岩石稳定性和渗透性

1.稳定性在钻探、矿山掘进和其他岩土作业过程中,岩体被打开后长时期保持初始状态的能力称为岩石的稳定性。它反映的是在钻进过程中压力和破碎作用下岩体保持孔壁完整性的能力。岩石的稳定性与地层条件、岩石颗粒间的连接特征、裂隙性和风化程度有关。对钻探作业而言,应力集中最严重的区域是孔壁周边的岩石。在弱稳定性岩石中钻进时,孔壁会发生破坏（崩落,坍塌,膨胀）,岩心采取率下降,钻头的非正常磨损量增大,因处理孔内复杂工况损失很多时间而使钻探效率（台月效率）明显降低。岩石的稳定性评价是选择钻进方法、取心工具、规程参数和设计钻孔结孔壁加固方法,以及制定事故预防措施所必需的。正确评价岩石的稳定性有利于预测钻进过程中可能出现复杂情况的区段,更好地保护孔壁岩石免受来自地压、冲洗液和钻具振动等因素的影响。全俄勘探技术研究所提出了岩石的稳定性分级表,其依据是岩石的裂隙性、可钻性和颗粒胶结物的类型（表2-27）。其中：第I组岩石，不要求采取专门技术措施来加固孔壁。第II组岩石,在遵守规定的工艺措施条件下也能保持稳定性，这些措施包括：使用专门的冲洗液、润滑剂，限制起下钻具的速度和其他措施第III组岩石，要求在钻穿该孔段后，用套管和水泥灌浆来加固孔壁。第W组岩石,必须采用专门的工艺手段来钻进（例如,使用超前钻探或边钻边加固的办法）。表2-27岩石稳定性分级岩石的稳定性类别稳定性程度反映稳定性的工艺特征「岩石的裂除性、可钻性和颗粒胶结物的特征1岩石的可钻性级别I稳定钻具振动和冲洗液冲刷不会破坏孔壁1整块的和弱裂隙性的U较稳定钻具振动和冲洗液冲刷会破坏孔壁不同程度的裂隙性和硬度皿弱稳定容易被钻具振动破坏的水溶性利永冻1强裂隙的脆性岩石和高塑性nt 林层岩石的黏结性岩石w不穂定容易被冲刷蚀和破坏的岩石 1疏松、松敬、易流动的岩石I2.渗透性岩石的渗透性（或吸水性）是另一个与岩石的稳定性和裂隙性密切相关的重要性质。渗透性反映了液体（包括地下水和冲洗液）在压力差作用下从岩石中渗透的能力。吸水性是在大气压力和室温条件下,干岩石泡在水里时吸水的能力岩石如果具有明显的吸水性将导致钻进过程复杂化,必须采取特殊的工艺方法。岩石的渗透性（或吸水性）主要取决于岩石中是否存在着裂纹、孔隙、空洞和卡斯特溶洞。根据裂纹张口的大小（6）可分为超毛细现象孔隙（8>0.5mm）,毛细现象孔隙(0.5~0.002mm)和弱毛细现象孔隙(6<0.002mm)。岩石中的孔隙可以是封闭的,也可能是贯通的。结晶或变晶程度高的花岗岩、结晶页岩、片麻岩一般孔隙率在0.4%-1.8%的范围内,孔隙的发育程度主要取决于地层的埋深和变质程度。沉积岩和弱变质岩的孔隙度为1.5%~30%。如果疏松的岩石整块被裂纹分割,则岩石的渗透性极强。岩块中裂纹长度可以从几厘米到几百厘米。裂纹的开口可能从零点几毫米到几厘米。根据裂纹张开的程度可把它分为五类：①细裂纹，Z<1mm;②小裂纹,Z:1-5mm;③中裂纹，Z：5~20mm;④大裂纹，Z：20-100mm;⑤巨型裂纹,Z>100mm。当石灰岩、白云岩、硬石膏、白垩、大理岩、石盐和钾盐被浸析和溶解时，液体便会沿着其中的大裂隙流动，从而产生卡斯特蜂窝和溶洞。钻探界常用的岩石渗透性和吸水性分类如表2-28所示。表漏失性特征局部漏矢5强漏失泥浆IV1510~155〜10吸收液体数量岩石的渗透性类别28岩石的渗透性分类表岩石特征举例中粒砂岩，粗粒砂岩，裂隙性石灰岩，级用带添加剂的黏土表漏失性特征局部漏矢5强漏失泥浆IV1510~155〜10吸收液体数量岩石的渗透性类别28岩石的渗透性分类表岩石特征举例中粒砂岩，粗粒砂岩，裂隙性石灰岩，级用带