刘长硕 , 王瑜 , 李立鑫 , 覃泳杰 , 王显林 , 王翠竹
2024, 51(S1):1-9. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.001
摘要:特深钻探是获取深部实物资料、建立深入地球内部通道的唯一方法,在石油、天然气等能源资源勘探中发挥着愈发重要的作用。钻杆柱材料的选择和优化,是制约特深钻探发展最为关键的核心技术之一,直接影响着特深钻探的钻深极限、钻进效率和经济成本。本文从特深钻探钻杆复杂载荷工况出发,分析了钻杆柱材料面临的难题,结合钢钻杆和轻质钻杆的性能特点,针对性的梳理了国内外深井钻杆柱解决方案,并综述了钢钻杆强韧化调控、钻杆耐腐蚀性处理和应力集中处理三个关键技术,为特深井钻杆柱发展研究提供了参考依据。
张航盛 , 孙平贺 , 朱建新 , 邓盈盈 , 曹函 , 张晨 , 张鑫鑫 , 蒲英杰
2024, 51(S1):10-15. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.007
摘要:地层岩性的实时识别对及时调整钻井参数、有效控制井眼轨迹、寻找地下储层都具有十分重要的作用。与传统岩性识别方法相比,通过监测随钻参数变化进行岩性识别,具有便捷、高效、实时、准确、环保以及节能等优点。围绕基于随钻参数的地层岩性识别技术,按照煤矿勘探、油气藏开采等不同岩性识别应用领域对随钻参数进行分类;通过对随钻测控技术及装备的研究现状分析,介绍随钻参数采集及传输技术;介绍了机器学习算法、多元统计分析法、灰色关联法、交会图法的特点及应用情况;结合应用案例对4种基于随钻参数的地层识别方法进行对比分析。最终,归纳总结了随钻岩性识别研究的关键技术问题,分析了在研发及工程应用中存在的不足及面临的挑战,并给予建议。
邓欣颖 , 潘栋彬 , 李婕 , 陈晨 , 余渝 , 段浩然
2024, 51(S1):16-23. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.003
摘要:天然气水合物是一种储量巨大、清洁高效的新型能源,我国海洋天然气水合物资源非常丰富,安全高效开采水合物能够助力实现我国能源结构转型与“双碳”战略目标。水合物储藏具有非成岩、弱胶结与温压敏感性强的特点,水射流技术应用于水合物钻采过程可有效解决常规方法引起的井壁坍塌与地层失稳等工程问题。本文总结了现有的水射流钻采水合物工艺与水射流钻具,分析了水射流冲击作用下含水合物沉积物破碎过程影响因素与破碎机理,最后对水射流技术在水合物钻采过程中的应用研究方向进行了展望,以期为我国海洋天然气水合物钻采技术研究提供参考。
2024, 51(S1):24-28. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.004
摘要:随着地球浅部能源资源的日益减少,人类逐步向深部能源开发转型,中国深部干热岩型地热资源具有巨大潜力,但开发研究尚处起步阶段,深部能源开采必然面临着高温、高应力、高渗透压力及水化学环境问题,因此岩石THMC(温度场+渗流场+力学场+化学场)多场耦合作用是当前研究的重点。本文介绍了多场耦合模型建立的方法及其发展过程,概述了多场耦合模型在深部能源开采中的应用,特别是增强型地热系统(Enhanced Geothermal System,EGS)中的多场耦合问题和相关试验研究,表明了EGS中的裂缝扩展、化学增产措施和力学参数研究是重点研究问题,强调了深部能源开发的紧迫性和必要性,为今后的研究和实践提供了重要的参考和指导。
周治刚 , 黄帆 , 姚震桐 , 丁晔 , 黄炎普 , 夏骏 , 王昶宇
2024, 51(S1):35-41. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.002
摘要:水利工程项目建设往往位于偏远或地貌环境复杂的地区,为开展上述区域的浅部地质勘查,对钻机的轻便程度、在地形复杂地区的迁移能力以及适应复杂地层的多功能需求提出了更高的要求。基于此,本文分别对立轴式岩心钻机、全液压动力头式岩心钻机、声波钻机和便携式岩心钻机在水利水电工程勘察中的应用现状进行了综述,并比较了其优缺点。总体而言,工程勘察钻机都在向着绿色化、模块化和多功能化方向发展,水利水电工程勘察在选择钻机时应综合考虑不同类型钻机在满足孔深、定向、取心和原位试验等具体任务要求情况下进行针对性选择。
郑明明 , 张亚伟 , 胡云鹏 , 周洪 , 李之军 , 姚雷 , 王治林 , 白世卿
2024, 51(S1):42-50. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.007
摘要:微生物诱导碳酸钙沉淀可有效填补和修复水泥浆凝结过程中难以避免的水化裂隙,提高水泥石力学强度和抗渗性能,从而可减少诱发的水泥微裂缝质量问题。文章以矿化性能良好的枯草芽孢杆菌为研究对象,通过菌种的活化与扩大培养、向水泥浆中不同方式的添加,测试和评价了不同工艺配方与养护条件下的水泥石力学和抗渗性能。结果表明:环境温度、pH值、钙源浓度分别是影响杆菌矿化能力的主要因素,水泥浆的碱性环境(pH值11~13)对杆菌的活性有明显的抑制作用,最大降低矿化能力达15.1%。多孔、吸附性好的页岩陶砂载体可有效降低碱性环境对杆菌活性的影响,相比于直接添加,载体附菌的添加方式可使水泥石抗压、抗折强度和抗渗压力分别提升11.5%、14.8%和33.3%。当菌液吸附率从0%增加到35%时,微生物水泥石的抗压、抗折强度和抗渗压力分别增加10.8%、47.0%以及25.0%。由此可知,研究的微生物微裂隙修复方法可有效提升水泥环力学和抗渗性能,结论可为固井水泥石质量提升和微生物水泥浆应用推广提供良好的指导和借鉴作用。
2024, 51(S1):51-60. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.020
摘要:极地深层热水钻通过高温高压热水融冰钻进,主要用于快速钻穿冰盖后向其中下放科学监测仪器或获取冰下环境样品。回水腔是深层热水钻重要的组成部分。钻进后的融水上返到回水腔后,通过潜水泵抽吸,经回水软管返回地表。由于极地冰层温度很低,加之深层热水钻回水软管较长,这导致回水软管内的融水在上返过程中存在被冻结的风险。因此,在回水软管内铺设具备电加热功能的伴热电缆,对避免回水软管内融水的冻结以及深层热水钻的稳定运行具有重要意义。目前,尚没有对回水软管所需伴热功率的研究。为此,本文首先对回水软管可能面临的正常工况、停钻工况、干烧工况和解冻工况进行了分析,然后基于COMSOL Multiphysics 6.0软件建立了4种工况下伴热功率的数值模拟方法,主要对回水软管伴热功能的运行功率、运行时间和安全功率上限进行了研究。研究结果给出了回水软管伴热功能在4种工况下的运行策略,为回水软管伴热电缆的设计提供了参考。
2024, 51(S1):61-69. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.009
