页岩气调查井复杂地层有机硅聚合物钻井液体系的研制与应用

页岩气调查井通常地质条件复杂,钻探难度大。在对页岩气调查川沐地2井井壁稳定性分析的基础上,优选了有机硅聚合物钻井液体系,并通过正交试验,明确了有机硅改性聚合物、多级配超细碳酸钙、乳化石蜡和硅氟聚合物等主要处理剂的最优加量,形成了基本配方,在室内实验评价中该体系展现了良好的抗钻屑污染能力、抗钙侵能力、抑制性和封堵性。现场应用表明,川沐地2井在采用有机硅聚合物钻井液体系后,井内复杂情况得到明显改善,有效保障了井内安全,并顺利钻进至设计井深,实现了地质目标,钻进效率相比同区域同类型钻井大幅提高。研究成果可为页岩气调查井复杂地层钻探钻井液的选择与应用提供借鉴。

膨胀堵漏材料及堵漏工艺研究进展

在新一轮战略找矿行动中,为了更好地完成大量的钻探工作,减少冲洗液的漏失,降低钻探施工成本,应加强膨胀堵漏材料的研究和应用。本文综述了吸水膨胀材料、吸油膨胀材料、形状记忆形变堵漏材料的合成方法;为适应钻孔堵漏的需求,提高膨胀材料的强度、抗盐性以及延迟膨胀技术;采用膨胀堵漏材料进行堵漏时的施工工艺。为膨胀堵漏材料的推广应用提供指导。

CLY-1型多参数智能测漏系统的研发

钻井工程中发生井漏不仅严重影响安全、快速、低成本钻井,而且会严重污染矿层,影响矿层产量。开展漏失层位置测定方法与仪器的研究,对复杂地质条件下的钻井生产具有十分重要的意义。本文阐述了研发的CLY-1型多参数智能测漏仪的构成、参数采集过程、处理原理、仪器的机械结构和测试情况。采用多参数智能测漏系统的下探管直接接到钻杆或钢丝绳下端投放入孔进行测试,孔内探管沿孔深对泥浆流速(流量)、井温、井压、自然伽马等4种参量进行数值化测试,并将采集数据按一定格式存储到存储器中。探管从井中取出后,与地面电脑系统连接,将采集的数据存到存储器上形成数字文档,向相关人员提供漏涌判层的依据。

FJS-1A型地质钻探废浆处理设备的研制

为了处理在地质钻探过程中产生的废弃冲洗液,结合废弃冲洗液处理工艺流程,开展了FJS-1A型废浆处理设备总体结构设计,介绍了设备的工作原理和主要性能参数。室内试验与青海共和干热岩钻探项目野外试验结果表明,FJS-1A型废浆处理设备所设置的破胶絮凝模块能有效破坏冲洗液的稳定体系,并使固液分层。固液分离模块能有效分离固相和废水,氧化模块能有效处理废水,最终处理废水可达国家污水二级排放标准,满足地质钻探废弃冲洗液的处理需求,实现了一人一机一键操作。该设备的成功研制为绿色勘查提供了有力的支撑。

地质钻探废浆处理设备及技术研究进展

针对绿色勘察地质钻探中的废浆处理技术难题和废浆处理设备的需求,通过对国内外废浆处理技术和废浆处理设备研究现状进行分析,总结了废浆处理技术和设备的研究进展,可见目前废浆处理技术发展较为全面,但新技术的应用和普及受制于成本无法实现大规模成果转化应用,地质钻探废弃处理设备普遍较为简单,无法实现泥浆不落地,设备研制不够全面且进度缓慢。为废浆处理技术和废浆处理设备研制方向提供一定参考。

