为什么要用压力支撑井筒，而不是矿井隧道?

Question

我最近读了一篇关于安全泥浆窗口的文章——它指出，井筒中的泥浆压力应该高到足以防止井塌，并且不应该超过地层的破裂压力。但考虑到深矿井隧道——根本没有“泥压”，只有空气。一个矿井的深度可能超过3公里，它的隧道可以承受这种覆盖岩层。那么，为什么井筒会在缺乏压力的情况下坍塌，而深层矿井却不会呢?

Answer 1

钻井泥浆仅用于钻井压力流体，如石油、天然气，有时也用于水。它不用于钻探黄金、铁矿石、铜等矿物。

勘探钻探矿物将结合使用:

• 旋转鼓风钻井(RAB) -压缩空气被迫通过钻杆钢，将钻头从钻杆钢和孔壁之间的孔中冲洗出来。
• 反循环钻孔(RC) -气流与RAB孔相反。压缩空气被压在钻钢和孔壁之间的间隙之间。钻切从钻钢的中空中心出孔。
• 金刚石钻井-使用切削刃有钻石的圆柱形钻头，从钻孔中收集岩石的固体样本。

因为含有矿物质的岩石很少含有高压流体，如果岩石能承受压力，钻孔就能保持开着。

石油和天然气的钻探有时水需要钻头钻穿被流体增压的岩石。为了抵消流体的压力，使井眼保持开放状态，这些井眼需要钻井泥浆。

在石油和天然气钻井时使用泥浆的其他原因有:

•润滑钻头。

•将钻取的材料从钻头上移除，并将其运送到地面。

•抵消岩石中的流体压力。

•稳定井筒

如果一口井可以在没有钻井液的情况下钻井，地层流体在流体压力下就会从井眼喷出(井喷)。在特定井眼中使用的钻井液密度旨在产生钻井液压力(由于给定深度以上井眼中钻井液的重量)，以抵消地层中的流体压力，防止井喷。这通常是成功的，但由于可能会遇到突然的超压增加，钻井泥浆压力保持高于必要的安全特性。当泥浆压力大于地层流体压力时，称为油井过平衡。

矿山和土木工程隧道并不是简单地挖好后就留在那里不动。

土木工程隧道可以用混凝土衬砌，矿井也可以。由于混凝土的成本，采矿隧道往往不采用混凝土衬砌。相反，它们通过使用而得到强化岩石螺栓，电缆螺栓而且喷射混凝土，按要求。