高应力松软突出煤层定向长钻孔水力冲孔技术研究

为解决松软突出煤层高应力区瓦斯动力灾害问题,以象山矿5#煤21511工作面为研究对象,采用数值模拟、现场考察方法分析了定向长钻孔水力冲孔前后及不同冲孔出煤量的煤体应力变化规律、塑性损伤发育特征和现场实际瓦斯抽采效果。结果表明:冲孔技术显著影响了周围煤体地应力分布,煤体卸压范围和塑性破坏范围大幅提升;冲孔出煤量与钻孔卸压区域半径、塑性破坏区域直径呈正相关关系;冲孔长钻孔单孔抽采量较普通长钻孔提升了23.5%,有效抽采半径平均提高了近12.3%。定向长钻孔水力冲孔技术不仅可远距离治理瓦斯,而且显著提升了钻孔抽采效果,具有技术可行性。

超长定向钻注装备关键技术分析及发展趋势

定向钻技术起源于石油钻井工业,经多年发展已拓展至隧道工程地质勘察及灾害处置、煤矿底板含水层改造、蓄能电站抽水通道施工、市政管道铺设等多个领域。地面注浆技术结合定向钻长距离精准穿越的优势,可实现地下工程不良地质高效预加固与灾害安全处置,具有广阔的应用前景。系统综述了定向钻注装备技术的发展历程、研究现状和待突破关键技术。首先,介绍了定向钻与地面注浆技术的发展历程;其次从重大科研项目、学术论文、授权专利以及工程实践等方面进行了分析与总结。结果表明:我国现阶段定向钻注技术总体已达到自主化、实用化的国际先进水平,但在千米级长距离快速钻进、复杂地质条件精准导向、地下工程精准注浆处置等核心技术方面仍存在“卡脖子”难题。面向战略性重大工程建设需求,提出了超长距离定向钻注一体化装备“预报、钻进、注浆、检测”四大功能模块,围绕随钻感知预报、快速钻进与卡钻预测、精准导向技术、远距离凝胶可控注浆材料、稳压控制分段注浆工艺、随钻检测系统六方面,开展了分析与讨论,可为我国定向钻注一体化装备技术发展和地下工程灾害防控提供参考。

新型储层钻井完井一体化工作液设计及性能评价

钻井完井一体化工作液是对海洋油气传统裸眼钻井完井液技术的发展,该体系基于D90经验规则与膜屏蔽原理,引入低剪切速率黏度设计,通过暂堵剂的镶嵌、成膜作用在储层孔隙入口构造单向屏蔽环,不仅达到储层保护效果,还可直接返排,从而简化海洋钻井完井工序。阐述了钻井完井一体化工作液的设计思路,检测了关键组分微观结构及体系基本性能,并综合评价了体系储层保护效果。实验结果表明,钻井完井一体化工作液具有刚性和柔性2类暂堵剂粒子,可协同封堵孔隙入口,促进单向屏蔽环形成,其中刚性镶嵌粒子形貌不规则,中值粒径为9.5μm,大于孔隙尺寸;而柔性成膜粒子呈规则球形,平均粒径为25.4μm,粒径分布窄,有利于粒间填充及形变聚结。体系在5~130℃内具有良好流变性,其低剪切速率黏度平均值为30802±1892 mPa·s,满足直接返排解堵设计要求;体系展示了良好的润滑性、防塌性及抗海水、抗岩屑侵污性,且单向封堵能力强,直接返排的渗透率恢复效果好。现场应用证明,新型钻井完井一体化工作液不仅能确保储层钻井过程顺利,而且满足了直接返排解堵要求,达到了简化完井工艺的目的。

井眼轨道模型中的数值积分计算

为了提高钻井设计软件中所使用定积分的计算速度,从井眼轨道模型的基本公式出发,经过积分参数变换,将恒工具面法北东坐标定积分中的被积函数需要7次三角函数和1次对数函数的运算减少为3次三角函数和1次对数函数的运算,将空间圆弧法水平投影长度定积分的被积函数中的三角函数运算简化掉,从而提高定积分的计算速度;使用变步长Simpson数值积分公式,计算恒工具面法北东坐标定积分和空间圆弧法水平投影长度定积分,可将计算精度控制到任意精度。算例计算表明,本文算法除了提高了计算速度,计算精度还与公开数据完全相同。本文给出的算法是对井眼轨道计算的进一步改进和完善,可应用于钻井软件开发中。