金川矿区复杂地层钻探孔壁失稳机理与对策研究

金川矿区目前资源开采逐渐向深部转移,采用的主要探矿方式为在采矿巷道中布设中深钻孔,由于矿区地质条件复杂,常出现钻孔垮孔、造浆、地层涌水、破碎等情况,影响了勘察效率。为了解矿区复杂地层影响钻孔孔壁稳定性的原因,对从矿区采取的岩样进行理化分析、微观分析和力学性质分析,结果表明金川矿区钻孔孔壁失稳主要是因为钻探过程中遇强水敏性、强破碎、强涌水和高地应力地层。通过对矿区钻孔孔壁进行稳定性评价,从冲洗液技术和工程技术等方面制定了钻探技术对策,为矿区钻探施工提供了技术支撑。

水平绳索随钻定向钻进技术研究与应用

水平孔绳索取心钻进时,钻具回转轴线与自身重力方向不在一条直线上,地面孔口加压,受地层软硬或岩层产状作用下,钻孔轨迹都会发生偏斜,目前暂无有效办法实现随钻定向纠斜。针对此问题,开展了小直径水平绳索随钻定向仪器的推送、固定、打捞机构研究,创新形成一套水平绳索定向钻进器具和定向技术,并在川藏铁路多吉隧道水平钻孔进行随钻定向纠斜,成功抑制钻孔上漂趋势,并降斜3°,为地质勘查水平绳索取心定向钻进轨迹控制提供支撑。

高温高压堵漏评价仪器的研制

为了模拟深海钻探中的高温高压堵漏环境,通过查阅国内外文献,制定了DL-3A型高温高压堵漏评价仪器的结构以及工作原理,解释了仪器操作过程中的操作步骤和主要参数,并分别采用了2种桥接堵漏材料对仪器进行了实际测试。结果表明,DL-3A型高温高压堵漏评价仪器的测试容器和测试模块温度能达到260℃高温并保持,封堵压力和返排压力能达到10 MPa以上并保持,可见DL-3A型高温高压堵漏评价仪器能够较好地模拟深海钻探中的高温高压条件,为现场堵漏施工提供了参考。

地质钻探废弃冲洗液污染特性及脱稳技术研究

废弃冲洗液无害化处理是落实绿色勘查理念的一项重要工作。通过室内测试分析与现场调研,对地质钻探不同领域的钻孔废弃冲洗液进行污染特性研究,了解其基本性质以及对环境的影响方式。结合湘桃地2井废弃冲洗液开展脱稳技术室内研究,对破胶剂及絮凝剂进行了优选,并获得了脱稳处理的基础配方。实验结果表明,经过处理后废弃冲洗液能实现快速脱稳絮凝,COD、悬浮物、色度等污染指标大幅下降,为下一步深度处理实现无害化排放创造了有利条件。

探采结合水井无固相环保冲洗液的研究与应用

探采结合水井需要实现精确获取水文地质参数和解决百姓饮水难题的双重目的,因此要求钻进施工中采用的冲洗液既要具备基本的护壁防塌等功能,还需最大程度地降低对地层渗透性的影响,同时还应具有优良的环保性能。针对这一特殊要求,研发了新型的PA1型无固相环保冲洗液,采用渗透性实验、电镜扫描、砂球浸泡实验等多种测试手段对冲洗液进行了室内评价与分析,结果表明PA1型无固相环保冲洗液对地层渗透性影响较小,防塌护壁能力强,综合性能优于常规冲洗液体系;采用中华米虾对其进行急性毒性实验也表明其安全无毒。大量室内实验及现场应用表明,PA1型无固相环保冲洗液各项性能优良,可为今后在探采结合水井施工中冲洗液的合理选用提供参考。

塔里木盆地油气地质调查新乌地1井钻探工艺技术

新乌地1井地处塔里木盆地西北缘乌什西构造带,断裂发育,且缺乏邻井参考资料,区域地质调查程度较浅,所钻遇地层复杂,漏失、破碎、缩径等现象时常发生,给钻探施工带来巨大挑战。针对该井井身结构设计缺乏依据、地层极端复杂、事故处理难度大等问题,研发应用了超前裸眼钻进、深厚覆盖层堵漏、井内事故处理和复杂地层冲洗液护壁等多项关键技术,解决了上述各项难题,降低了施工成本,形成了一套适宜于塔里木盆地西南与东南坳陷区复杂地层的小口径油气调查井钻探技术体系,为今后该地区同类钻探施工提供借鉴。

