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2025,52(2):1-9, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.001
Abstract:
大洋科学钻探是一项对海洋底部进行科学探测和研究的重要手段，在地球科学、生命科学、资源勘探等诸多领域具有极其重要的意义。井下长期观测装置（CORK）是大洋科学钻探的重要补充，实现对海底环境从短期取样到长期动态观测的转变。过去几十年间，海底观测设备的技术手段不断提升，在初始CORK研发的基础上衍生出了另外4个新的版本，从最初的单一地层取样，发展到多地层取样，同时还可以进行原位测试。由我国主导的新一轮大洋钻探计划将要开始实施，亟需加大CORK技术的攻关力度，利用我国自己的资源和人才构建海底CORK观测系统，为尽快跻身世界海洋强国行列奠定坚实基础。
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2025,52(2):10-19, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.002
Abstract:
四川盆地西南缘油气资源潜力丰富，但地质构造复杂，邻井资料缺乏，钻探施工难度大。川马页1井是部署在川西南五指山构造带西翼的一口页岩气地质调查参数井，该井设计井深3400 m，实际完钻井深3635 m，在实钻中钻进至3437.58 m时因井内复杂采取了暂闭封井，并从2818 m侧钻至完钻井深。针对钻井难点，总结形成了大直径井眼小落鱼事故处理、长裸眼井段大口径高效快速钻进、复杂地层裸眼侧钻、硅钾基聚合物防塌钻井液体系等多项钻井关键技术，解决了生产实际难题，保障了地质目的，取得了显著应用效果，可为同区域类似钻探工程施工提供借鉴，支撑新一轮找矿突破战略行动。
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2025,52(2):20-27, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.003
Abstract:
HDCS-2井是部署在伊犁盆地尼勒克坳陷的一口煤层气参数井+生产试验井，钻井实施过程中通过优化钻井液参数、高黏钻井液洗井、爆炸松扣等技术措施，解决了长裸眼煤系地层坍塌掉块、提下钻具遇阻、埋钻等钻井复杂问题，保障工程顺利完钻并实现地质目的。利用HDCS-2井岩样进行了岩石矿物分析测试和扫描电镜观察并基于测井资料构建了三压力剖面，分析了井壁失稳的机理，提出如下改进措施：采用三开井身结构；采用高切力防塌钻井液体系；掉块时可配制高黏钻井液（滴流）进行洗井；慢速起下钻；优化钻具组合，煤系地层钻进中配置随钻震击器。对该区域深部煤层气钻井工程实施具有重要实践指导意义。
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蔡隽, 王步清, 王虎, 王稳石, 王杰, 潘德元, 贺前平, 方国庆
2025,52(2):28-37, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.004
Abstract:
在南方丘陵地区实施系列地质岩心钻探项目过程中，遇到了多项技术难题，包括岩溶空腔区的溶洞穿越、孔底失返层的安全钻进、松散泥砂砾石层的取心难题、水敏地层的钻进困难、强造斜地层的稳斜钻进以及深切割区的搬迁困难等问题。针对以上难点，分别采取以下技术措施：（1）“双套管+半填充”的方式穿越溶洞；（2）“顶漏+封堵+润滑钻具”的综合技术措施以保证安全钻进；（3）采用了超前取心跟管钻进工艺以及多级套管护壁技术，创新应用了光圈收敛式特种取样钻具和伸缩式漏液接头，显著提高了岩心采取率；（4）采用了低固相抑制性防塌冲洗液，并通过加强固相控制、降低转速、减少回次进尺、套管快速支护响应等综合手段，保障了孔壁的安全；（5）采用了基于连续梁绳索取心钻具力学模型的计算方法，配合“低压吊打”和钻机地基加固、提升同心度等措施，达到了防斜打直的目的；（6）探讨了无人机高效搬迁方案。本文成果为类似环境和复杂地质条件下的钻探施工提供了重要的参考。
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2025,52(2):38-44, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.005
Abstract:
西秦岭岷县寨上金矿勘查项目利用钻探工作对矿区南矿带主要矿脉进行控制。根据以往经验，南矿带主要矿脉产状陡立（78°~85°）且不稳定，存在浅部南倾、深部北倾的特征，同时矿区多数区域覆盖层较厚，地形切割强烈，道路机场修筑、钻探装备搬运困难。该项目设计了矿区首个近水平钻孔，通过使用EP1000型便携式全液压钻机，改造、升级和加工水平钻架套件，采用绳索取心技术，完成216.73 m的近水平取心钻孔施工。在矿区水敏复杂地层、钻孔持续涌水情况下创新实施近水平钻孔，践行绿色勘查理念，为同类型工程项目提供参考。
