张集煤矿灰岩顺层定向钻进托压效应及影响因素分析

针对张集煤矿坚硬灰岩顺层定向钻进中发现的钻孔孔深与孔口给进压力之间的变化规律,在400~500 m孔深时出现托压现象,运用钻柱弹性送钻理论对托压效应产生的机理进行了分析,能够很好地解释张集煤矿坚硬灰岩顺层定向钻进中发现的规律,托压效应的产生主要是受到了钻孔摩阻的影响。在此基础上,对托压效应的影响因素进行了分析,主要影响因素有:地层岩性、曲率和位移、垂深与岩屑、孔深、自重与给进压力,并从减小坚硬岩层滑动定向钻进托压效应影响的角度出发,从减小钻柱与孔壁的摩阻、研发减阻降摩工具和复合钻进方面给出了优化建议。

煤矿井下双动力复合定向钻进轨迹调控研究

钻进轨迹调控是实现安全高效复合定向钻进的关键技术之一。因孔内钻具受力状况和分析模型构成不同,现有的地面石油与天然气钻探领域复合定向钻进轨迹调控理论不能直接应用于煤矿井下。在分析煤矿井下双动力复合定向钻进技术特性的基础上,对螺杆马达结构弯角和回转离心力进行了等效处理,依据准动力学原理建立了双动力复合定向钻进轨迹调控模型,分析了螺杆马达结构弯角、钻压和钻孔孔径扩大率对钻进轨迹调控的影响规律。结果表明:增大螺杆马达结构弯角有利于提高滑动造斜的造斜率,不利于回转稳斜钻进轨迹调控;增大钻压不利于提高滑动造斜的造斜率,有助于回转稳斜钻进轨迹调控;增大钻孔孔径扩大率不利于提高滑动造斜的造斜率,对回转稳斜钻进轨迹调控影响较小。基于钻进轨迹调控影响规律分析,提出了双动力复合定向钻进轨迹调控方法,给出了不同参数设置建议:螺杆马达结构弯角一般为1.25°,钻具级配较大时可设定为1.5°;考虑钻具安全性情况下可适当提高钻压,在坚固性系数较低的煤系地层中钻进时钻压设定不宜过大;回转速度一般为40~60 r/min;钻孔孔径扩大率一般为4%~6%;回转稳斜孔段比例≥80%。在保德煤矿大盘区瓦斯抽采3000 m以上超深定向长钻孔试验中应用双动力复合定向钻进轨迹调控方法,结果表明钻进效率高,钻进轨迹调控能力强,满足深孔高效钻进要求。

煤矿井下岩层定向钻孔施工工艺与应用研究

煤矿井下定向钻进技术大量应用于施工岩层定向钻孔进行瓦斯治理、防治水和地质勘探等方面。结合煤矿井下岩层定向钻孔施工工艺和应用现状,介绍当前岩层定向钻孔施工主要技术装备组成和钻进工艺方法,并对相关应用领域进行了实例介绍;根据实际应用中关于地层条件限制、事故处理、地层识别和钻压损耗以及下套管工艺等方面提出了相应的改进和研究建议。今后通过这些方面的研究和完善,能够扩大应用范围,更好地满足实际生产需要,推动技术的进一步发展与应用。

新型遥控变径稳定器的研制及应用

目前国内的变径稳定器大多存在工具结构复杂、现场应用工艺繁琐、井下安全可靠性低以及应用效果差或不明显等问题。为此,研制了KB85型遥控变径稳定器。新型遥控变径稳定器采用开关钻井泵进行控制,利用活塞的径向运动改变工具的外径尺寸。该工具在定向井中应用163 h,应用井段总长920 m,工具在井下改变状态后,地面能清晰判断,配套工具的钻具组合在稳斜段实现了每100 m增、降斜约1°的功能,平均机械钻速12.5 m/h,相比邻井明显减少滑动定向钻进,并提高机械钻速。现场应用结果表明,该工具具有较强的可靠性和稳定性,达到了提速提效的目的,具有较高的推广应用价值。

基于复合钻进技术的煤层瓦斯抽采定向钻孔施工

滑动定向钻进技术是一种优秀的煤层瓦斯抽采钻孔施工技术,随着该项技术推广应用的不断深入,其逐渐暴露出钻进安全性差和不利于实现深孔钻进的问题。通过对复合钻进技术原理、特点介绍和分析,提出采用复合钻进技术与滑动定向钻进技术结合的方法解决上述问题。实践证明,复合钻进对于提高综合钻进效率、提高系统钻进能力、改善孔内环境以及实现钻孔轨迹精确控制均有积极意义,可作为煤矿井下安全、高效及深孔定向钻进新技术进行试验和推广。最后,针对当前煤层顶底板瓦斯、水害治理中滑动定向钻进技术存在的问题,提出进行顶底板岩层定向钻孔复合钻进技术研究的建议。

基于轨迹控制的煤矿井下复合定向钻进工艺

为了解决煤矿井下连续滑动定向钻进工艺在长孔施工中存在效率低、能力差的问题,提出了复合定向钻进工艺,并从轨迹控制角度进一步明确了复合定向钻进的含义、研究分析了其工艺特点,结合典型实例分析总结了复合定向钻进工艺的技术优势:能力强、效率高,应用结果表明:本煤层孔最大实钻孔深1 881 m、顶板岩层孔最大实钻孔深1 026 m、处理卡钻事故最大孔深1 188 m,平均机械钻进效率提高20%以上,综合钻进效率提高40%以上。煤矿井下复合定向钻进工艺革新了近水平孔轨迹控制模式,提升了井下本煤层深孔、超深孔和顶板大直径定向孔施工能力。

煤层气水平井“托压”问题分析及解决措施

以沁水盆地PZD-U6-H、PZD-L05煤层气水平井钻井过程中的"托压"问题为例,从井眼轨迹、岩屑床的存在、钻井液性能等方面,就造成的"托压"问题进行了综合分析及详细的阐述,同时,就井内出现的"托压"问题,采取了加强井眼轨迹控制,进行钻井液净化、提高泥浆泵排量,加强短起下作业、破坏井壁岩屑床,加强钻井液的润滑性、改善泥饼质量等一系列切实有效的技术措施和方法,较好的预防和解决钻井"托压"问题,提高了钻效,降低了成本,达到快速完井的目的。

水力振荡器在焦页200平台的应用分析

水力振荡器在二开定向段中应用,使钻具在井底的静摩擦变成动摩擦,提高了滑动钻进的机械钻速。