HTD-3型高温堵漏材料研制及性能评价

深海钻探往往伴随着高温、高压,对钻井用堵漏材料提出了新的要求。首先通过对颗粒状、纤维状和片状堵漏材料的耐高温筛选,制作了HTD-3型高温堵漏材料。然后使用DL-3A型高温堵漏评价仪器对该堵漏材料的抗温、承压和封堵性能进行了测试,利用SEM电镜扫描对堵漏材料架桥情况进行了观察和分析,最后以5%梯度浓度进行了配伍性实验。测试结果表明,HTD-3型高温堵漏材料除对钻井液密度影响稍大外,对钻井液其他基本性能影响较小,在该材料中,不同级配的颗粒状材料完成了架桥,纤维状和片状材料完成了充填,形成了强度较高的封堵墙。通过实验证明:HTD-3型高温堵漏材料不仅有着较好的抗温、承压能力,还有较好的封堵效果。HTD-3型高温堵漏材料的研制为未来深海钻探堵漏提供了一种可行的选择。

小直径随钻定向纠斜技术在地质勘探中的应用

深孔小直径地质岩心钻探经常出现岩矿层产状较陡,地质构造复杂,地层软硬不均,钻孔方向与岩层夹角影响因素,采用普通绳索取心钻进,钻具刚性小,常增大钻头外径,减小环空压力,因此,环空间隙较大,极易发生孔斜,致使钻具折断,绳索取心钻进施工困难,达不到地质设计要求。为解决小直径深孔地质岩心钻探孔斜难题,探矿工艺所开展了小直径深孔有缆随钻定向纠斜技术研究,采用螺杆马达/有缆随钻定向钻进纠斜技术在多个矿区成功实施了随钻定向纠斜,取得较好的应用效果,实现地质目标,具有示范与推广作用。

地质钻探废弃冲洗液固化处理技术研究及应用

在地质钻探废弃冲洗液无害化处理过程中,经固液分离后的废弃固相主要由大量磨细的岩粉和细砂构成,但含水率较高,还含有大量的有机物和重金属离子等有害物质。针对地质岩心钻探废弃固相的固化问题,首先从P.O42.5普通硅酸盐水泥、粉煤灰和石灰3种固化主剂中优选了水泥作为主剂,而后通过正交实验确定了固化剂基础配方为:25%P.O42.5普通硅酸盐水泥+2%PF-3型促凝剂+3%RES-1型复合早强剂,并通过极差分析进行了验证,然后进行了支撑剂加量的确定,7%支撑剂加量既能有效增加固化强度,又不会增加搅拌难度。最后将固化剂配方应用于YK11-2井废弃冲洗液处理野外试验中,固化后的固化体抗压强度达1.41 MPa,各项污染指标和重金属离子符合国家二级排放标准,取得了较好的处理效果。

钻井用高温堵漏材料及评价仪器研究进展

针对深海钻探、科学钻探以及干热岩钻探高温堵漏技术难题和对高温堵漏材料的需求,通过对国内外堵漏材料和堵漏评价仪器的研究现状分析,总结了近年我国在高温堵漏材料研发及高温评价仪器方面的研究进展,可见目前化学交联固化剂是桥接堵漏剂一种较好的补充,但在高温条件下需考虑化学材料的抗温性能;针对堵漏评价仪器方面,目前发展较为全面,为高温高压条件下的堵漏剂配方研制提供了较好的保障。