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彭博一, 李晓东, 王康, 刘维平, 冯美贵, 蒋睿, 金博
2025,52(2):45-50, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.006
Abstract:
钻探工程所产生的废弃钻井液会给生态环境造成一系列影响，在新一轮找矿突破战略行动中要求全面实施绿色勘查，对废弃钻井液的处理技术提出了更为严格的要求。本文通过现场调研与室内实验结合，对山东招远滕家金矿现场的废弃钻井液进行污染特性分析，开展室内实验，对废弃钻井液进行无害化处理技术研究，优选破胶剂GPJ-1、絮凝剂GXN-1、脱色剂GAC，通过破胶、絮凝、吸附脱色处理，再经过离心机或压滤机进行固液分离，对固相进行固化处理。实验结果表明，废弃钻井液经过处理后的污染指标大幅度下降，达到污水综合排放二级标准，采用配方“2%破胶剂GPJ-1+0.5%絮凝剂GXN-1+1%脱色剂GAC”，在广东韶关诸广项目钻探现场对废弃无固相钻井液进行了无害化处理，证实无害化处理技术的可行性。
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刘凤双, 王皓, 尹飞, 李泽群, 王硕, 丁战勋, 李运鹏, 张帅, 孙红举, 鲁建军, 李佳伟, 王书晴, 王建宇, 喇瑶瑶
2025,52(2):51-58, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.007
Abstract:
冀承页1井小口径页岩油气调查井位于河北省承德市，构造位置为燕辽裂陷槽承德盆地宽城坳陷卢家沟向斜带，地质条件极为复杂，不仅存在涌水及漏失问题，且目的层段洪水庄组碳粉砂质页岩结构松散破碎，黏土矿物组成中蒙脱石含量高，水敏性强，井壁稳定性差。钻探施工存在易塌、易漏、易卡钻风险，对钻探工艺及冲洗液技术提出了较高的要求。针对该井的钻遇地层，细化分析各井段对冲洗液的性能需求，研发配制了冀承页1井专属冲洗液体系，并针对目的层页岩开展冲洗液配比正交实验，确定了目的层冲洗液配方：水+3% Na-B+3%（土重）Na2CO3+3% KHM+1% GPC+0.2% K-PAM+0.2% Na-CMC+1.5% MSDS，因地制宜地开展冲洗液维护措施，在实际钻探过程中取得了良好的应用效果，可为类似钻探工程冲洗液技术提供借鉴。
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2025,52(2):59-64, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.008
Abstract:
在河南驻马店地区覆盖层钻探过程中，钻遇第四系黏土层、砂质泥岩、松散砂砾岩和泥岩不等厚互层，钻孔护壁难度大，容易发生掉块卡钻、塌孔埋钻等事故，取心困难。根据地质情况及区内钻孔施工资料，采用双聚防塌冲洗液，通过现场试验应用，在长孔段裸眼提钻取心钻进过程中，孔壁稳定性较好，未发生掉块、坍塌等现象，岩心采取率满足地质设计要求，减少了套管下入深度，节约了施工成本。
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2025,52(2):72-79, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.010
Abstract:
在固体矿产勘查中，因工作区地形复杂给钻探设备搬迁工作带来较大挑战，修建道路或人工搬迁存在工作量大、工期长、环境破坏大和安全风险高等问题。以湖南省安化县谌家仑、江华县麻江沅工作区为例，优选了3款多旋翼无人机，重点对设备拆卸与捆扎、路线规划、飞行吊装等无人机吊运流程及应用效果进行对比分析，应用结果表明，无人机搬迁具有效率高、人工强度低、绿色环保等优势，相比传统搬迁方式，有助于实现绿色勘查。同时，从提升无人机载重、续航能力，完善无人机多控模式，优化钻机模块分配集成等方面提出了建议。多旋翼无人机在在复杂地形条件下的优势和应用效果，可为地形条件复杂地区的钻探设备搬迁提供有益借鉴。
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2025,52(2):80-86, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.011
Abstract:
在牦牛坪稀土矿区勘查中对便携式全液压钻机的应用开展了研究，探讨了其在复杂地质条件下的性能和优势。模块化设计提高了钻机的环境适应性，采用薄壁系列钻杆与低固相冲洗液等先进钻进技术，形成了一套适用于该矿区破碎地层的钻进技术，并成功提升了钻探效率与岩心采取率，结合工程实践探讨了便携式钻机的施工情况和应用效果，总结存在的问题并提出了相应改进措施。研究表明，便携式全液压钻机在稀土矿复杂地层钻探中表现出显著的适用性，可为该类型矿产勘查钻进施工提供重要的参考。
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2025,52(2):87-97, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.012
