基于力-构-能模型的钻井法凿井钻进参数设计思路与方法

竖井钻机钻井法是实现井筒机械化、无人化和智能化建设的重要技术之一。西部弱胶结地层钻井法凿井基岩破碎难、刀具损坏率高、糊齿和吸渣口堵塞等现象突出,高钻压、排渣不及时、泥包钻头易导致钻头憋死,而大扭矩钻进又发生了钻杆断裂、钻具掉落等事故,进尺缓慢和反复提钻维修、钻具打捞导致钻井工效极低,主要原因是钻头结构及其刀具布置不合理、钻进参数与岩石条件不匹配、破岩与排渣效率不协调。为解决弱胶结地层钻井法凿井“破不掉、排不出、进尺慢、能耗高”的现实难题,梳理了竖井钻机钻头破岩钻进技术现状及存在的问题,以“系统”和“过程”为基本观点,提出了基于力-构-能协调模型的钻进参数设计思路与方法,应重点围绕弱胶结地层钻井法凿井钻头结构设计及其力学特征、基于钻头滚刀运动轨迹的滚刀布置、基于气-液-固耦合流场的排渣效率优化以及基于能量转化机制的钻进参数优化4个主要方面开展研究,进而形成融合钻头结构、滚刀布置、洗井排渣和能量消耗等多因素的钻头高效钻进参数设计方法,为西部弱胶结地层钻井法凿井低能耗破岩、高效率排渣和破-排效率协调作业提供支撑,推动竖井钻机钻井法在西部弱胶结地层凿井中的应用。

TGQ-200RC型多工艺自动化钻机的研制与应用

新一轮找矿突破战略行动对钻探技术提出更高要求,利用浅钻技术在浅覆盖区进行快速查证是重要的技术手段。多工艺钻探可以为复杂地层钻探施工提供绿色高效的钻探技术支撑。围绕这一需求研制了TGQ-200RC型多工艺自动化钻机,制定了钻机的总体方案,研制了多工艺动力头、夹持拧卸装置、6自由度移摆管机构、车装集成式液压储杆库、电液控制及参数监测系统等钻机主要部件,规划了自动加减钻杆过程中多机构协同动作控制流程。实钻试验表明,TGQ-200RC型钻机钻进效率高,取样质量好,具有多工艺、机动化、自动化、数字化等特点,单次自动加减钻杆平均用时约90 s,配合无线遥控可实现孔口无人操作,有效降低劳动强度,提高施工安全性。TGQ-200RC型多工艺自动化钻机可以为构建绿色、高效、经济的快速查证钻探技术体系提供坚实支撑,为推动国内浅层钻探装备自动化升级提供有益借鉴。

浅析矿山地质探矿工程中钻探技术的实践

矿山探矿过程中,通常会使用钻探工艺完成探测,当前越来越多的矿区随着开采开发的深入,地质条件面临更加复杂的状况,对钻探技术的作业水准要求更高,对钻探设备选型有很高的技术要求。本文通过分析矿山地质探矿工程中常见钻探技术的实践应用,进一步分析了提高钻探技术在探矿中应用水平的措施。

多工艺反循环钻井技术发展现状与展望

反循环钻井技术与正循环钻井技术相反,循环介质和地层岩屑从钻具水眼返出井口,其裸眼环空保持相对静止,此种钻井方式有利于实现超大尺寸井眼高效携砂、恶性井漏井段的防漏治漏以及敏感性储层的有效保护,同时也为水平井钻井过程中的窄钻井液密度窗口、井眼净化和水平段长度延伸等需求提供新的技术方案。文章通过梳理开展反循环钻井技术以来各家反循环钻井技术的研究进展与成果,总结了单壁钻杆反循环钻井技术、双壁钻杆反循环钻井技术、单壁钻杆+双壁钻杆反循环钻井技术、多通道钻具反循环钻井技术的工作原理及技术特色、适应的工作环境等,并在此基础上提出了反循环钻井技术在油气钻井领域的发展方向及建议。文章的研究成果可以为反循环研究工作提供信息,助力深井超深井超大尺寸井眼提速钻进、井漏等复杂井眼处理以及非常规油气资源安全效益开发提供技术支撑。

