特深孔地质岩心钻探技术装备集成及示范

特深孔地质岩心钻探技术装备是由中国地质科学院勘探技术研究所牵头、国内多家单位合作参与研发成功的我国深部矿产资源勘探技术装备,是“十三五”国家重点研发计划项目“5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”的研究成果,形成的主要研究成果总体实现了特深孔地质岩心钻探工程设计标准化、钻探装备轻量化、钻进控制智能化、孔口操作自动化、孔内钻具系列化、泥浆体系绿色化的目标。以JZ04地热地质勘探井为示范平台,完成了特深孔地质岩心钻探技术装备集成及示范应用,重新构建了新的地质钻探小口径钻孔结构,创造了?114mm绳索取心钻进应用深度、下入?146 mm地质套管深度两项亚洲纪录,初步形成了以绳索取心工艺为主体的特深孔地质岩心钻探技术装备体系。

下扬子地区页岩气地质调查皖望地3井钻井设计与施工技术

大口径页岩气地质调查井皖望地3井部署在下扬子陆块沿江岰陷带望江凹陷,是一口定向井,设计井深1950 m,完钻井深1985 m。钻探目的是探索二叠系大隆组、龙潭组及孤峰组含气性,并验证区域地层层序。本文介绍了钻井设计和施工过程,针对钻井作业中的险点和难点问题,通过预判和实钻相结合策略,提出了钻井安全、定向钻进、钻井液使用管理以及地质云钻井工况实时监测等4项技术保障措施,确保了钻井任务顺利完成。最后,结合实钻情况和测井数据对钻井质量、效率及取心质量进行了分析评述,实现了无重大井内事故发生,钻井质量合格,施工进度高效的目标,取得了较好的经济效益,为该地区大口径钻井工程施工提供了较好的技术经验。

智能化自动化钻探技术与装备发展概述

持续开展大深度智能地质钻探关键技术与装备的研发是当前钻井技术发展的主要方向,同时也是实现深地开拓必要的科技手段之一。本文简要回顾了钻探技术与装备发展概况,介绍了智能化自动化钻井技术与智能化自动化钻井工具。并结合现阶段我国5000米智能化自动化钻探技术与装备的研究进展,重点介绍了项目研究目标、研究内容和预期成果,提出了我国现阶段智能化自动化钻探技术与装备发展目标,以期为探索地球深部奥秘、勘探深部资源提供技术装备支撑。

大陆科学钻探工程技术发展动态及趋势分析

钻探是直接获取地下实物资料和提供测量通道的唯一技术方法,科学钻探是人类解决所面临的资源、灾害、环境等重大问题不可或缺的重要手段。本文简要回顾了大陆科学钻探技术发展概况,通过对大陆科学钻探新技术发展动态前沿问题及发展路线进行调研,梳理总结了大陆科学钻探工程面临的高温、高压、高地应力、井斜、取心等技术难题,并提出了以高度集成化、智能化的绿色钻探技术为研究方向的发展路线图,为大陆科学钻探工程进一步发展及组织实施提供参考。

西秦岭温泉钼矿区含钼花岗斑岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素组成及岩浆物质来源讨论

温泉钼矿床位于西秦岭造山带北缘,是西秦岭地区唯一斑岩型钼矿床。矿体产于花岗斑岩体及其与围岩接触带内。对温泉钼矿含矿花岗斑岩开展锆石U-Pb年代学与原位Hf同位素研究,有助于精确约束含钼花岗斑岩时代,揭示岩浆演化信息,深化温泉钼矿床成因的认识。本文利用LA-ICPMS锆石U-Pb定年方法,对温泉钼矿区含钼岩体进行精确同位素定年。结果表明:花岗斑岩的锆石环带结构明显,Th/U比值较大(0.41~0.88),为典型的岩浆锆石,含钼花岗斑岩侵位年龄为212.43~213.4 Ma,其侵入的似斑状二长花岗岩年龄(围岩)则为219.9 Ma,均属晚三叠世岩浆活动的产物。温泉矿区花岗斑岩锆石Hf同位素组成较为一致,ε_(Hf)(t)值均为负值,介于-1.89~-0.63,平均-1.59,在ε_(Hf)(t)-t图解中,样点集中分布于球粒陨石以及亏损地幔线之下,暗示其岩浆源区较单一,应为经改造过的地壳物质部分熔融的产物。二阶段模式年龄(T_(DM2))主要集中在1291~1408 Ma,表明中元古代地壳物质可能为岩体主要来源。

