水平定向鉆孔孔壁穩(wěn)定性分析及工程應(yīng)用研究.pdf

1、鉆孔技術(shù)廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘察、鉆探工程、油氣開發(fā)、隧道超前探測(cè)、管棚支護(hù)、瓦斯抽放和非開挖鋪設(shè)等工程領(lǐng)域。鉆孔在鉆進(jìn)及使用過程中孔壁穩(wěn)定性問題是鉆孔工程技術(shù)人員最關(guān)注的問題之一。鉆孔失穩(wěn)會(huì)阻礙鉆孔施工的正常進(jìn)行，延長(zhǎng)施工周期，增加工程成本。嚴(yán)重的孔內(nèi)事故往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果：一方面鉆孔失穩(wěn)將被迫報(bào)廢鉆孔和鉆具，造成人力、物力和時(shí)間的極大浪費(fèi)；另一方面鉆孔失穩(wěn)會(huì)導(dǎo)致無法獲得地下蘊(yùn)藏的真實(shí)地質(zhì)資料，也會(huì)導(dǎo)致油氣資源泄漏而造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染

2、。目前，絕大多數(shù)鉆孔穩(wěn)定性研究以鉆探工程和油氣開發(fā)工程中的豎直鉆孔為研究對(duì)象，許多專家學(xué)者在豎直鉆孔穩(wěn)定性方面進(jìn)行深入研究，得到大量有價(jià)值的研究成果。然而，隨著水平定向鉆進(jìn)技術(shù)在隧道超前探測(cè)、瓦斯抽放和非開挖鋪設(shè)等工程領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，使水平鉆孔穩(wěn)定性問題成為當(dāng)前亟待研究的課題。
　　 本文以水平定向鉆孔穩(wěn)定性問題為主要研究對(duì)象，主要完成以下研究工作：
　　 ⑴根據(jù)彈性理論建立原始地應(yīng)力和鉆孔液壓力共同作用下水平定向鉆

3、孔穩(wěn)定性問題的力學(xué)模型；
　　 ⑵分析鉆孔液壓力、鉆孔埋深和側(cè)壓力系數(shù)對(duì)水平定向鉆孔孔壁應(yīng)力場(chǎng)的影響；
　　 ⑶應(yīng)用庫(kù)侖準(zhǔn)則和最大拉應(yīng)力理論推導(dǎo)出不同側(cè)壓力系數(shù)下地層坍塌壓力和地層破裂壓力的計(jì)算公式；
　　 ⑷由地層坍塌壓力和地層破裂壓力確定鉆孔液壓力范圍，進(jìn)一步提出最優(yōu)鉆孔液壓力概念，研究最優(yōu)鉆孔液壓力的確定方法并推導(dǎo)出計(jì)算公式；
　　 ⑸將以上研究成果應(yīng)用于明埡子特長(zhǎng)隧道超前探測(cè)和烏蘭煤礦瓦斯抽放工程