反循环灌注桩卵石层大粒径石钻进施工技术

南京江北新区研创园芯片之城科创基地项目一期01~09地块钻孔灌注桩施工,根据现场地质特性,设计出一种即可切削钻进,又可将较大卵石收纳清出桩孔的替换反循环常规钻头的新型改良钻头,有效解决了反循环钻机在穿越卵石层钻进及清渣困难、大卵石卡钻等问题,加快了施工进度,提高了施工质量,并产生了良好的经济效益和社会效益,该项技术在厚大卵石地层桩机钻进、清渣施工中具有广泛应用前景。

煤田地质单位地热资源勘查技术探析

地热资源是一种宝贵的可再生能源。地热资源中的热能、地热流体等是一种具有较高社会利用价值的热能。经过地质勘探,地热资源中可利用的主要是自然形成的温泉和浅层的地热能。分析了煤田地质单位在地热资源勘查中钻井方法薄弱、钻井效率低、施工周期长的现状,并预测了未来的发展趋势。通过概述中国地热资源的分布情况,分析和总结了地热资源复杂的地质特征和形成原因,列举了各种地质情况对钻井施工的主要影响,并给出了相关的技术措施。

影响水井钻探效率的因素及提高钻井速度的关键技术

目前水井及地热井钻探效率不高已成为影响水资源开发利用进程的主要因素之一。在分析水井、地热井钻探效率低下原因的基础上,针对不同影响因素,并结合生产施工实际,从优选钻井工艺方法、完善钻井设备配套方面进行论述。提出了大力推广应用地下水开发快速钻进技术——气动潜孔锤钻进技术和气举反循环钻进技术的建议。

多工艺空气钻进技术及其新进展

多工艺空气钻进技术具有很多优点,多年来除在水井、地热井广泛应用外,现煤矿瓦斯排放井、煤层气井、油气田井、太阳能井及各种大口径工程施工孔也已成为应用的热点。实践已充分证明,气动潜孔锤钻进技术,气举反循环钻进技术最受青睐。介绍了气动潜孔锤和气举反循环钻进技术的发展概况、工作原理、操作要点及应用的注意事项等。

空气反循环取样钻探技术应用于金矿勘查的地质效果对比研究

长期以来,由于地质方面对岩样认知的限制,空气反循环取样钻探技术(RC工艺)在我国矿产勘查中的应用并不广泛。本文根据RC工艺在云南鹤庆北衙金矿等矿区的试验情况,从找矿地质效果对比分析角度提出了一些认识。首先明确了此次RC工艺与常规岩心钻进工艺对比示范性应用试验的目的及试验内容;介绍了试验孔选取依据;从岩样收集与采样方法、岩样采取率、地层与矿层丢失情况、岩样获取地层的岩性及原生结构、推算岩层产状方面的准确性、岩心污染程度、计算矿品位的准确性等7个方面对比分析了RC工艺与常规岩心钻进工艺应用于金矿勘查的地质找矿效果;认为RC工艺具高效、低成本等施工优势,且在岩样代表性、岩心污染、矿品位等找矿效果方面优于常规岩心钻进。最后进一步指出了RC工艺目前应用于矿产勘查仍存在的一些问题,并提出相关建议。

组合钻探工艺的试验研究

组合钻探工艺是一种为了提高不同地层取样钻探施工综合效率的多用途钻探技术。该工艺方法将当今地质找矿钻探最先进和广泛应用的反循环连续取心 (样 )及金刚石绳索取心钻探技术有机地结合起来 ,利用一套器具 ,可实现多种工艺方法 ,并针对地层、施工环境及地质要求 ,采取与之相适应的钻探方法 ,达到优质高效的综合钻探目的。介绍了组合钻探工艺的研究与应用试验过程及取得的技术效果。

国家地下水监测井建设关键问题研究

国家地下水监测工程建设由国土资源部和水利部联合立项申报,历经10余年的可行性研究和评估论证,最终由国家发展和改革委员会批准实施。项目财政投资20多亿元,覆盖全国31个省、区、市及新疆建设兵团,涵盖了全国7大流域和16个重要水文地质单元,共布设20401个地下水监测站点。项目的组织实施意义重大,事关地质环境、饮水安全和经济社会的可持续发展等民生问题。其中,钻探工程决定着国家地下水监测工程建设的质量、运行效果及使用寿命。本文针对项目"地域分布广、施工战线长、地质条件复杂"等特点,从组织管理、钻井结构设计、成井管材和钻进工艺选择等方面的关键问题进行了分析研究,并提出了具体建议。