定向钻冲一体化成孔技术研究

水力冲孔增透是煤矿瓦斯治理的一种重要技术手段,为了解决中深孔水力冲孔施工效率低、存在冲孔盲区等问题,采用定向钻冲一体化成孔技术一次性完成定向钻孔和冲孔施工,以实现定点水力冲孔消突作业。分析了有线定向钻冲和无线定向钻冲一体化钻具的优劣势,阐述了其钻孔工艺及工作参数,并通过现场施工验证了采用定向钻冲一体化技术的成孔效果。

情报整编流程综合演练的导调原则与方案想定实现

情报整编流程综合演练是专业教学改革的成功探索。在综合演练中,导调原则和具体方案想定是综合演练实践教学成功的核心因素。基于此,该文从情报整编综合演练流程出发,对导调原则、方案想定指导思想、演练内容设计及演练方式方法等内容进行深入研究,为军队院校培养面向部队、面向战场的高素质实战型人才提供参考和应用实践。

我国水力冲孔卸压增透技术研究进展

随着科技日新月异的变化,高瓦斯低渗透煤层提高抽采效率的有效措施之一——水力冲孔技术飞速发展,但也遇到了前所未有的挑战。本文简要回顾了水力冲孔技术的发展历程,系统介绍了钻-冲一体化、水力压裂与冲孔联合增透、水力冲孔与预裂爆破联合增透等新型技术的技术原理及现场应用情况,总结分析了该领域存在的关键问题,并对下一步研究方向进行了初步探讨。本文认为,多场耦合实验、影响半径测定、钻-冲-割一体化推广以及联合增透应是未来研究与探索的重点与难点。

提高定向井第二界面胶结质量的钻固一体化技术

定向井由于其井眼轨迹复杂、套管不易居中,导致固井顶替效率低、泥饼清除困难。而顶替不干净的钻井液和未清除的井壁泥饼与水泥浆不相溶是固井第二界面胶结质量差的主要原因。钻固一体化技术的实质是在钻井液中引入一种可固化的潜活性胶凝材料,在井壁形成可固化的泥饼,固井时通过补充潜活性材料和加入激活剂可将其转换做为固井液,有效解决了钻井液与固井液不相溶的难题。该技术在两口定向井成功应用,有效提高了油层段的第二界面胶结质量,有效防止了各种流体层间窜流的可能性。

煤矿瓦斯地质起拔钻探工艺技术

在煤矿瓦斯地质钻探中,仅从加压钻进上来解决钻深和孔径的问题是不够的,要从非平衡钻探工艺理论基础来研究瓦斯地质起拔钻探工艺,通过系统地研究孔内各类事故、抗拉钻杆、正反向一体化钻头等问题,构建出新的钻探工艺体系。为了更好地实现大孔径、中深孔的钻进完钻系统,根据多年的研究和实践经验,论述了煤矿瓦斯地质起拔钻探工艺,并且在部分煤矿成功应用。

产品/维修服务集成设计模型

针对传统的产品与服务设计的理论和方法的不足,提出了产品/维修服务集成设计的理念,构建了功能域-结构域-服务域及其映射关系。在功能域中提出了功能稳定性的概念,结构域中以产品状态特征参数分析评估产品状态,服务域中以服务元为底层单元来描述服务方案。基于公理化设计理论和故障树分析的方法,实现了功能域到结构域和结构域到服务域的映射。相应的设计结果构成了产品/维修服务的集成方案。最后,以典型工程机械产品水平定向钻机为例,验证了该模型的可行性和有效性。

新型直驱式顶部驱动钻井装置

为解决顶驱因故障停机时间长而带来的系列问题,研制了新型直驱式顶部驱动钻井装置,并形成了DQ225DBZ、DQ450DBZ、DQ675DBZ和DQ900DBZ系列型号的直驱式顶驱,可达到4 000～12 000 m的钻井作业深度。该顶驱主要由动力水龙头和管子处理器组成,采用大功率交流变频电动机驱动,无级变速控制,多功能人机界面操作;提升系统采用双载荷通道隔离设计,中心管主轴设计有特殊组合轴承,可承受钩载,同时也具备抗钻柱纵向振动功能。DQ2250DBZ顶驱在国外应用13口井,经受了-30℃严寒考验,最大连续钻井扭矩达到了35 kN·m,创下日钻进1 016 m的记录。DQ450DBZ顶驱在国内川东70563钻井队现场作业,最大连续钻井扭矩28 kN·m,上卸扣扭矩30 kN·m,水平井造斜段始为4 593 m,造斜88°,总进尺达6 500 m。