水平定向勘察技术在长大隧道勘察中的应用现状与展望

西南高山峡谷区是我国重大铁路交通工程规划建设的重点区域,如川藏铁路建设等,深埋、长大隧道数量多,常规垂直孔勘察方法无法满足精细化地质勘察的需求。采用水平定向勘察技术沿隧道设计轴线施工水平定向孔为隧道勘察提供了一种有效的手段。水平定向勘察技术的核心包括钻进技术、取心技术、钻孔轨迹控制技术、随钻测量/随钻测井技术、综合测井技术等。结合国内外水平定向勘察技术的发展应用现状,分析了目前存在的问题,提出了开展单次钻探长度超3000 m的水平定向多工艺钻进关键技术与装备攻关,构建安全、高效、经济合理的水平定向勘察技术体系的建议。

气测录井在南方页岩气黔绥地1井中的应用

南方页岩气黔绥地1井为全井取心钻进,通过加工模拟绞车实现了绞车传感器的安装、安装开关代替了悬重传感器的安装、将泵冲传感器安装到皮带轮保护罩上等解决方法,使得气测录井在黔绥地1井中顺利进行。影响黔绥地1井气测录井结果的主要因素有储集层、钻井液、钻井工程以及脱气器,这些影响因素的存在给黔绥地1井气测录井资料解释带来了很大的困扰。为了减少对气测录井资料解释的困扰,必须加强对现场工作人员的录井培训,使录井人员在工作当中能够有效地消除可控因素对气测录井的影响,在一定程度上提高地质钻探气测录井的准确度,为南方页岩气地层划分提供有力的数据支撑。

深水海底天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定预测研究

以南海北部神狐海域天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定为背景,对深水浅覆盖层钻井井壁稳定预测模型,南海沉积物物理、力学参数,以及神狐海域天然气水合物储集地层井壁稳定的研究现状进行分析和总结,探讨深水海底天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定预测的难点和拟解决的方法,为深水海底天然气水合物浅覆盖层钻井井壁稳定预测提供支持。

定向钻井技术引领 聚焦深地深海探测——勘探技术所“十三五”科技创新回顾及“十四五”业务展望

全面总结了中国地质科学院勘探技术研究所“十三五”期间在定向钻井技术及仪器、深部钻探技术与装备、海洋钻探技术与装备等方面取得的重要成果,主要包括:创新突破定向水平井钻井及中靶技术,助力海域天然气水合物第二轮试采实现了从“探索性试采”向“试验性试采”的重大跨越;牵头实施完成“松科二井”重大科学钻探工程,实现了理论、技术、工程、装备的重大突破;成功研发了首套国产深海井口吸力锚,解决了深海浅软地层井口支撑力不足的难题。同时,分析了目前存在的问题,并结合当前所面临的挑战,对“十四五”期间的业务发展进行了展望。

卵石地层中CFG桩的设计及其施工技术

某工程项目位于北京市门头沟区,场地内卵石、碎石地层层厚大,施工困难,选用CFG桩进行地基处理。考虑场地地层条件、施工设备、项目工期以及工程造价,按变形控制对CFG桩进行设计,同时根据场地条件及CFG桩特点制定了施工流程。对CFG桩施工中可能出现的问题,提出了相应的质量控制措施,如埋设护筒、选用合适的旋挖钻头等。