气动潜孔锤反循环钻头结构改进与优化设计

运用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的科学研究手段,对影响气动贯通式潜孔锤反循环形成的钻头新增引射孔各参数、底喷孔各参数以及其它相关参数进行优化设计,得到一系列适合不同规格钻头的相关参数值及其回归方程。运用Visual Basic语言,将研究结论与专家的经验总结汇合,编写了钻头参数优选系统软件。研究结论应用于生产试验中取得令人满意的结论,岩矿心采取率达到98%以上,反循环形成顺利,岩矿心完整度好。参数优选系统的建立为该项硬岩钻进技术的完善提供了参考性依据。

冲击反循环钻机钻进工艺初探

重点介绍了冲击反循环钻进的工艺流程、钻进参数的选择。

反循环钻孔灌注桩钻进技术探讨

介绍了机械成孔灌注桩的类型,探讨了反循环钻进工艺的原理,归纳了反循环钻进的优点,列出了反循环常规钻进参数,详细地阐述了钻孔垂直度控制、钻孔坍塌控制及复杂地层钻进工艺,以完善反循环钻孔灌注桩钻进技术。

气举反循环钻进工艺在地热井钻探施工中的应用

通过一个实际案例,阐述了气举反循环钻进工艺技术的工作原理、适用的地层和可采用该工艺的井深范围。同时阐述了根据气举反循环钻进工艺特点所采用的钻进设备、装置、钻具组合以及钻进参数选择的技术,并对其在地下热水井钻探施工中的使用情况进行了技术和经济效果分析,并对施工中出现的问题提出了相应的解决措施,为同类型地热井钻探施工提供了经验和参考。

清水气举反循环钻探工艺在深水井施工中的应用

清水气举反循环钻探工艺是解决含水层裂隙在钻探过程中被堵塞问题的一种有效方法 ,尤其是对层压较低、裂隙稀少的含水层段 ,含水裂隙一旦发生堵塞则不易清洗干净 ,严重影响水井出水量 ,甚至造成水井报废。该方法的引入 。

气举反循环钻进工艺在地热深井施工中的应用

结合工程实例,对气举反循环钻进工艺进行了介绍,描述了该工艺所用的设备与参数选取方法,并对其在地热深井施工中的应用效果进行了分析,总结了施工中出现的问题与解决策略,以更好的满足地热井的施工要求。

气举反循环工艺在大直径工程井中的应用探讨

以实际工程为例,介绍钻机、空压机、Ф219.1/168.3 mm大直径双壁钻杆、Ф168.3 mm内平单壁钻杆、气举反循环水龙头等器具配备及组合情况。研究了气举反循环工艺在大直径工程井钻进中的排渣效果、钻进速度、孔斜控制等参数的动态变化。经计算钻具内钻井液上返流速一般值为2.0 m/s时,排渣效果好;Φ444.5 mm钻头气举反循环钻进较Φ311.1 mm钻头正循环钻进,钻进效率提高了74.3%,碎石效率提高了2.56倍,且孔斜控制效果好。气举反循环新工艺能减少扩孔的次数,钻井成本及能耗大幅度降低,降低了事故发生率。同时,也暴露出专用工具配套不全,钻具修理保养难度较大,钻机适应性较差等不足之处。

郑州沿黄水源地不同钻井工艺试验研究

以生产科研相结合的方式,在郑州沿黄地下水源地地区使用正循环钻进工艺施工水井8眼,泵吸反循环钻进施工工艺施工水井11眼,通过这2种水井钻进工艺的效率和经济性分析,得出郑州沿黄地下水源地地区使用泵吸反循环钻进施工工艺的最佳成井深度为140.75 m以浅,正循环钻进施工工艺最佳成井深度为140.75 m以深的结论,以此为今后类似地区水井施工钻进工艺选择提供参照依据。

气举反循环钻探技术在复杂地层应用中的探讨

气举反循环钻探技术在大孔径瓦斯抽放孔中的应用,作用原理及钻进特点,并根据具体工程论述了气举反循环钻探技术在复杂地层中应注意的问题,分析了事故的原因,提出了其中存在的问题以及下一步改进意见。