智能钻井系统在赵东油田的应用

赵东油田开发后期调整井钻井施工中,需要进行三维防碰绕障,井眼轨道设计复杂,钻进过程中经常出现摩阻扭矩变化大、井眼清洁困难、井壁稳定性差、钻井液漏失等难题。针对精细化井眼轨迹控制和快速识别井下复杂状况等关键技术难点,采取以现场作业人员经验为主、智能钻井系统为辅的作业模式,通过贝克休斯智能钻井系统i-Trak™的量化分析与及时预警,提高了轨迹控制精度及井下复杂状况早发现、早调整的及时性,避免复杂工况的发生,降低非生产作业时间,缩短了建井周期。通过17口井的试验,进一步验证现场“作业人员经验+智能钻井系统”的作业模式能够很好满足安全高效钻井的需求,为海上油田开发后期复杂调整井的钻井施工提供了可借鉴经验。

雪峰弧构造带钻孔轨迹控制关键技术研究

随着近年来矿产资源勘查要求的提高,岩心钻孔的深度及地层复杂性也不断加大,为能精准的钻遇靶区矿体以实现地质目的,对钻孔轨迹控制的要求越来越高。雪峰弧构造带部分工作区地层倾角大、软硬交替频繁、地层破碎,实际施工中地层造斜情况严重,随着孔深增加导致终孔轨迹与靶区矿体偏差较大,影响矿产资源勘查的精度和质量。通过对该工作区地层造斜情况的深入分析,在ZK1001钻孔绳索取心钻进施工中采用初级定向孔技术和满眼钻具工艺,大幅度提高了钻孔孔身质量,较好地实现钻孔轨迹控制。并通过试验不同的岩心钻具组合,提出了满眼钻具组合的优化意见和建议,为工作区岩心钻孔轨迹控制提供技术参考。

KXT-CG-1型超高温钻孔轨迹测量仪的应用研究

KXT-CG-1型超高温钻孔轨迹测量仪在北京、云南、黑龙江、青海等地区地热井、科学钻探井等的应用解决了高温环境钻探施工轨迹测量问题,形成了超高温钻孔轨迹野外测量解决方案和工艺规程。该仪器在满足测斜的基础上增加了井温的测量,适用于高温地热井、干热岩钻探等高温环境下的测温需求,在地表模拟270℃条件下可以连续工作4 h,这对于高温环境下的钻孔轨迹测量是有力的技术支撑。本文通过对比分析不同钻井现场的试验测量数据,可知KXT-CG-1型超高温钻孔轨迹测量仪具有集成度高、技术先进、测量精度高、辅助器具少以及结构轻便的特征,其中顶角测量精度0.15°,方位角测量精度1.5°。

矿井瓦斯抽采钻孔偏移特性研究

为避免井下瓦斯抽采钻孔发生轨迹偏移,出现瓦斯抽采盲区,产生瓦斯抽采空白带,首先以山西阳泉新景煤矿15121底抽巷、15124低位巷、15124回风巷为工程背景,测试穿层钻孔和顺层钻孔的偏移情况;然后利用均角全距法计算钻孔三维轨迹数值,并结合煤层赋存地质信息,绘制钻孔三维轨迹与煤岩三维层位关系可视化图,分析影响钻孔偏移的因素和拟合数据,并得出钻孔偏移特性。研究表明:穿层钻孔主要在细砂岩层开始偏移,且均在煤层段偏移变大,煤层段最大偏移量为0.52 m;顺层钻孔开孔倾角相近时,孔深越深终孔垂直偏差越大,40 m孔深平均垂直偏移量为1.37 m;小角度钻孔受重力影响较大,轨迹易发生偏移,大角度钻孔在垂直方向上向上或向下偏移,偏移量比小角度钻孔偏移量小;在水平方向上,底抽巷、低位巷、回风巷布孔间距分别缩短0.68、0.28、0.54 m。