摘要:岩土体物理力学参数对工程勘察、设计、施工等作业不可或缺,但常规取样试验或原位检测均存在明显的精度误差。据此本文提出基于勘察钻探的实时钻进参数,建立基于机器学习的随钻土体物理力学参数模型。通过采集位于珠海市国家高新技术产业开发区内20 m勘探孔的真实数据,将EP-200G型钻机实时随钻采集的钻压、扭矩和三轴振动作为输入数据,将全孔土体粘聚力、内摩擦角、含水量与弹性模量试验数据作为输出。基于建模数据分析,证明使用单算法的3类机器学习模型(支持向量机、神经网络和决策树)的预测精度最高仅为0.78,而基于Stacking理念的集成模型可将预测精度提升至最高0.98。结合该模型,进行了随钻参数与土体参数间的敏感性分析,证实当不同土体参数发生变化时,不同随钻参数会发生明显变化,证明了随钻参数预测土体参数的可靠性与适用性。
2024, 51(S1):70-77. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.010
摘要:在找矿突破战略行动中,钻探深度不断加大,智能化工况识别已成为钻探安全、高效、低成本钻进的必要措施。其步骤包括信号采集、特征提取、状态识别及诊断决策等。其中建立准确可靠的孔内事故判别准则是状态识别和诊断决策的难点和核心。本文首先基于孔内事故相关理论知识和工程实践经验,对钻探孔内埋钻、卡钻、烧钻、断钻、孔漏、孔溢6种事故类型作了细致划分,归纳总结了它们的发生征兆;对实时钻探信号参数特征及变化趋势表达方式进行了详细分析;在此基础上提出通过泵压、钻速、扭矩、转速、悬重、出口流量6个特征参数的相对均值、标准差、均值斜率、标准差斜率及它们的阈值来表征各参数的变化情况;最后采用矩阵的形式建立了事故判别准则。该判别准则具有较强的理论和实践基础,在实际使用时能够划分详细的钻探事故类别,可以为后续软件开发提供理论依据。
2024, 51(S1):78-84. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.011
摘要:取心钻进中常会钻遇含裂隙或破碎地层,岩心进入钻头后由于围压消失,地应力释放导致岩心会沿裂隙碎裂成块,在进入岩心管时形成堵塞形态阻碍后续岩心继续入管,严重时岩心互相对磨消耗,导致岩心采取率不足,地层资料缺失。岩心堵塞已成为取心钻进中影响取心质量和钻进效率的重要因素,岩心破碎状态和堵心形态复杂,钻进中在钻具的动态干扰下岩心堵塞机理难以掌握,使得岩心解堵成为取心钻进中面临的一大难题。本文通过岩心堵塞形态理论模型的建立,从岩心碎裂后在岩心管内形成的典型堵塞形态和变化规律进行分析,对易堵心地层的取心参数规程提出建议,并根据所列举的典型岩心堵塞形态对防堵方法进行研究与探讨。
韦海瑞 , 吴川 , 朱芝同 , 沈显鸿 , 廖宇豪 , 刘阔 , 贾明浩 , 邵玉涛 , 刘广
2024, 51(S1):85-89. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.014
摘要:近钻头随钻测量系统能够有效避免传统随钻测量系统所面临的数据滞后问题,而天线的参数设计及优化是提高信号传输距离及稳定性的重要因素。本文对某近钻头随钻测量系统的天线参数展开优化研究,通过试验探讨了天线线圈直径、线圈匝数、负载及磁芯等参数与信号传输距离之间的规律。试验结果表明发射线圈匝数为100匝及线径为0.8 mm,接收线圈为180匝及线径为1 mm,且需引入二级功率放大电路并采用铁氧体磁芯或磁片时,信号传输距离及稳定性最优。相关研究成果可为近钻头随钻测量系统天线的优化设计提供理论依据和实践指导。
杨显鹏 , 涂杰 , 蔡灿 , 曾琪 , 魏怀洲 , 蒲治成 , 陈浩
2024, 51(S1):90-95. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.013
摘要:在非常规储层开采中,欠平衡气体钻井技术克服了传统钻井钻速低、建井周期长和效率低等缺点,而气体钻井技术在深部地层钻进时井底高效携岩是制约上述问题的关键之一。由于气体钻井携岩研究中多采用球形代替真实非球形岩屑,忽略岩屑非球形轮廓对岩屑运移的影响,致使井底喷射携岩特性不准确。为此,本文采用PDC钻头切削砂岩所得真实岩屑制得非球形岩屑,搭建PDC钻头高压CO2喷射携岩试验平台,探究岩屑球形度φ、喷射压力、钻头转速和岩屑体积对携岩的影响。结果表明:非球形岩屑上升时轴向速度波动大,且其启动速度快于球形岩屑,但速度衰减更快;随着岩屑球形度φ值的增加,岩屑在井筒内的轴向速度先减小后增加,当φ值在0.6~0.65范围内岩屑轴向速度降低导致运移效率变差;CO2喷射压力增加对岩屑轴向速度增加显著,在距离井底35 mm处岩屑轴向速度增幅可达221%;钻头转速增加使得靠近井底段的岩屑运移速度提升显著,当钻头转速在70~80 r/min范围内,平均运移速度稳定在11.88 m/s,携岩效果较好;岩屑轴向速度随岩屑体积的增加呈现先减小后增大的趋势。上述研究系统阐明了PDC钻头喷射钻井携岩特性,为CO2等气体喷射钻井技术应用提供了理论基础。
2024, 51(S1):96-103. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.014
摘要:流体的粘度能够直接反映不同流体的特性,其测量对于鉴定流体质量及确定其使用方向具有十分重要的意义。在钻探工作中钻井液粘度的变化会影响润滑油功能的实现,以粘度作为钻井液选用的依据,对钻井液粘度的测量就显得尤为重要。然而对于传统的旋转式粘度仪,由于内筒下表面所产生的附加力矩也同时作用在弹簧上,因此计算出液体作用在整个内筒上的摩擦力矩偏大,且底部平底面上各点的速度梯度及剪切应力均不相同,问题较为复杂。本文在传统的旋转式圆筒粘度计结构的基础上,对计算原理进行了改进补充,并通过采用有限元软件分析双圆柱绕流的流动特性,仿真结果与理论分析相一致,验证了推导公式的合理性。应用于钻井液在完整地层中的流动特性,可为进一步研究钻井液在破碎地层中的剪切应力提供基础,为预防孔内事故提供支撑。
邹卓峰 , 张宝权 , 李辉 , 王建华 , 王海涛 , 管震
2024, 51(S1):104-111. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.015
摘要:关于固井实施方法和固井质量工程探测方法研究颇多,而关于固井质量的图像解析却鲜有研究。本文就使用评价图进行固井质量评估问题,提出了用于聚焦图像解析范围的文本坐标位置参照算法,以及基于直方图相似度和梯度距离的图像解析算法。以图像解析算法和业务机理相结合的方式,从评价图中抽取出可评估固井质量的量化数据。所提出的图像解析算法能准确识别图片中的固井质量信息,两种算法的解析结果与实际结果误差率均在10%以内。本文所提出的方法可有效解决人工手动分析效率低且分析误差大的缺点,并对固井质量电子数据缺失仅留存固井质量评价图的情况提供了切实可行的解决方案,所提出的算法对于固井质量图片的深入挖掘具有较强的探索性意义。
2024, 51(S1):112-116. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.016
摘要:离子型稀土是我国独具特色、世界罕见的矿产资源,主导了全球的中重稀土供给,具有配分齐全、高科技应用元素多与综合利用价值大的特点。但离子型稀土开采过程中易出现井壁坍塌,进而造成边坡失稳。本文分析了导流井井周矿体颗粒受力状态,建立了矿体颗粒脱落运移临界流速计算模型,研究了不同影响因素下矿体颗粒脱落运移临界流速。结果表明,矿体颗粒脱落运移的临界流速随颗粒半径、排列角度、摩擦系数的增大而增大。静电力受浸矿液浓度的影响,但其对矿体颗粒脱落运移临界的影响不大。此外,浸矿液粘度增大能够显著降低临界流速。本研究能够为离子型稀土安全高效开发提供理论与技术支撑。