Abstract:
旋挖钻机施工过程中，岩石钻进效率与筒钻布齿方式密切相关。采用截齿切削试验系统，对筒钻关键布齿参数进行研究。采集试验过程的三向荷载、破碎体积、变形位移、破碎形态等数据。从破碎比功、切削阻力、荷载波动及截齿自旋等多个维度，应用控制变量法进行截齿切削试验，定量评价切削角、齿偏角、切削顺序、齿尖高度差和齿尖轨迹间距等参数对岩石切削的影响。研究表明：存在与地层性质匹配的最优布齿参数组合，以钻进花岗岩地层为例确定了最优布齿参数范围，分别为：切削角68°~72°，齿偏角5°~15°、跳跃式切削、齿尖高度差3 mm左右、齿尖轨迹间距30 mm左右。根据试验结果进行了筒钻设计和工程验证，钻进效率比普通筒钻提升13.64%，单位进尺成本降低39.13%。研究成果对指导截齿筒钻布置、降低钻齿损耗、提高岩层钻进效率具有重要的意义。
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2025,52(2):98-105, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.013
Abstract:
低渗透油藏油水相对渗透率是表征低渗透油藏注水开发效果的关键参数。由于低渗透油藏孔隙狭小、渗流阻力大，油水两相渗流过程中，岩心“末端效应”导致计算的油水相对渗透率曲线与实际结果不一致，影响低渗透油藏注水开发方案制定。为避免岩心“末端效应”对低渗透油藏油水相对渗透率影响，应用CT扫描技术在线获得不同时刻低渗透岩心内含水饱和度的沿程分布信息。根据油水相对渗透率曲线经验公式，结合低渗透油藏油水渗流模型和模拟退火优化理论得到了油水相对渗透率曲线优化参数，从而得到油水相对渗透率。计算结果表明：CT试验是监测岩心含水饱和度特征的一种非常有效的试验手段，避免了“末端效应”对含水饱和度特征的影响；通过模拟退火方法可以得到全局最优相对渗透率曲线，含水饱和度、岩心两端压差测试结果与计算拟合结果吻合度较高，相对误差小于8%。研究方法可以快速、准确地计算低渗透油藏油水相对渗透率曲线，为低渗透油藏开发生产提供有力的支持和指导。
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李运鹏, 尹飞, 孙肖, 冯建月, 刘义, 陈志昂, 张云飞
2025,52(2):106-110, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.014
Abstract:
封隔器式膨胀管技术被研发用于水文地质勘探护壁和破损井管补贴修复，具有成本低、工艺简单的特点。为了使封隔器能满足膨胀管的要求，对封隔器膨胀机构进行了改进，利用封隔器对不同性能的管材进行了试验，根据试验结果决定选择316L不锈钢作为膨胀管管材。为了研究封隔器式膨胀管两次膨胀过程中膨胀压力与膨胀管长度和厚度变化的关系，通过Abaqus软件对?219 mm×4 mm的膨胀管膨胀过程进行数值模拟，以获得膨胀过程中的应力和应变变化情况，并用同样规格的膨胀管进行野外试验，模拟结果与试验结果进行对比，结果表明模拟结果与实际示范结果基本相同，说明数值模拟结果可以作为实际施工的参考。
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2025,52(2):111-116, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.015
Abstract:
本文以金刚石单晶孕镶柱为研究对象，为了确定不同金刚石参数下孕镶柱的耐磨性能，设计了多级金刚石单晶孕镶柱的耐磨性对比试验。通过试验初步得到如下结论：以20/25+35/40+60/70三级目数级配的金刚石孕镶柱磨耗比数值相对较高，双倒角结构的设计能够将金刚石孕镶柱的耐磨性提高3倍左右。将该孕镶柱作为副齿镶嵌在?152 mm和?215.9 mm复合片全面钻头上，分别进行了2支钻头的钻进测试，得到了钻头钻进效率较快，磨损极其轻微的结论。本文研究的孕镶柱在工程上具有较大应用潜力，期望为钻探工具材料设计和选择提供参考。
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崔淑英, 陈晓君, 陈根龙, 田英英, 赵明, 张欣, 韩泽龙
2025,52(2):117-124, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.016
Abstract:
连续循环短节可在停钻时保持钻井液连续循环，实现连续循环钻井，有效解决井底沉渣、井底压力波动等问题，尤其适合海域油气水平井钻井工程。本文设计了一种连续循环短节，介绍了短节结构及工作原理，并对极限工况下的短节本体强度进行了受力分析和结构优化设计，优选了本体安全系数大于1.2的旁通阀侧开孔；对旁通阀进行了有限元受力分析，从应力分布和密封比压两方面综合分析，得到了密封副半锥角和阀芯板厚度变化对旁通阀受力和密封效果的影响规律，优选出了密封副半锥角α=30°和阀芯板厚度δ=8 mm，并对优选结构参数的连续循环短节进行了旁通阀密封测试和本体强度测试，证明短节强度和密封性能均满足极限内压力35 MPa和极限拉力3503 kN的实际使用需求。