可调节间距式育苗类穴播种植机械设计

针对需要育苗栽种的农业穴播种植机械存在的体积大、不稳定等问题,研究并设计了一款可调节间距式穴播种植机械,以较好地避免现有育苗类穴播农作物种类较多时自动化程度低的局限性,为农户提供一种小型方便的种植机械设备。首先,介绍了该机械的原理和结构,其主要包括驱动模块、钻孔模块和种苗储藏运输模块,满足动力和种植需要;其次,明确了该种植机械电机的参数,控制系统可以实现正常行进、种植行间距调节、轮胎间距调节、远程控制等功能;最后,根据以上设计要求制作了可调节间距式育苗类穴播种植机械实验样机,并对样机的功能和性能进行了测试,对实验样机的种植参数进行了验证。研究结果表明:该穴播种植机械设计有育苗杯储存盘及运输机构,可种植需要使用育苗杯进行移栽的种苗作物;该机械种植间距可调节,解决了苗类适应性问题;其最大种植深度为110 mm,最大行距为1 000 mm,满载速度为39 km/h,双钻头最大种植数量为1 500株/h。该种植机械降低了种植成本,提高了种植效率,为现代农业机械化发展提供了借鉴与参考。

青龙煤矿底板定向钻孔施工分析

针对贵州青龙煤矿低透气性煤层,在21605底抽巷设计底板穿层定向钻孔,进行16#煤层治理瓦斯。首先,根据钻遇地层情况,确定定向钻孔在底板的开孔层位,然后通过分析在施工定向钻孔中出现的问题,对定向钻孔的最初设计进行优化,确保定向钻孔施工顺利,进入目标煤层,并在目标煤层中得到有效延伸,从而进行瓦斯抽采。通过本次施工可知,只有定向钻孔在目标煤层中有效延伸,才可减少抽采盲区,以达到瓦斯治理的效果,为煤矿安全掘进提供保障。

苏75区块小井眼钻完井技术

随着新环保法的实施,苏里格地区钻井全面实施“泥浆不落地”技术,而小井眼钻井技术是减少钻井液的用量、减少废弃物、降低入井钢材费用和减少固井成本的有效途径。针对苏里格气田小井眼水平井钻进过程中的岩石可钻性差、造斜点选择难度大、水平段轨迹复杂、地质复杂造成的井下安全等问题,开展了井身结构优化、小井眼轨迹优化与控制、钻头优选及水力参数优化、钻井液体系优选及性能参数优化研究。结论认为:①在加强安全钻井配套措施的基础上,优化后的井身结构更具经济性及合理性;②低固相钻井液体系抗温稳定性强,具有良好的抑制岩心分散的能力,能够有效防止黏附卡钻的发生,且成本低、封堵效果较好;③针对各个地层岩性特征优选的高效PDC钻头,优化水力参数性能,能够有效提高机械钻速,确保砂体钻遇率达到95%以上。

神东矿区长距离定向钻探技术研究

基于神东矿区井下长距离定向钻机精准探测施工实践,充分发挥长距离定向钻机具备的探测精度高、探测距离远、可以随时灵活调整钻头方位的特点,以掘进工作面先探后掘超前探测施工、远距离疏放上覆采空区积水施工以及断层构造准确探测施工为工程实例,研究了长距离定向探测钻孔的轨迹设计方法和施工工艺,并通过对各种钻孔施工工艺及工程经验进行总结,分析研究了探测过程中相关的判定标准,得出了以钻孔孔口返水量、返水颜色、返渣沉淀物特征、孔口气体成分含量和钻进阻力为主的钻探成果判定因素指标,形成了长距离定向探测施工的科学判定依据。

井身轨迹优化控制技术在四川页岩气开发中的应用

四川威远区块地质条件复杂,各次开钻均存在不同的施工难点。随着该区块进入整体开发阶段,钻井提速迫在眉睫。基于大量钻井实践,针对不同开次提出了井眼轨迹控制、钻具组合和参数优化、靶前精准着陆、顺层复合钻进等技术,解决了钻井难题,对于该区块后续施工实现钻井提速具有重要意义。

基于数码电子雷管的准楔形复式掏槽爆破试验研究

针对目前掏槽爆破中爆破效果不够理想、单循环时间较长等问题,于顾北矿北-1煤顶板轨道上山第三中部车场进行爆破试验,对原始爆破方案进行改进,并优化爆破参数。首次在井下岩巷掘进中引入数码电子雷管,用数码电子雷管代替煤矿许用普通电子雷管,增加爆破段别。根据岩石巷道现场情况,利用数码电子雷管能够任意设置爆破段别延期时间的优点,设计了2种准楔形复式掏槽爆破新方案。将3种方案的爆破效果进行了对比,发现炮孔利用率提高至96.1%,单循环进尺增加到1.78 m,在原方案的基础上提升了12.8%。结果表明:数码电子雷管的可靠性较高,并初步确定了炮孔利用率最高时的爆破段别延期时间。岩巷掘进中使用数码电子雷管,能够使爆破过程可控,除了掏槽孔外的其他炮孔有充分的爆破空间,增加单循环进尺,减少单循环时间,提升巷道成型质量,提高工作效率,具有良好的经济社会效益。