2024, 51(S1):117-123. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.017
摘要:随着深部地热资源勘查开发规模化的实施,深部钻井工艺和热储层保护与修复面临着新的挑战和问题。目前的深部地热钻井工程,几乎都是采用正循环水基钻井液钻进工艺。由此带来不可避免的主要问题就是热储层损害。在热储层损害修复方面,国内还没有形成强制性的标准和规范。从而出现了许多地热完井后,未进行合理规范的修复改造就进入降压或抽水试验,造成地热资源评价失真和合同纠纷等问题。本文在大量地热钻井工程实例基础上,并结合油气储层改造文献资料,从地热储层损害形式、热储层岩性和堵塞充填物主要矿物组分、修复与增产机理等方面进行了分析研究。试验和工程实践证明:盐酸(HCl)、土酸(HCl+HF)和超临界CO2对热储层中的堵塞物或裂隙,具有溶解、溶蚀、驱逐、置换和扩充作用,是热储层损害修复和储层渗透率提高的基本方法。在实际工程中,单一修复方法效果甚微,应结合热储层损害机理和程度,采用“二合一”或“三合一”方法最佳。针对目前普遍问题,提出了不同类型热储层修复增产的基本方法和热储层修复改造应作为地热钻井工程重要组成部分(工序)。
陈涛 , 李强 , 江峰 , 赵华宣 , 陈浩 , 贾玉川 , 王若帆
2024, 51(S1):124-131. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.018
摘要:贵州裸露岩溶区地下河系统发育、岩溶发育强烈、水文地质条件复杂,地下河系统易受地面污染源渗滤液浸入引发严重污染问题。地下河系统污染通道隐蔽性强、空间狭窄、各向发育不均匀,精准识别难度大。为揭露识别污染通道,钻探成孔施工面临软硬互层与软弱不均、强岩溶地层易孔斜、大溶洞钻孔轴线易偏移和套管拆断、自然水力坡度小的地下河系统示踪剂迁移缓慢等难题,污染通道揭露识别难度大、效率低。采用防斜保直、大岩溶套管穿越封隔、孔内激化促示踪剂迁移等技术措施,保证了勘查孔垂直度,并为测井、示踪试验及水样采集等工作提供精准的钻孔通道,实现了污染通道的精准揭露和快速识别。对同类地层精准揭露和高效识别污染通道的钻探施工有参考和借鉴意义。
巩建雨 , 王久全 , 杨彪 , 童健活 , 曹昌兴 , 万代进
2024, 51(S1):132-137. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.048
摘要:岩心是了解地层和含矿特征最直观、最实际的资料。复杂地层资源勘查采用常规取心钻具的取心率往往满足不了规范或设计要求。泥岩、泥页岩互层等易造浆地层进行矿产资源勘查时,绳索取心钻杆内壁结垢,导致内管投不到底而无法采用;小型化的单动双管取心钻具较短,仅用于矿层取心;采用单管取心钻具卡心方式是岩心+卡簧(或岩粉、卡料)+钻头(或岩心管)三者之间配合的“挤力”卡心,三者之间往往因配合存在极大的不确定性而导致回次岩心采取率的不确定性,岩心采取率无法得到保障。为此,利用孔底温度及粘接剂粘接温度≤2倍粘接剂熔点温度≤2倍钻探用金刚石材料的安全使用温度,研制出一种干、湿钻法下的可控局部热熔钻头,将卡心方式优化为岩心爪封闭钻头内径的“托举”卡心,并与单管岩心管组合进行了取心实验,取心率达75%以上,解决了常规单管岩心管存在卡心不牢、卡心不确定性的技术难题。为类似地层的钻探施工提供了新的思路,可借鉴、推广、普及。
2024, 51(S1):138-142. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.020
摘要:海洋取心钻探钻遇软硬交互地层时,往往采取提钻更换相匹配的取心钻具来应对不同硬度的地层。海上作业成本高,频繁起下更换钻具耗费时间长,面对软硬交互地层工况,研发了自适应伸缩绳索取心钻探工艺。钻遇绵软地层时,内管超前伸出,由内管安装的钻头进行取心钻进;钻遇坚硬地层时,内管在地层对钻压的反力下会压缩其内部的弹簧从而回缩到钻具外总成当中,由外总成钻头进行取心钻进,在压缩弹簧的调解下,可根据地层硬度的变化自动调整取心钻进方式。通过工程应用检测,使用该工艺平均岩心采取率高,达到了保证取心质量、延长内管钻头工作寿命的目的,提高了作业效率和安全性,为海洋工程勘察提供了借鉴。
2024, 51(S1):143-149. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.021
摘要:常规绳索取心钻具在钻进破碎地层时易发生岩心堵塞,回次长度缩短,钻进效率降低,深孔时则尤为明显。现阶段绳索取心液动锤技术具有优秀的岩心防堵功能,但因其结构复杂、技术要求高、价格偏贵等原因普及度不高,缺乏具有良好岩心防堵功能的绳索取心钻具。研制了HQFD型绳索取心振动防堵钻具,其中防堵内管总成是研究核心,保持与常规H规格内管总成长度与直径不变进行定尺寸研发,利于实现内管总成间的高效替换。该钻具高效振动的泵量需求与H规格规范推荐泵量吻合度高,附加泵压低,能以最小投入实现岩心防堵功能。初步完成了HQFD型振动防堵钻具的振动原理选择、功能机构布局、振动效果测评等工作,为绳索取心岩心防堵提供了新的选择。
马梓熠 , 李之军 , 刘阔 , 龙爱国 , 李越阳 , 郭光鼎 , 张浩
2024, 51(S1):150-157. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.022
摘要:为解决超长水平孔取心钻探效率低的问题,提出通过泥浆液力驱动完成内管总成的投送和回收的无绳取心钻进工艺。为此,本文设计了一种辅助内管投送与回收的孔口泥浆正反循环切换机构。该机构通过两个双通道球阀的相互配合,改变泥浆流动方向,就可实现正反循环的切换。通过ANSYS软件,对正反循环切换机构的L形双通道进行了仿真模拟,结果显示,流体通过L形通道后,高速流体只占总量的50%,流体经过球阀通道的压力降为1008.1 Pa,且靠近通道内侧的流体会产生大量紊乱,产生了不同程度的回流。为此,将通道形状进行了优化,将原来的L形通道改为圆弧形通道,仿真模拟结果显示,流体通过圆弧形通道后,高速流体占总量的90%,流体经过球阀通道的压力降仅为105.3 Pa,且流体迹线整体平滑,仅有少量流体发生回流。优化后的流体通道,有效降低了水头压力损耗,保证了流体的稳定运移。
赵义 , 刘海龙 , 李春 , 张建元 , 沈立娜 , 吴海霞 , 汪成龙
2024, 51(S1):158-165. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.023
摘要:煤层气取心过程中,压力发生变化,会直接造成煤层岩心含气量及孔隙度等参数发生改变,这对煤层气体含量探测及煤层气成藏理论研究造成偏差。目前煤层气资源勘探取心采用的保压取心工具,保压能力低于50 MPa,不能满足深层煤层气资源精确勘查的需求。针对这一问题,研发了一种深层煤层气保压取心工具,保压能力60 MPa,单回次取心长度6.5 m,并通过理论分析、数值模拟、室内试验等方法验证了该工具的强度和安全性。在内蒙古某煤层气勘探井进行保压取心作业,共进行3筒保压取心,累计进尺9.4 m,收获岩心总长9.12 m,平均岩心收获率97%,保压成功率100%。研究结果表明:研制的深层煤层气保压取心工具性能可靠,可为煤层气、页岩气等非常规油气资源精确探测提供新的工具方法支撑。