川藏铁路千米级水平孔绳索取心钻进技术与应用

川藏铁路地处青藏高原东部高山峡谷地区,传统垂直钻孔勘探难以满足工程沿线深埋大隧道的勘探需求,采用水平孔取心钻进可以很好地解决这个问题。通过优选钻进设备与工具,制定合理的钻进工艺与泥浆技术措施,形成了一种千米级水平孔绳索取心钻进技术,成功应用于川藏铁路卡子拉山一号隧道水平孔,完成了1212 m水平绳索取心定向钻孔施工任务,查明陡倾岩层3条断层和19处节理破碎带,全孔平均岩心采取率高达97.76%,钻孔各项指标优良。实践证明,千米级水平孔绳索取心钻进技术能够满足川藏铁路深埋大隧道的勘探需求,直观查明隧道洞身段地层岩性、陡倾岩层构造、水文地质条件等情况,为铁路勘查设计提供地质支撑。

成都黏土工程废浆絮凝-气压法脱水效果分析

采用新型物化结合脱水方法,即絮凝-气压法处理成都黏土工程废浆,在加入絮凝剂后对工程废浆使用失水仪进行压滤操作。此方法结合了物理方法和化学方法,提高脱水效率。首先选择3种无机絮凝剂(PAC、PAFC、PFS)和两种有机絮凝剂(PEO、APAM)进行脱水试验,讨论单一絮凝剂对工程废浆脱水效果的影响。而后进行正交试验,得出最佳配方为聚合氯化铝(PAC)2.4 g/275 mL、50 mL质量浓度为0.3%的聚氧化乙烯(PEO),对正交试验结果进行极差分析,讨论3种因素对脱水效果的影响程度。最后将复配絮凝剂和单一絮凝剂的脱水效果进行对比,得出在使用絮凝-气压法进行脱水试验后,单一絮凝剂PEO的脱水效果最好,而复配絮凝剂的脱水效果明显优于单一絮凝剂的结论。

开放性裂隙岩石三轴加载破坏前兆信息

含节理的岩质边坡开挖卸荷时易发生突发性失稳破坏,对含不同岩桥长度的花岗岩试件开展三轴加载试验,运用红外热像仪全程采集,引入温度特征粗糙度,研究含节理岩石试件三轴加载过程中临空面上平均温度变化和温度特征粗糙度变化特征,将温度特征粗糙度与声发射振铃计数率和应力应变曲线对比分析。研究表明:温度特征粗糙度在试件破坏前夕出现突跳现象,而此时平均温度无任何异常表现,温度特征粗糙度前兆性优于平均温度;温度特征粗糙度与声发射振铃计数率和应力应变曲线三者阶段性较为一致,温度特征粗糙度突跳现象均略提前于声发射振铃计数率陡增和应力应变曲线下降;不同岩桥长度试件的温度特征粗糙度变化特征较为一致,以此作为研究指标受节理长度影响较小。研究结果可为节理岩质边坡开挖卸荷防治提供理论参考。

外加剂对低温水泥浆性能的影响试验研究

为解决在普通硅酸盐水泥(P.O42.5)或混凝土施工中遭遇低温环境而不能顺利凝固的问题。对普遍使用的硅酸盐水泥进行了基础性能测试试验,使用早强剂与高效减水剂对水泥进行调整性能,寻找出最佳的调整方案,对比调整前后水泥浆及水泥石强度等各项数据。结果表明10%早强剂、2‰JSS高效减水剂的调整方案较好地改善了水泥浆的流动性、凝结时间、水化热放热速率、结石率及水泥石的早期强度等问题。研究成果对低温条件下的混凝土施工有一定的参考价值。

深部找矿钻探工程施工中的风险评价

21世纪以来,我国制造业和制造业的技术研究效果不断提高,金属资源地开发和利用直接影响人们的日常生活、生产和工作,因此,金属资源在我国占据着重要的地位。但是随着城市人口的不断增长,对金属等能源产业的发展提出了更高的要求。在高要求下,有必要注意金属资源的勘探和生产中使用的各种技术的情况,因此,本文了解了该技术的实际应用效果,进而分析了地质勘探和地质深度钻探技术的应用。