中国海洋石油大位移井钻井技术现状及展望

大位移井是海洋油气资源开发的重要方式,可以减少生产平台的建造以及实施油气滚动勘探开发,近年来中国海洋石油大位移井钻井技术有了新发展。阐述了大位移井井眼轨道优化设计与定量评价、钻井液与含油岩屑处理、井眼高效净化与监测方法、降摩减扭安全钻井、套管高效下入等技术研究现状,总结了拟悬链线轨道设计、海上岩屑深度固控处理、井眼清洁监测方法、降摩减扭工具、管柱下入辅助工具等技术进展。在此基础上,对未来大位移井面临的需求和挑战进行了展望,指出应持续加大大位移井裸眼延伸能力、水力延伸能力、机械延伸能力的科技创新研究,进一步满足各海域边际油气田开发、老油田二次调整对大位移井技术的更高需求。

用于工程勘察的水平定向钻探技术探讨

在工程勘察中采用水平定向钻探技术,可以高效地解决一些垂直钻孔无法解决的问题。论文概述了水平定向钻探技术在非开挖铺设管线、油气钻井、地质勘探等领域的技术现状,认为在工程勘察领域的应用前景广阔。分析了应用水平定向钻探进行工程勘察在适用能力、勘察速度、勘察精度等方面具有的优势,提出水平定向钻探适用于深埋隧道等水平线状工程、既有建筑加固工程、考古发掘探测等领域的勘察。最后对应用于工程勘察的水平定向钻探技术需要研发的重点方向提出了建议,包括超长孔钻进技术、轨迹控制技术、连续取心技术、综合测试技术等。

煤矿超前探放水硬岩定向长钻孔精准高效施工技术

近水平定向钻进技术孔底空间参数采用BP神经网络实现了精准预测;通过极等间距网与笛卡尔坐标进行实钻轨迹成图,呈现实钻轨迹与设计轨迹随孔深的偏差分布和偏差量;采用加装水力振荡器和水力辅助加压器,通过改变振动形式、增加孔底辅助加压的形式,缓解孔底托压;通过定向长钻孔孔内局部注浆装置及配套机具和复合钻进技术,缩短辅助作业时间,形成了轨迹精准预测孔与评价、减阻辅助加压、复合钻进与局部注浆技术等硬岩定向钻精准高效探放水施工技术,并在新安煤矿底板奥灰水探测中进行了应用。应用实践表明,硬岩定向钻精准高效探放水施工技术能够满足硬质岩层高效探放水定向钻孔施工需求。

“以孔代巷”在石炭系特厚煤层瓦斯治理中的应用

为了探索高位定向大直径钻孔代替高抽巷在大同区域治理瓦斯的可能性,同时针对永定庄矿特厚石炭系煤层综放开采过程中,低位顶板抽放巷道治理采空区、上隅角瓦斯,存在工程量大、施工周期长、严重制约工作面正常采掘衔接的问题,以永定庄矿3-5#层8102工作面为试验工作面,通过对覆岩层规律的研究,给出了“以孔代巷”实施方案,运用KA-NC-1智能钻孔轨迹校验仪精准控制钻孔施工轨迹至预定位置,管道多参数测定仪对单孔和钻场的抽放效果进行了监测收集、记录,人工取样化验、KJ73监测监控等多种手段对工作面回采期间多位置的瓦斯情况进行了分析。结果表明,高位定向大直径钻孔抽放系统,能有效缩短瓦斯治理周期,解决采掘接替紧张的局面,提高煤炭资源的采出率,为大同矿区、石炭系特厚煤层开采瓦斯治理提供了新思路,也为“以孔代巷”技术的推广起到示范作用。

安场页岩气井眼轨道优化与地质导向技术

随着安场向斜页岩气井开发的深入,对水平井组的井眼轨迹控制技术、井间井眼轨迹的防碰绕障、防碰分析、定向仪器工具的优选及地质导向技术均提出了更高的要求。为此,针对这些问题,从井眼轨迹控制技术方法、防碰绕障分析的方法、井眼轨迹控制技术和地质导向技术入手开展分析研究,形成了相关技术优化,为安场向斜页岩气井开发提供支撑。