惠航 , 王虎 , 陈新勇 , 陈登齐 , 常兴仁 , 李勇
2024, 51(S1):166-171. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.024
摘要:自激振荡旋转冲击钻进工艺可提高碎岩效率,提升机械钻速。在冀中地区北部试验井中进行了应用试验。试验井段钻孔直径215.9 mm,钻具组合为PDC钻头+ZJXC-178型自激振荡冲击工具,分试钻井段和后续井段两个井段进行了现场应用试验。通过对同井、邻井的扭矩、钻头使用情况、机械钻速及岩屑等分析对比,自激振荡旋转冲击钻进工艺显著提升了钻井速度,实现了高达73.4%的提速效果,并且单只钻头的进尺量也得到了48.2%的提升。验证了该工艺在提升钻井效率方面的有效性,在保证钻头破岩切削力的同时,有效减小了扭矩的突变,显著抑制了钻头粘滑振动现象,从而实现提速的同时保护钻头。
曹永斌 , 杨德全 , 杜斌 , 杨小兵 , 马健 , 李蓓 , 李岩
2024, 51(S1):172-177. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.025
摘要:“四合一”钻具是一种把钻头、螺杆、短钻铤和稳定器四种钻具按照固定顺序组合起来的定向钻具,具有双稳定器刚性结构,同时利用单弯螺杆的特性,既可以实现直井段的防斜打直,又可以在造斜段进行滑动定向钻进,还可以在稳斜段、增斜段、降斜段进行复合钻进。本文针对不同“四合一”钻具组合对井眼轨迹控制产生不同影响的问题,结合桃7-15-17X1天然气开发定向井钻井工程施工案例,探讨了该钻具组合影响井眼轨迹控制的关键因素,分析了不同钻具组合参数影响井眼轨迹控制的主要原因,对促进定向井井眼轨迹控制技术发展、提高定向井钻井施工效率具有重要意义。
朱明享 , 宋刚 , 张欣 , 陈晓君 , 崔淑英 , 田英英 , 牛庆磊 , 韩泽龙 , 赵明
2024, 51(S1):178-186. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.026
摘要:套管定向钻井技术是一种新型定向钻井工艺方法,兼备套管钻井和定向钻井的优势,能够实现高效的定向钻井目标。锁定器作为套管定向钻井系统中的关键部件,其性能好坏将对钻井可靠性产生直接影响。本文设计了一种将锁定器活动机构部件全部密封的结构形式,对锁定器中的传扭和轴向限位进行承载力计算分析,采用两参数Mooney-Rivlin超弹性本构模型,对两端关键密封O形圈的装配间隙以及橡胶硬度的承受密封压力情况进行分析,研究表明,锁定器芯承受最大65011 N·m的制动扭矩时,单个传扭键承受10835 N·m的扭矩,应力为74.86 MPa,单个定位卡可承受184520 N的竖向承载力,应力为659 MPa,两者的应力均小于所使用材料的屈服强度930 MPa,锁定器的轴向承载能力和传扭性能均满足设计要求;配合间隙以及橡胶硬度均对O形圈密封性能产生影响,仿真结果表明,在所选公差配合范围内,O形圈表面接触压力均大于外界压力,能够实现有效密封,考虑到间隙越小,Mises应力和剪切应力也随之增大,过大的应力会使密封圈损坏,且不易装配,因此配合间隙选择大值;橡胶硬度越大O形圈的密封性能越好且在相同介质压力下O形圈的形变越小,通过数值模拟选择90 HA硬度的O形圈,可以满足锁定器的密封需求。
2024, 51(S1):187-190. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.027
摘要:卡埋钻事故是矿产资源勘查岩心钻探最难处理的事故,传统的强拉、强顶、强扭、反丝钻杆反取等处理方式,处理成功率均极低,且程序繁琐,耗时、耗力、耗成本。为解决卡埋钻事故处理难题,研制了振动拔管器。使用时,将该机具安装在孔口钻杆上,通电即产生高频高压振动,然后用钻机主卷扬向上提拉振动拔管器+钻杆连合体,通过提拔+振动联合作用,实现解除卡阻。振动拔管器坚固耐用、操作方便、成本低廉,在钻探现场应用处理卡埋钻事故数十次,成功率达90%以上,具有极大的推广应用价值。
史铭 , 杨亚平 , 张席芝 , 雒焕祯 , 谭义军 , 蒋炳 , 张统得
2024, 51(S1):191-195. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.028
摘要:为了改善地质岩心钻探中无固相冲洗液的护壁防塌性能,筛选了脂环类固化剂EPR,脂肪类固化剂DETA、AEP,芳香类固化剂PU,酰胺类固化剂PET共5五种固化剂。利用固化剂可以改进被固化物质的膜硬度、膜附着力、膜耐候性和增加光泽度的特性,向无固相冲洗液中添加固化剂以改善其防塌护壁性能,通过岩心浸泡试验和线性膨胀量试验,确定固化剂EPR和PU具有较好的护壁防塌性能改善作用。然后对EPR和PU进行复配,通过岩心浸泡试验结果得出最优比例为EPR∶PU=1∶4,最后通过线性膨胀量测试和流变性能测试,确定固化剂配方的最优加量为0.2%。确定无固相冲洗液配方为清水+0.5%聚丙烯酰胺+0.04% EPR+0.16% PU,该配方在对冲洗液流变性能影响较小的前提下,改善了冲洗液的护壁防塌性能。
2024, 51(S1):196-201. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.029
摘要:储层伤害机理有被广泛的研究,但是储层保护技术的研究还有待进一步深入。本文针对储层保护的重要性,使用碱氧化法制备了一种酸溶性纤维,通过优选其粒径分布,评价其酸溶率,证实该纤维和刚性颗粒配合使用时可以达到储层保护的目的。优选了储层保护用钻井液处理剂(润滑剂、降失水剂和包被剂),润滑性、降失水和流变性评价显示处理剂具有良好润滑性、降失水性和流变性能,研发了一套储层用的钻井液体系。酸溶性纤维和储层用钻井液体系一同使用时,其流变性满足施工要求,抗盐性能优异,沉降稳定性良好,同时具有优异的储层保护性能。通过在沁水区块某煤层气井的现场应用,展示了酸溶性纤维和储层用钻井液优异的性能,有望进一步推广应用。
曹灶开 , 谭慧静 , 廖麟祥 , 罗龙 , 杨科 , 左悦
2024, 51(S1):202-207. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.030
摘要:在地热开采井上部非储层段采用保温水泥固井,将有利于提高出口温度,改善能量利用效率。玻化微珠因其质轻、价廉、导热系数低等优势,已广泛应用于建筑外墙保温中。但由于其钝化表面与水泥基质结合性较差,随其掺量的增加,复合水泥的强度呈线性降低。本文利用酸腐蚀、高温灼烧、喷涂硅烷偶联剂等方式,开展玻化微珠表面改性,并利用改性后的玻化微珠制备了地热保温固井水泥。通过SEM,XRD等微观测试手段,对改性前后微珠的表面形态进行了表征,测试了改性前后微珠对水泥石的强度、水化产物、微珠与水泥基质界面形貌等的影响研究。得出了以下结论:密度较小的微珠,等质量与水泥混合后,水泥基质对微珠表面覆盖不足,导致其掺入后强度的迅速降低;60 ℃养护后,改性玻化微珠水泥试块抗压强度提升了173.5%,掺入氟硅酸镁使得强度进一步提升;改性后,微珠表面活性提高、其中的无定型SiO2与CH火山灰反应增强,生成了起主要强度作用的C-S-H凝胶;微珠表面粗糙度增加,水化产物的附着增多并参与水泥整体的硬化过程中,水泥基质与微珠表面的粘结改善,共同提高了水泥石强度。
