钻孔崩落主应力方向判定法及识别方法

钻孔崩落是在地应力作用下形成的。在含有两个不相等的水平主应力作用下（如果是倾斜孔，就在钻孔横截面上两个不相等大、小次主应力作用下），根据第4章式（4-1）第1式，并注意到深层岩体孔隙压力P0的存在，岩体有效应力为σ-P0，钻孔岩壁上的切向应力σθ为

式中：θ为以σH方向逆时针向度量的角度。

分析式（6-5）可知，切向应力σθ仅仅是极角θ的函数。在θ=90°和270°处，即在最小水平主应力方向的岩壁上，切向应力σθ具有最大值3σH-σh-2P0，而在θ=0°和180°处，即在最大水平主应力方向的岩壁上，切向应力σθ具有最小值3σh-σH-2P0。因此，随着深度增大，水平主应力不断增大，在最大水平主应力方向的岩壁上，切向应力σθ相应减小，直至转化为拉应力状态。当达到或超过岩石破坏强度时，就会在该处发生崩落。也即钻孔崩落后的长轴方向就是最大水平主应力方向。

这种由地应力作用而形成的崩落孔段，其主要识别标志为：

（1）崩落孔段具有一定的长度，一般要几米以上，并且长轴取向基本不变。井径仪在崩落段的顶、底面均能正常旋转运动。(www.xing528.com)

（2）钻孔横截面具有明显的长轴方向。在双井径曲线上，一条井径接近或等于钻头直径，与之正交方向上的另一条却总比钻头直径大得多。

（3）在钻孔横截面的两个正交方向上均有扩径现象，但两者扩径幅度截然不同，一条变化不大，而另一条却变化大得多，并保持有相当明显的长轴方向。四条电导率曲线均较稳定或同步变化。

非应力作用形成的塌落孔段，其主要特征不具备明显的长轴方向。对于由断层破碎带、高角度自然裂隙等形成的椭圆孔段，尽管其形态与钻孔崩落相似，在双井径曲线上无大差别，但借助于用来测定地层倾角的四条电导率曲线的分析，可以将其区分开。