岩巷道载荷大于围岩强度，因此必须强化提高围岩的承载
能力；
2、以钢管混凝土支架支护、锚喷技术为基础的支护技术，能使围岩形成一个“承压环”，由承压环控制其外部围岩的稳定性；
⏹锚杆：施加一对自平衡的法向力，强化承压环的承载能力
⏹支架：施加一个法向压力，强化承压环的承载能力
⏹注浆：是通过提高围岩强度，强化承压环的承载能力
⏹“承压环强化”仅仅靠锚喷往往是不够的，应该在最佳时机采用二次支护；
⏹钢管混凝土支架支撑力强大，围岩注浆事半功倍，是二次支护的最佳选择。
8 ①钢管混凝土支架的承载能力，是相同重量U型钢支架的2～3倍：钢管套箍作用使内部混凝土具有更高的抗压强度，钢管与其内部混凝土共同承载。
②钢管混凝土支架支护的成巷速度，比U型钢支架支护快：支架注浆工艺滞后于支架安装，平行作业，不影响支护速度。
③钢管混凝土支架支护，巷道围岩可以让压变形：钢管混凝土支架支护可预留变形层，尽管支架不变形，但围岩可以让压变形。
④钢管混凝土支架支护总成本较低：尽管支架加工要增加约20%的成本，但钢管混凝土支架承载能力强大，性价比高。
巷道不用返修，
如果考虑到巷道返修成本等，与U型钢支护相比总成本较低。
⑤深井、软岩巷道支护的关键是：对承压环进行强化支护。