王文彬 , 龙安 , 吴荣华 , 李卫武 , 朱贤 , 朱淼林
2024, 51(S1):208-215. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.031
摘要:根据推动绿色勘查工作、构建统筹生态环境保护与找矿突破的现代化装备体系的要求,本文针对南方地区典型的森林覆盖区地貌特征,探索了无人机吊运模块化钻机技术。分析了TF-500系列型重载无人直升机系统和ZY-800P型便携式全液压模块化钻机的性能及其选型适合性,并实际应用在湖南新化县月光冲矿区金矿详查项目钻机搬迁中。展示了该技术出色的环境适应性和应用实用性,利用无人机的飞行能力来实现对钻机设备的高效、精准吊装和运输,大幅缩短了搬运周期,减少了对生态的破坏,提高了作业的安全性和效率。
2024, 51(S1):216-221. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.032
摘要:自然资源部找矿办装备组开展了找矿装备调研和国内外找矿技术装备对比分析研究。结果表明,历经数十年积累,我国勘查技术装备的发展虽然取得了进步,但仍存在一些短板和挑战。总体上,目前我国地勘队伍装备陈旧,绿色先进装备配备少,先进仪器设备以进口为主,国内研发保障能力不足,装备产业化水平不高,野外生活安全保障条件差,亟需加强找矿装备建设,支撑全面推进绿色勘查,满足新一轮找矿突破战略行动的找矿装备新需求。自然资源部中国地质调查局率先加快构建现代化野外条件保障体系,先后制定了《关于加强地质调查野外综合保障基地使用的指导意见》等制度文件,主要任务是推动绿色勘查、缩短与国外先进装备水平的差距。为适应新一轮战略找矿行动和国家重大工程勘察精细化对装备的要求,我们研制了HRD800F型水平岩心钻机。动力头是岩心钻机的关键部件,本文阐述了该型号岩心钻机动力头设计方案和设计过程以及测试过程,并总结了该动力头的性能特点。
2024, 51(S1):226-230. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.034
摘要:铁钻工作为安全、高效的钻杆拧卸工具,逐步取代了液气大钳,成为自动化钻探装备的标准配置。作为铁钻工核心部件的冲扣钳对于整个铁钻工的工作性能至关重要。通过分析冲扣钳的结构原理及工作方式,进行油缸选型与力学分析,为RN254型铁钻工设计了一套高效率的冲扣钳结构装置,并进行了野外生产试验。试验表明,冲扣钳结构设计科学,油缸选型合理,极大地提高了铁钻工的工作效率,为铁钻工的设计制造提供了借鉴。
2024, 51(S1):231-237. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.035
摘要:RN254型铁钻工是勘探技术所自主研发的井口自动化拧卸设备,可在3.5~10 in范围内安全、快速、平稳地实现钻具连接、上卸扣操作。基于对一般钻井井台自动化设备集成应用和功能需求特点分析,以井台设备模块化、集成化为设计思想,结合RN254型铁钻工的作业工况、机械结构及液压系统,设计了RN254型铁钻工电控系统。该系统以S7-1200PLC为控制核心、Profinet为通讯方式,将铁钻工所有元件有序地整合到一起,实现了动作单步控制或多个动作顺序组合的一键自动控制。经野外实际生产试验及厂内联合调试,RN254型铁钻工各动作执行良好,主机控制稳定有序,验证了电控系统的可行性及可靠性,提高了孔口作业自动化程度和作业安全性,为后续钻井智能化装备研发提供了参考。
2024, 51(S1):238-244. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.036
摘要:在海洋石油生产树或水下设备管线系统中,当需要对管线进行开、闭等切换操作时,由于深海环境无法手动操作,通常需要使用作业级ROV或水下测控系统来远程控制。本文以实现RMR举升泵组管线多状态工作模式为目标,基于水下液压系统原理、参数和结构设计,搭建了水下HPU系统;选型液控球阀作为执行件,提出了适应RMR水下工况环境的球阀可靠性测试方案,完成了一套适用于RMR举升泵组管线切换系统的设计,对于RMR举升泵组及其他水下设备管线切换系统的设计具有广泛应用价值。
2024, 51(S1):245-251. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.037
摘要:泵组是深海钻探中RMR的重要设备,通常安放在深水中,为了实现在船舶甲板操控房中便捷地掌握泵组运行情况及工作参数,本文设计了一套RMR水下泵组监控系统。该系统的硬件包含水下测控单元、脐带缆和甲板监控单元3部分,分别承担收集泵组工作参数与工作画面、为泵组供电与传输信息、显示和控制泵组工作参数等功能。使用光端机与脐带缆可实现信号远距离传输;水下测控单元采用两台相同规格的PLC,具有模块化设计的优点。该系统的上位机采用LabVIEW软件进行编程,具有操作简单,人机界面友好等优点;下位机采用Easybuilder软件对PLC进行编程,具有库函数强大、可读性好等优点。上位机与下位机通过标准Modbus RTU协议进行通讯。该系统进行软硬件联调测试,上位机能够正常读取、显示下位机外部设备的数据,控制下位机外部设备的开关、启停与通断,表明该系统能够很好地满足RMR水下泵组监控需求,同时该系统还具有可扩展性等优点。
2024, 51(S1):252-257. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.038
摘要:无隔水管泥浆循环钻井(RMR)是一种新兴的绿色环保钻井技术,旨在解决没有泥浆循环通道的开放水域钻井中泥浆排放带来的材料损耗和环境污染等问题。创新的泥浆循环液位测控系统解决了开放水域钻井浑浊视界下泥浆-海水交融区域界面识别难题。泥浆循环液位测控系统由泥浆液位测算系统与泥浆液位控制系统组成,首先将收集的井口泥水图像传输至泥浆液位测算系统得到测算泥浆液位,然后基于测算泥浆液位与预设泥浆液位的偏差,利用泥浆液位控制系统自动调节泵量,使井口液位维持在预设水平。通过搭建陆地测试试验台进行试验,验证了RMR液位测控系统能够较为准确地识别井口液位并且自动控制泵的流量,能够自动应对井涌与井漏等状况,整体性能可靠,实现了深海钻探技术装备的原始创新。
周治刚 , 黄帆 , 丁晔 , 黄炎普 , 夏骏 , 王昶宇
2024, 51(S1):258-262. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.039
摘要:水利水电工程勘察中,经常要进行钻孔压水试验。为提高压水试验效率,研发了一种可配合绳索取心钻具使用的轻便式气囊隔离随钻压水试验器。试验过程中,在不全部提钻的情况下,从绳索取心钻杆内快速下入试验器,通过使用橡胶气囊及气水分流的手段进行钻孔压水试验。本文对其工作原理、结构组成和关键技术进行了详细介绍,并在云南某水电工程项目上进行了现场试验。结果表明,采用该试验器结构简单,可靠性高,制造成本低,试验过程中可显著降低劳动强度、提高生产效率,且可根据实际需要制作成?75 mm、?91 mm等多种规格,与绳索取心钻进做压水试验配套使用,从而解决绳索取心技术在水利水电行业的推广难题。
刘海声 , 胡咏琪 , 窦斌 , 徐国辉 , 赵博楠 , 苏延鹤