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2025,52(2):125-133, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.017
Abstract:
裂隙发育地层更易获得较好的地热水源补给，钻探中的严重漏失需要采用水泥进行封堵，但这容易造成储层损害。本文基于可降解纤维研制了地热暂堵水泥，该材料在钻井过程中渗透率较低，起到护壁堵漏作用，完井后部分降解，为地热流体产出提供通道。在PVA覆膜PLA纤维（PVA-PLA）的制备、改性及表征的基础上，探究了改性纤维对水泥浆性能及高温热水浸泡前后固结水泥石性能的影响规律及机理。结果表明：通过覆膜、热处理和硅烷改性的方式，可实现对聚合物纤维降解性能的调控；PVA-PLA纤维水泥石的60 ℃抗压强度最大为19.8 MPa、90 ℃浸泡后的孔隙率最高为28.88%，最符合低温堵漏、高温解堵的要求；60 ℃下PVA覆膜减少了PLA与水泥基质接触，90 ℃热水浸泡过程中PVA膜溶解、PLA暴露在水泥碱性环境下被水解消耗，从而在水泥石中形成较多（大于200 nm）的孔隙。低温下PVA-PLA纤维保持完整与水泥石共同堵漏，高温下纤维降解在水泥石内部形成通道而解堵，可在支撑破碎孔壁的同时，实现高温水热条件下对地热井的部分解堵。
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2025,52(2):134-143, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.018
Abstract:
传统的钻速预测模型经常受到数据维度过高和特征相关性等问题的制约，导致钻速预测效率和精度受限。为了解决这些问题，本文提出了一种基于粒子群优化（PSO）的融合特征选择钻速预测算法模型。在数据预处理的基础上，首先以3个关键参数threshold_1、threshold_2和threshold_3为优化目标，通过结合历史数据和粒子群优化算法构建适应度函数，从而建立钻速预测模型。接着，使用实际钻井数据对所提出的钻速预测方法进行验证，并与传统的机器学习算法模型进行对比实验。实验结果表明，所提出的粒子群优化融合特征选择算法在特征选择方面具有更高的效率和准确性，使用优化后的融合特征优选结果所训练的4个机器学习钻速预测模型精度相较于优化前分别提升了59%、1%、3%和1%，相较于使用全部特征所训练的模型分别提升了24%、2%、4%和3%。本文为钻井工程中提取到的特征参数过多时提供了一种有效的特征选择方法，对特征选择算法在工程领域的实际应用具有一定的指导意义。
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白云勃, 高亮, 李婕, 王久全, 黄伟艇, 赵岩, 张爱堂, 段昱玮, 朱华鑫
2025,52(2):144-150, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.019
Abstract:
目前在取心钻探工程中，仍然存在破碎地层取心率低、取心钻效低等问题。本文根据岩性和破碎成因对破碎地层进行了分类，可分为坚硬破碎、软弱破碎、脆性破碎和松散破碎；分析了破碎地层取心时易发生的问题：岩心冲蚀、堵心、磨心、丢心。认为造成破碎地区取心问题的主要原因为，坚硬破碎为岩心碎涨体积增加导致岩心管堵塞，松散破碎为冲洗液对岩心的冲蚀；软弱破碎和脆性破碎则是碎涨和冲蚀二者都有，并且钻速较高堵心不易发现。破碎地层提高采取率的应对措施：低钻压、低转速、低泵压和高性能水基聚合物冲洗液取心工艺；防冲蚀内外阶梯侧喷式取心钻头、复合式岩心爪、双管单动绳索取心器。相关技术在河北省唐山市宋家营南综合气调查ZG1孔煤层取心进行了应用，煤系地层整体取心率达到了98.77%。该工艺对破碎地层钻探取心具有一定的参考借鉴意义。
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王义红, 杨增智, 邵东梅, 王朝阳, 李龙标, 常喜顺, 陈晓君
2025,52(2):151-159, DOI: 10.12143/j.ztgc.2025.02.020
Abstract:
水利工程的长大、深埋隧洞沿隧洞轴线往往存在大范围破碎带及富水区域，采用地面超千米水平定向钻孔进行预注浆超前治理，达到了良好的围岩加固和涌水封堵效果，该项技术在水利行业得到了成功应用。本文介绍了某项目使用螺杆钻具钻进超长水平定向预注浆钻孔的成功经验，探讨了超长水平钻孔排粉困难、应对“托压”问题、强磁场干扰随钻测量系统、绿色勘探的措施，以及作业中钻机适应性不够、硬岩钻进效率低、注浆影响钻进等问题及解决措施。项目施工4个主孔、6个分支孔，最长钻孔1427 m，钻探工作量8737.89 m。项目的实施证明，目前定向钻进技术具有长距离精准钻进能力，能为超长隧洞复杂地层预注浆超前处理和相关钻探工程提供保障。