KA-NC-1型智能瓦斯钻孔校检仪在桑树坪煤矿的应用

瓦斯抽采钻孔施工过程中因煤岩体强度特性导致轨迹偏移,进而致使钻孔失效。为解决这一问题,以桑树坪煤矿的地质条件为背景,分析现有随钻测量仪的优劣势,联合贵州矿安能创科技有限公司共同研发KA-NC-1型智能瓦斯钻孔校检仪,并应用于桑树坪煤矿。应用结果表明,KANC-1型智能瓦斯钻孔校检仪测得的5个试验孔轨迹结果均正常,精度高,可靠性强。测得桑树坪煤矿钻孔施工过程钻轨平均偏移量较大,约为0.41 m,而终孔位置在偏移方向上有着明显规律性,终孔点位的偏移方向集中为左偏与上偏,该仪器能准确测定瓦斯抽采钻孔轨迹,加快瓦斯抽采效果达标进程。

多工艺钻进技术在垂直充填钻孔中的应用

在本溪思山岭铁矿垂直充填钻孔施工过程中,由于地层岩石致密、岩石可钻性低、研磨性高、破碎困难,如使用常规牙轮普钻钻进工艺不仅机械转速低,钻头寿命短,而且还无法保障充填钻孔的井身轨迹和质量,从而影响充填管下放及安装。文章介绍了思山岭铁矿垂直充填钻孔的钻进技术,采用空气潜孔锤钻进、常规牙轮正循环回转钻进和牙轮复合钻进配合HLMWD无线随钻测斜仪进行作业,牙轮扩孔方式完钻。通过优化钻具组合、调整钻进参数,井身轨迹得到了良好的控制,最大井斜、井底水平位移、最大全角变化率、井底闭合方位均符合井身质量要求,在确保井身轨迹相对平滑的前提下精准入巷中靶。

超短半径水平井钻井轨迹优化设计及应用

超短半径水平井钻井技术是实现低产、低效井治理改造的有效措施。根据油藏适用性和工程可实施性,基于柔性钻具特性,对超短半径水平井井眼轨迹进行设计优化,开发了一套选井选层技术,实现了油藏与工程的结合,可以以较低的造斜率实现造斜着陆的角度,从而降低了摩阻扭矩和进一步提高水平段钻进长度。通过对柔性钻具进行优化设计,确定柔性钻具单节长度为0.15 m、最大弯转角度4.5°,与井眼间隙达19 mm(钻头直径为152 mm),确保了柔性钻具在井眼中的姿态稳定,减少了与井眼的摩擦。现场应用效果表明,该技术可实现井眼曲率半径3.6 m、孔眼直径152 mm、水平段长60 m,作业完成后,产能测试显示,该井从作业前的16.7 m^(3)/d增长至95.1m^(3)/d,比作业前产量提高了5.7倍,实现了经济高效开发。

长庆小井眼丛式井钻井技术

长庆油田自 1998年至 2 0 0 0年进行了小井眼定向井、丛式井钻井技术研究 ,形成了一套完善的工艺技术。针对小井眼定向井特殊工艺及长庆油田地层、油藏特征 ,分析了长庆小井眼定向井的井身结构和井身剖面 ,给出了适合长庆小井眼定向井钻井的设备、工具配套 ,重点分析了长庆小井眼定向井井眼轨迹控制技术、底部钻具组合力学特性对井斜和方位的影响及小井眼定向井钻头的合理选择 ,并且对最佳参数配合进行了分析 ,形成了长庆小井眼定向井、丛式井轨迹有效控制的成套技术。小井眼丛式井能够达到降低浅油层钻井成本的目的 。

邻井间最近距离扫描的快速算法

在钻井轨道设计、井间防碰计算、实钻轨迹监控等问题中,邻井之间的最近距离计算有很重要的意义。目前最近距离扫描算法使用迭代法来计算最近距离点,计算量较大,迭代算法的收敛性对扫描算法的整体性能有较大的影响。推导了点到线段和圆弧最近距离点的解析计算公式,使用该公式替换常规扫描算法中的迭代计算过程,得到了一个快速扫描算法,该算法的总计算量一般比常规算法低一个数量级,并且有非常好的收敛性能。该快速扫描算法只适用于井段曲线为直线段和圆弧的情形。