2024, 51(S1):263-268. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.040
摘要:青海省实施大量的盐湖钻探施工项目,要求实施绿色勘查。本文以青海省茫崖市马海地区钾矿勘查9号孔为例,根据现场实际施工情况,结合矿区矿区自然生态概况,合理规划了生活区和施工区的平面布置,分析了造成环境扰动的主要因素有项目临时道路修筑、车辆行驶、项目驻地建设、钻探工程施工等方面,同时制定了对应的绿色勘查措施。可为提高地质钻探从业者的绿色施工的意识、形成绿色勘查习惯,以及其他单位在风成砂覆盖区开展地质钻探施工时提供了可复制、可参考的绿色勘查经验。
方国庆 , 潘德元 , 王杰 , 蔡隽 , 贺前平 , 徐秋文 , 王虎
2024, 51(S1):269-274. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.041
摘要:随着新一轮找矿突破战略行动的全面开展,矿产资源勘查工作量不断增加,钻探工程施工与环境保护矛盾日益凸显。以绿色发展理念为引领,加强绿色勘查技术方法的应用,减小对环境的破坏,在当前钻探施工中尤为重要。本文介绍了在幕阜山烟竹坡工作区,通过使用便携式全液压钻机施工,使用小型履带运输车搬迁,场地布设时使用铁质循环槽、土工布、防渗膜减少冲洗液、油料渗漏污染,钻进过程中使用环保冲洗液、钻井液离心机,钻进完成后进行废液、废料、垃圾的处理及场地修复等一系列绿色勘查技术措施,减小了施工对环境的破坏,为以后绿色钻探施工提供了可借鉴的经验。并建议完善绿色勘查标准规范,提高绿色施工预算,探索无人机辅助搬迁和高适应性钻机底座,推进绿色勘查施工有效落实。
刘蓓 , 杨永顺 , 周梓豪 , 李雪宁 , 张雄 , 揣金乐
2024, 51(S1):280-286. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.043
摘要:盐湖浅部覆盖地层具有水溶性强、胶结性差、裂隙孔隙发育等特点,钻孔易发生缩径、坍塌、溶蚀剥落、漏失等问题,进而引起卡钻、埋钻、憋泵等孔内事故,因此需要改进钻探技术以提升工程施工质效。结合矿区实际,探索了短钻具+侧喷PDC钻头+饱和卤水冲洗液+PVC管护壁组合式绳索取心钻进工艺,通过开展试验研究,优化钻进参数、改善饱和卤水冲洗液、优选取心钻头,因地制宜改造绳索取心绞车,设计研发分层抽水试验装置的单双动接头,这些技术措施在盐湖浅层钻探施工生产中取得成功应用,保障了钻探工程高质高效实施。
2024, 51(S1):287-291. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.044
摘要:甘肃杨岭铁矿区的铁矿体赋矿层位为蓟县系平头山组第四岩性段浅变质碎屑岩夹泥质大理岩岩层,地层上部完整、研磨性较强,下部破碎、漏失严重,且表现出较强的铁磁性。针对上述复杂地层导致的钻头寿命低、孔内事故频发、磁干扰严重等施工难题,通过采取优化钻孔结构、合理选择钻探设备、改进冲洗液使用工艺等措施,有效解决了上述问题,同时对加快施工进度、提高钻探效率、节约施工成本也起到了积极的促进作用。该钻探技术经验对其他强磁性矿区的钻孔施工具有一定的借鉴意义。
张旭 , 李中明 , 王泽 , 肖尧 , 杨芝广 , 刘哂搏
2024, 51(S1):292-298. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.045
摘要:东北寨金矿地处松潘地震带,以强水敏性千枚岩地层为主,地层条件极为复杂,坍塌、缩径、掉块、岩心采取率低是该区域岩心钻探面临的主要问题,极大的影响了钻探施工效率和成孔。本文针对该项目地层特性,以及施工设备全部为全液压钻机的特点,通过广泛深入的探讨研究,在总结矿区原来施工经验教训的基础上,通过优化设备性能,提升设备适应性,采用多径成孔和对地层适应性好的抑制剂冲洗液体系,配合跟管钻进、无泵干捞和金刚石绳索三层管取心等综合钻探施工技术,提高了施工效率和质量,取得了良好的效果。该综合钻探施工技术,对类似川西北区域强水敏性千枚岩复杂地层施工,全液压钻机高效使用,有较好的推广应用价值。
2024, 51(S1):303-306. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.047
摘要:在湘西北地区进行滑石矿详查项目中,采用模块化全液压钻机进行钻探施工,穿过多层页岩、泥页岩地层,岩石破碎。本文对钻探施工过程中遇到的钻机能力、冲洗液、钻孔环状间隙等各种技术问题进行了分析,并提出的应对措施,对于同类矿区的施工具有一定的借鉴作用。
李玉泽 , 武杰 , 孙肖 , 苏佳鑫 , 郭广平 , 韩涛 , 杨亚谦 , 张强
2024, 51(S1):307-312. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.048
摘要:为查清齐齐哈尔工作区黑土地地表基质平面及垂向空间分布等本底属性,设计土壤钻孔320个,钻探工作量1600 m,要求采取0~5 m土壤原状样品,样品按分层原则进行取样,以判断地表基质分层结构特征及理化性质等属性。为确保工程质量,采用了GL-10型背包钻机,该钻机为手持液压柱状土壤采样钻机,采用液压动力头驱动冲击圆凿和钻杆进行冲击钻进方式,有效解决了传统钻探的局限性和样品受污染等问题。本文阐述了背包钻机的钻进工艺以及工作原理,论证了其在等方面的突出表现。在调查施工过程中,展示了背包钻机的灵活性、便携性和高效性,以及在获取准确的地表基质样本和数据方面的可靠性。结果表明,背包钻机能够适应复杂多样的地表条件,为地表基质调查提供了一种便捷且有效的技术手段,显著提升了调查工作的精度和效率,对推动地表基质调查技术的发展具有重要的实践意义和应用价值。
黄建强 , 张云龙 , 黄宝胜 , 冯超臣 , 杜垚森 , 张恒春 , 董向宇
2024, 51(S1):313-317. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.049
摘要:小口径定向钻进是解决高精度控矿勘探钻进的重要技术。针对兰陵铁矿区中硬岩石薄软互层小口径定向钻进施工碎岩PDC钻头广谱适应性问题,通过对钻头的冠部形状、刀翼布置、PDC切削齿镶焊角度、钻头水力结构及钻头胎体等几个方面的优化设计,研制了?98 mm定向钻进PDC钻头。经过中等硬度以上非均质地层3个定向钻探孔的应用验证,PDC钻头在抗冲击破坏、耐磨性、钻头寿命等方面取得了满意的效果,达到高效碎岩、连续稳定控向钻进的目的,为小口径定向钻进PDC钻头的设计及制造提供了一个有效解决方案。
2024, 51(S1):318-321. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.050
摘要:湖南省明月峰地区钻探施工中灰岩、泥岩地层易发生缩径卡钻事故,往往采用套管进行护壁。由于套管下入较深,且便携式钻机起拔能力有限,套管回收困难,采取的方法是使用水力割刀将套管中间割断进行回收。在实际切割过程中,切割套管的成功率不高,主要表现为切割结束后套管仍然无法提出钻孔,切割后的水力割刀易出现刀片崩坏、过度磨损等情况,主要原因为卡点位置判断错误和切割操作不规范。针对切割失败的原因制定了水力割刀的使用注意事项。按照相关注意事项对套管进行切割,可大幅度提高切割的成功率。