羌塘盆地天然气水合物钻探试验井取样技术与施工实践

羌塘盆地天然气水合物钻探试验井工程位于羌塘盆地西北部，海拔4998～5100 m。羌塘盆地是青藏高原年平均地温最低、冻土层相对较厚的地区，所处的水文地质及工程地质环境极其复杂，多年冻土层经反复冻胀融沉，地层破碎。另外，该处地层节理、裂隙、小断层和地下水极其发育，施工条件十分恶劣和困难。从取心钻具结构改进、钻头设计、冲洗液配方以及钻孔结构等方面总结了近年在羌塘盆地实施天然气水合物钻探试验井工程的实践和经验，为未来高海拔地区天然气水合物及其他矿产资源勘探提供参考。

白象山铁矿富水巷道遇断层防水岩柱留设研究

基于多孔介质流固耦合理论及弹塑性极限平衡理论,以白象山铁矿-390-1#穿脉与导水断层交汇处为工程背景,建立穿脉巷道遇大倾角导水断层数值模型,研究在不同侧压力系数条件下防水岩柱的留设宽度,探讨和研究在巷道开挖扰动下围岩系统的应力及应变场变化规律以及对巷道围岩稳定性和突水风险性的影响规律。

液动潜孔锤用于干热岩钻进的优化与试验

我国目前能源结构对化石燃料依赖度过高,在全球能源转型的大环境下,作为一种新型清洁能源,干热岩具有储量巨大、资源丰富、分布广泛等优势。针对干热岩勘探开发中高温硬岩钻进的技术难点,对YZX178型液动潜孔锤进行了结构优化,并在某干热岩井中进行了试验应用。试验结果证实了YZX178型液动潜孔锤用于干热岩等坚硬地层进行冲击回转钻进的可行性和高效性,获得了与螺杆钻具接近的机械钻速,且具有节能环保、安全性高、维护方便、节约成本、高温适应性强等优势,但仍需进一步解决其工作寿命与牙轮钻头相匹配的问题。

羌塘盆地岩石物理力学特性分析及孔壁泥浆稳定技术

羌塘盆地是青藏高原年平均地温最低、冻土层相对较厚的地区,所处的水文地质及工程地质环境极其复杂。由于羌塘盆地勘探程度低,深孔钻探的实钻资料较少,缺乏对该区深部岩层的岩石物理力学特性研究。因此,结合地球物理测井技术、取心和实验测试结果对羌塘盆地天然气水合物钻探QK-7孔钻遇地层岩石物理力学参数进行分析,并对冻土带异常孔隙水压力极复杂地层孔壁泥浆稳定技术进行总结和探索,以期为羌塘盆地油气资源战略开发深孔钻探的顺利实施提供实践经验。

近钻头随钻测量系统及其小型化设计关键技术分析

近钻头随钻测量技术是石油钻井领域最具有发展前景的高新技术之一,它以近钻头地质参数与工程参数的随钻测量、传输、信息解释、决策控制为主要技术特征,能有效提高油气层钻遇率、降低钻井成本。本文介绍了近钻头测量系统国内外的发展与应用现状,阐述了系统的工作原理、结构组成与特点,为满足小口径钻进对近钻头测量技术的需求,提出了小型化设计亟待攻克的关键技术难题,包括电磁波无线通信抗干扰技术、小直径涡轮发电技术、井下MEMS传感器技术等,为今后小直径近钻头测量系统研发提供技术基础。

延迟交联凝胶研制及其在广西某铀矿堵漏应用

针对地质钻探小井眼条件下失返性漏失堵漏技术难题,开展了适用于地质钻探堵漏要求的聚合物交联凝胶研究。采用单因素优选法,优选了交联凝胶体系用各种处理剂,并以环保型植物胶GJ为成胶剂,加入交联控制剂N1及交联剂1号等组分,研制了一种延迟交联凝胶。该凝胶在广西某铀矿勘查ZK6371孔堵漏成功应用,解决了2个孔段失返性漏失问题。研究结果表明,该凝胶具有交联时间可控(交联时间10~75 min)以及较高的凝胶强度(承压≥6 MPa),在解决失返性漏失方面具有广阔的应用前景。