Faktory ovplyvňujúce rýchlosť vŕtania vrtáka

1) Vrstvy sú uložené už dávno, s vysokou tvrdosťou a heterogenitou a niektoré časti sú vysoko abrazívne.

Ziliujingské súvrstvie s hrúbkou viac ako 500 m je zložené z medzivrstiev bahna a pieskovca. Pieskovec a blata sú husté a tvrdé. Sekcia Xujiahe sa skladá z bahnitého kameňa preloženého kremenným pieskovcom, kremičitým cementovaním a tvrdosť horniny dosahuje úroveň 7; úroveň vŕtateľnosti horniny v súvrství Yangxin permského systému je 4.7-7.5 a tvrdosť horniny sa veľmi líši. V dôsledku vysokého obmedzujúceho tlaku je tvrdosť permského vápenca viac ako 3-krát vyššia ako tvrdosť triasového systému a v centrálnom páse sú kremenné zhluky, uhlie a pyrit.

 

2) Nestabilita vrtu.

Horná formácia chrámu Shaxi – súvrstvie Zhenzhuchong v strmej štruktúre studne vo východnom S'-čchuane (hĺbka studne 0-2500 m) je najmä medzivrstvami piesku, bahna a bridlíc. V dôsledku vysokej citlivosti horniny na vodu a kombinovaného účinku geonapätia strmej konštrukcie je vrt ľahko nestabilný a stena vrtu sa vážne zrúti. Na vyrovnanie kolapsu sa zvyšuje hustota vrtnej kvapaliny, čo má za následok výrazné zníženie mechanickej rýchlosti vŕtania. Napríklad hustota vrtnej kvapaliny vrtu Tiandong 26 sa zvýšila na 1.35-1,63 g/cm3 vo formáciách Shaximiao a Ziliujing. "Efekt udržiavania tlaku" generovaný vysokým tlakom v stĺpci kvapaliny znížil rýchlosť mechanického vŕtania na 0,96 m/h; formácia Longtan a formácia Liangshan v Permskom systéme sú tiež veľmi náchylné na kolaps.

 

3) Pokles formácie je veľký, v rozsahu od 8 do 55 stupňov, až do 85 stupňov a je ľahké, aby sa formácia prirodzene vychýlila.

Na kontrolu odchýlky vrtu sa často vykonávajú mierne tlakové a zdvíhacie opatrenia, čo výrazne znižuje rýchlosť vŕtania.

 

4) Systém formačného tlaku je zložitý, s prepletením od podtlaku po abnormálne vysoký tlak, s rozmanitosťou systémov vertikálneho tlaku a relatívnou nezávislosťou systémov bočného tlaku.

Zásobníky karbonátového plynu majú tri typy výrobných vrstiev: lomové, porézne a lomovo-porézne. Pravidelnosť tlaku poréznych plynových zásobníkov je pomerne jasná a v podstate ide o normálny tlak, ktorým možno dosiahnuť vyvážené vrty, ako napríklad karbónsky systém vo východnom S'-čchuane a bioherma Changxing. Tlak rozpukaných vrstiev plynu závisí od sily geologického pohybu a pevnosti samotnej horniny. Pravidelnosť je slabá a ťažko predvídateľná. Pri vŕtaní sa používa vrtná kvapalina s vysokou hustotou, ako keby tam boli zlomy. Nadváha ovplyvňuje rýchlosť mechanického vŕtania, ale použitie vrtnej kvapaliny s nízkou hustotou na rýchle a silné vŕtanie má veľké riziko náhleho prasknutia lomu. Dve vysokotlakové produkčné vrstvy formácie Yangxin a formácie Changxing majú vysoké tlakové gradienty, vysokú tvrdosť horniny a hlboké hĺbky formácie. Hustota vrtnej kvapaliny je zvyčajne 1,50 g/cm3; (najvyšší tlakový gradient vrtu Yun'an 6 je 2,45 MPa/hm a hustota vrtnej kvapaliny je 2,41 g/cm3), čo spôsobuje, že rýchlosť vŕtania sa dlhodobo pohybuje okolo 1.00 m/h .

 

5) Veľká dĺžka vrtu.

Vo východnom regióne S'-čchuan tvoria časti studní s vrtmi väčšími ako 311,1 mm približne 1/2 až 3/4 celkového záberu. Vzhľadom na faktor sklonu studne nie je možné zvýšiť tlak pri vŕtaní. Vŕtací tlak 1,25 mm korunky možno vo všeobecnosti zvýšiť iba na 120 až 180 kN a rýchlosť otáčania je zvyčajne 60 otáčok/min. Objem lámacieho kameňa vrtnej korunky veľkého vrtu je veľký. Napríklad objem lámania kameňa 1,25 mm bitu je 4,24-krát väčší ako objem 8-minútového bitu a objem lámania kameňa 1,25 mm bitu je 2,08-krát väčší ako 1,25 mm bit. Je zrejmé, že mechanická energia lámania horniny vrtáka na dne vrtu je vážne nedostatočná a zuby sa ťažko zahryznú do formácie. Metóda rozbíjania kameňa je hlavne brúsenie, a nie objemové drvenie, čo vedie k veľmi nízkej účinnosti rozbíjania kameňa vrtákom. Vzhľadom na veľkú veľkosť a hĺbku vrtu je skutočná kruhová rýchlosť návratu pod 0,8 m/s a hydraulická energia je vážne nedostatočná, čo má za následok slabý čistiaci účinok spodného otvoru a opakované drvenie odrezkov. Skúsenosti s vŕtaním hlbokých vrtov zároveň ukazujú, že keď sa časť veľkej studne prehlbuje, jav skákania kužeľového vrtáka je obzvlášť výrazný a efektívny čas vŕtania vrtáka na dne vrtu je menší ako 50 % , čo tiež vážne ovplyvňuje zlepšenie rýchlosti mechanického vŕtania.