2024, 51(S1):322-326. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.051
摘要:+304孔是在花草滩矿区实施的一口深部煤层钻孔,主煤层埋深普遍超过了800 m,煤质条件以碎粒煤为主,胶结性差,破碎、松散、垮塌风险高,常规钠土聚合物冲洗液体系使用过程中,复杂事故不断。研究了易降解强抑制防塌聚合物冲洗液体系,主要配方:水+4%钠土+0.05%纯碱+0.3%羟乙基纤维素(HEC)+0.5%可降解聚合物(JP)+1%降滤失剂+1%防塌剂+1%可降解封堵剂+0.5%润滑剂+加重剂(碳酸钙);表观粘度15~20 mPa·s,滤失量<5 mL,动切力8~10 Pa。经过实验,对煤层的膨胀率仅不到0.1%,采用氧化型破胶剂OPJ 1.0%的加量,降解率达93.5%。现场共完成钻孔进尺1077.50 m,未出现坍塌、缩径等复杂情况。
2024, 51(S1):327-331. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.052
摘要:本研究以山东招平带南段及外围金多金属资源调查评价项目中的ZK407孔1000 m岩心钻探为例,分析了胶东地区断裂构造发育背景下,深部金矿床的钻探技术难题。钻孔位于招平断裂带南端南墅镇青山村,以破碎带蚀变岩型和石英脉型金矿床为主。在钻探过程中,遇到了地下水压力失衡、孔内坍塌掉块夹钻、严重漏失和烧钻等事故。为了解决这些技术难题,采取了套管隔离、调整冲洗液性能护壁、复合材料堵漏、顶漏钻进和水泥堵漏等措施。这些措施有效地解决了技术难题,实现了预期目标,为该区深部矿产成矿理论研究及资源勘查提供了合格的地质钻孔和实物岩心资料。本研究结果对于类似地质条件的钻探工程具有重要的参考价值。
p FontSize=''>王 杰 , 王杰 , 潘德元 , 蔡隽 , 王稳石 , 李海 , 方国庆 , 贺前平 , 李凯
2024, 51(S1):332-340. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.053
摘要:页岩气参数井颚鹤页3井位于湖北恩施湘鄂西褶皱带宜都-鹤峰复背斜鹤峰向斜,钻探的主要目的是主探二叠系大隆组台盆相沉积页岩气,兼探栖霞组混积陆棚相沉积页岩气,设计井深2300 m,完钻井深2326 m。本文介绍了颚鹤页3井的钻探施工情况,针对地表浅层嘉陵江组的失返性漏失处理,防斜打直弯壳体螺杆钻具组合设计,孤峰组和茅口组高硬度硅质灰岩钻头选型等方面开展研究,提高了钻进效率,完成了中国地质调查局自主组建钻井队伍实施的第一口页岩气参数井,获取了目的层岩心实物资料,实现了鄂西地区二叠系大隆组页岩气、栖霞组油气调查新发现,拓展了鄂西地区二叠系页岩气勘探新区和新层系,对鄂西地区页岩气调查评价与开发提供了重要技术支撑。
2024, 51(S1):341-347. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.054
摘要:页岩气地层裂隙发育,胶结性差,表现为岩石破碎、水敏性强、孔壁强度低。在钻进过程中容易出现坍塌、掉块、缩径等复杂情况,从而引发孔壁失稳、卡钻、埋钻等孔内事故。对广西柳州地区页岩气地质调查井工程进行钻探技术研究,应用PVA1788成膜体系无固相冲洗液和成膜防塌体系无固相冲洗液、绳索取心液动锤钻进技术、膨胀波纹管护壁新技术、螺杆钻具定向钻进纠斜技术,在现场勘探施工中取得了良好的效果,保证了项目的顺利施工。
2024, 51(S1):348-351. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.055
摘要:当钻柱贴靠井壁时,在钻井液液柱压力与地层压力的压力差作用下,易发生粘附卡钻,给后续钻井施工带来挑战。本文分析了基于粘土的低固相钻井液体系泡碱解卡机制,探讨了不同浓度氢氧化钠溶液对滤饼的影响,结果显示:随时间变化OH-与Ca2+等结合对滤饼作用呈现递增趋势,同等条件下6%浓度氢氧化钠溶液对滤饼“消融”效果优于其他浓度。通过处理皖亳地1井粘卡效果表明,泡碱处理基于粘土的低固相钻井液解卡相比泡酸、泡油快速有效,同时能够减少对后续钻井液干扰,降低钻井成本。该经验可对同类粘卡处理提供借鉴作用。
陈立强 , 于长广 , 王宇昕 , 唐捷 , 王赞 , 陈国宏
2024, 51(S1):352-357. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.056
摘要:老井侧钻是渤海油田稳产增产的主要手段之一,针对复杂井侧钻前清理井筒成本存在不确定性,制定合理的侧钻决策树可有效控制成本。本文梳理了渤海油田侧钻井设计技术现状,针对回收套管、回收筛管以及打捞落鱼等复杂井侧钻设计存在的难题,基于“安全、经济、高效”的原则制定了侧钻决策树,如套管回收段长决策树、筛管回收与否决策树、落鱼打捞与否决策树。以渤海油田3口复杂井侧钻设计为例,应用该决策树实现了侧钻方案的科学性设计,相比于常规设计方法节约费用超1500万元。本文提出的复杂井侧钻设计决策树具有一定的推广价值。
2024, 51(S1):358-363. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.057
摘要:松辽盆地北部古龙页岩油开发以来,受地层地质特点影响和钻井技术限制,试验区水平井均采用三层套管井身结构,2000~2500 m水平段长水平井二开?311.2 mm井眼一趟钻比例100%,?215.9 mm井眼一趟钻技术由初期的造斜段和水平段分别一趟钻,逐渐过渡为造斜段+水平段一趟钻。随着页岩油?215.9 mm井眼钻井技术的完善,为进一步缩短钻完井周期,降低钻井投资,综合考虑邻井气顶气、浅层气发育情况和破裂压力等情况优选在GY15-Q8-H1井进行了三开变两开和二开?215.9 mm井眼一趟钻应用实践。本文详细阐述了GY15-Q8-H1井优化设计过程,技术难点、风险与对策实践认识,为页岩油三开变两开钻井技术的完善,降低钻井施工复杂提供了可借鉴经验。
2024, 51(S1):368-372. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.059
摘要:张集煤矿多分支井是一口为查明3号异常区地质(陷落柱、薄煤带和地堑等)与水文地质特征开展的1直5支支井钻探工程。T3孔主要目的层为3上和3下煤层, 煤层机械强度低,裂缝和割理发育,均质性差,存在较高剪切应力作用,煤层段井壁极不稳定,在钻井过程中极易发生井壁坍塌、井漏、卡钻甚至埋掉井眼等井下复杂情况。本文通过对施工中钻井液的主要技术难点进行分析,研制了多分支井强封堵防塌聚合物钻井液体系,主要配方:基浆+0.5%KPAM+1%铵盐+1%腐殖酸钾+1%降滤失剂+1%防塌剂+3%NS封堵剂。主要性能:粘度35~50 s,密度1.05~1.2 g/cm3,失水量4~6 mL。完成钻井工程量2506.23 m,岩心取心率92%,满足了施工的要求。
代锐 , 罗鸣 , 吴艳辉 , 马传华 , 李文拓 , 黄洪林 , 尹建喜 , 李军
2024, 51(S1):373-377. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.060
摘要:超深水钻井过程中,开阔海域作业能有效降低作业成本。但受超深水超浅层环境的影响,面临着浅水涌浪引起电缆测井仪器摇摆、电缆测试仪器“进洞”困难和开阔海域作业井下安全隐患大等困难和挑战。对此,针对性下入20 in套管封隔浅层涌浪,形成有效封隔;充分利用水下机器人(ROV)的辅助作用,保障仪器成功“入洞”;严格控制仪器起下速度,采用“水下ROV+平台控制面板”双重监测模式,确保作业安全。在南海琼东南盆地的多口超深水探井成功开展了多趟电缆测井作业,获取了详细的测井资料,同时大幅度降低了作业成本。该作业实践为后续超深水开阔海域作业积累了宝贵的经验,为海洋油气勘探开发增储上产、降本增效提供了强有力的技术解决方案。
2024, 51(S1):378-383. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.061
摘要:平湖油气田已经进入开发阶段的中后期,深部高温高压及边际油气资源开发是后续能源交替的重要手段,进行深部地层大位移及水平井的开发是保产稳产的必由之路。前期平湖区块大位移井尾管固井因井漏试压不合格及高温高压井下尾管固井失败而造成了损失。为了确保井眼安全,降低作业成本,有必要对高温高压井及大位移井固井工艺进行优化研究,以满足后续能源开发、产量接替的要求。本文从PH-X高温大位移井固井难题入手,系统阐述区块内高温高压大位移水平井固井的难点及对策,旨在探寻一种满足平湖区块高温高压大位移井固井技术,同时也为同类型的大位移井固井提供借鉴与参考。
郭充 , 朱怀亮 , 杨忠彦 , 王丽妍 , 蔡金盟 , 李文龙 , 林圣明 , 张钰琪
2024, 51(S1):384-391. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.062
摘要:尉热1井是河南省国土资源厅在南华北地区太康隆起西段部署的一口地热调查井,设计井深3000 m,完钻井深3306.80 m,是南华北地区深度最大的地热井。区域内构造发育,且缺乏邻井参考资料,地热地质研究程度较低,所钻遇地层复杂,施工中易出现坍塌、掉块等孔内复杂情况。通过优选钻探设备、钻进参数选择、钻井液体系等措施,保障了钻井工程的顺利实施,为该地区深部地热钻探施工提供了借鉴和指导作用。对实物岩心资料、物探测井数据、降压试验数据等分析,获取了热储层厚度、岩性、孔隙度、渗透率、单井涌水量、出水温度等参数,揭示了该区深部热储发育特征及开发潜力,为今后地热勘探开发提供了指导方向。
2024, 51(S1):392-397. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.063
摘要:地热资源作为清洁能源,对推动能源结构转换、实现碳达峰碳中和目标具有重要作用。随着地热资源开发加快,地热定向井钻井数量逐年增多,定向井钻井技术在地热资源可持续开发利用中的作用愈加重要。为提高地热定向井施工速度和效率,对地热定向钻井工艺技术问题和天津地区地热定向井井身结构进行了分析,进行了地热定向井钻井工艺优化,优化了直井段防斜工艺、优选了造斜点、优化了定向钻具组合和工程参数、改进了钻井液体系。采用优化的地热定向井钻井在天津地区施工6井次,能保障井眼轨迹的合理施工,有效地提高了定向钻井的效率,取得了良好的效果。
蒋祥光 , 严伟超 , 洪毅 , 杨怡 , 叶辉兵 , 陈维保 , 万宇航
2024, 51(S1):398-403. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.064
摘要:由于单井矿盐开采存在生产效率低、成本高、安全风险高、卤水溶解度不确定、环境影响大等问题,近年来水平对接井钻井技术不断发展和完善。舞阳盐矿JSV005-JSV006井是部署在舞阳凹陷的一组水平对接井,本文从井身结构、钻具组合、钻进参数、钻井液性能、定向井眼轨迹控制及地质导向技术、预防井下故障措施等多方面对两井组的对接连通进行了系统的总结,重点阐述了采用近点反拉技术解决水平位移不足的问题,为今后矿盐的开采提供了技术支撑。
韦海瑞 , 马琳 , 刘阔 , 贾明浩 , 吴礼林 , 朱芝同 , 邵玉涛 , 刘广 , 贾炜
2024, 51(S1):404-410. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.065
摘要:为了提高青海某钾盐矿的开采效率和产量,提出了贯通井的开采方案,首次利用水平定向钻进技术和对接井技术施工了多组贯通井,从水平井注水后从竖井抽取卤水,极大地提高了钾盐的开采量。工程施工初期出现了卡钻事故,通过优化泥浆配方、钻头合理选择、防卡钻钻具的设计使用,避免了卡钻事故的再次发生。该工程完成40条水平井和竖井的对接后,该区域内的钾盐年产量提高3.5万t,证明利用水平定向钻进技术提高钾盐矿开采效率和产量的方案是可行的。相关研究成果可为后续利用水平定向钻进技术进行可溶性矿产开采提供理论依据和实践指导。
2024, 51(S1):411-414. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.066
摘要:煤矿企业开采过程中地面倾倒大量煤矸石,通过从地面煤矸石仓附近施工一口到达井下巷道的超大口径钻孔,将生产的煤矸石固体废弃物输送至井下采空区,不仅可以解决地面倾倒煤矸石对环境的污染,同时可以有效控制地表移动变形,实现煤矿的绿色可持续发展。在山东滕北矿区北徐楼煤矿超大口径投料孔的施工实践中,采用预先施工小孔径先导孔,一开5级扩孔,二开4级扩孔,配合使用泥浆正循环、牙轮钻头气举反循环等工艺进行钻进,钻成一口煤矿超大口径投料孔,探索出对于超大口径投料孔钻孔的施工技术,其成熟的施工方案对于超大口径钻孔工程具有一定的指导意义。
姚毅 , 王浩 , 刘军省 , 石亮 , 何良 , 陈元喜 , 李晓龙 , 徐磊 , 朱红金 , 贺天全
2024, 51(S1):415-421. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.067
摘要:瞬变电磁法作为一种高效的地球物理勘探技术,在岩土工程勘察中得到了广泛地应用。针对深部磷矿开采过程中形成的采空区,其独特的地电特性为瞬变电磁法的应用提供了理想的条件。采用瞬变电磁法技术对清平磷矿采空区的位置、形态进行精确定位,并评估其与富水破碎区的关联性。结合地质资料,对采空区及岩溶富水区的分布范围、积水情况等进行了深入的综合分析。为磷矿采空区的隐蔽致灾因素普查提供科学的参考依据,同时为磷矿采空区的地质特征评估和隐患识别提供新的技术手段和理论支持,进而为相关工程的安全运行提供科学基础。
刘治 , 江国会 , 姜春晓 , 梅志华 , 马方 , 史猛 , 邹键 , 万鹏
2024, 51(S1):422-429. DOI: 10.12143/j.ztgc.2024.S1.068
摘要:安全是企业发展的基本前提,是劳动人员的基本需求。为实现不同文化水平、不同专业、不同年龄段的人员懂安全、会安全,建立起“人人有责、层层负责、各履其责”的安全生产工作体系,在证实4M1E分析法满足安全生产合规性的基础上,运用4M1E分析法从安全职能管理、现场安全管理两个层面上,针对人、机、料、法、环等主要生产因素提出实现安全生产的管控重点与落实措施,以此展示安全管理实质上是管控生产因素,从而促进人们对安全管理的理解,实现人员安全素质的提升。研究结果可为地勘行业新形势下的安全管理提供参考与借鉴。