煤层气分支水平井与定向井连通钻井技术

国内外较为先进的煤层气井布置方式多为分支连通井,通常采用水平井与直井连通后再钻分支井的开采方式。随着煤层气勘探开发的不断深入,分布在山区、丘陵等交通不便的区块日渐表现出井位布置严重受限、道路井场修建费用成倍增长、井位分散、零星排采管理困难的现象。为此通过研究将煤层气排采井由直井改为定向井,在很大程度上解决了井位布置受限问题,降低了道路井场修建成本,实现了丛式井的集中排采管理。以ZY-H4-LS井组为例,论述了将分支井和定向井一体化设计、一体化施工来成功实现分支水平井与定向井连通的关键技术及解决方法,为煤层气开发提供了新思路。

大口径瓦斯地质孔钻探技术

运用非平衡钻探工艺理论,对煤矿瓦斯地层进行大口径钻孔的钻探,使目标层富集的高压瓦斯经抽放后得到释压,确保煤矿安全生产。在针对小构造带形成的角砾岩、松散煤层、不稳定地层等瓦斯地质条件下,采用中压风作为冲洗介质进行钻探中所存在的问题,重新设计了新型的钻具级配、正反向一体化钻头等,并且对风介质的排渣机理进行了阐述和分析。同时,就实践中遇到的问题和解决方法进行了总结。

直接法与高级汉语教学的模式

对外汉语教学一般分为初中高三个阶段,学生到了高级阶段后,国内的大多数高校在课程设置、教学方法、班级安排等诸多方面与初中级并没有太大的不同,也没有体现出高级阶段的差异性.根据目前国内高级汉语教学的现状,可以参考直接法的一些教学原则,以综合训练代替分技能训练、课堂教学以操练、讨论为主、班级安排上实行大小班配合的方式、将教师定位为"操练员"和"主持人".这些教学建议,旨在落实以"学生为中心,教师为主导"和"精讲多练"的原则,其目的是使学生的各项技能均衡地得到提高.

冲击地压矿井水射流联合水力压裂宽煤柱卸压技术研究

针对冲击地压矿井宽煤柱会积聚大量弹性能从而容易引起地压灾害事故的问题,基于理论分析和现场试验,对葫芦素煤矿21103工作面区段煤柱进行了"钻-切-压"一体化卸压技术研究,通过布置钻孔进行射流切缝和压裂对区段煤柱弱化卸压,增大了区段煤柱内塑性区宽度,减少了弹性能量积聚,同时为减少煤柱卸压对巷道支护产生的负面影响,在21103工作面临空回风巷进行了定向水力压裂切顶,减少了侧向采空区悬露顶板向区段煤柱上的应力传递。"钻-切-压"一体化卸压技术与定向水力压裂切顶技术的联合应用,在21103工作面临空回风巷内取得了良好的实践效果,解决了区段煤柱内塑性区宽度增加同时对巷道支护不利这一矛盾。

钻芯法在冲孔灌注桩成桩质量检测中的应用

结合工程实践阐述了钻芯法在检测嵌岩冲孔灌注桩时需注意的事项。工程实践表明,钻芯法与低应变和高应变动测技术在对复杂地质条件下的桩基和问题桩检测中互为补充,能更准确地揭露桩基所存在的缺陷,避免采用动测技术时,由于桩基工程隐蔽性这一特点带来的误判,减少工程隐患。

具有主动加压钻进功能钻机的技术发展

主动加压钻机能够为钻具提供足够的下压力,使钻机钻进速度更快。除此之外,主动加压钻机还能够有效地增强水平井水平段的钻进能力,增强钻机钻水平井和斜井的能力。介绍了分离式、液压缸间接传动型、液压缸直接传动型及齿轮齿条传动型主动加压钻机的结构原理及性能特点。在介绍国内外主动加压钻机发展现状的基础上,指出了主动加压钻机的关键技术和发展方向,即一体式结构是主动加压钻机未来的发展方向。

3000m自动化钻机控制系统开发与应用

为了在3 000 m及以下小型陆地钻机上使用自动化控制系统,在简要论述在3 000 m钻机上实现集成控制技术存在难点的基础上,概述了集成控制方案,开发设计了3 000 m自动化钻机控制系统,分析了3 000 m自动化钻机控制系统的关键技术及创新点,即全直驱设备控制系统、防碰防震和安全互锁技术、无线通信技术、远程诊断系统和带诊断功能的人机交互技术。现场应用结果表明:3 000 m自动化钻机的自动化程度高,模块化结构强,人机界面操作方便。全直驱设备在现场的首次应用对今后直驱控制系统的进步具有指导意义。

四川盆地页岩油水平井“测定导”一体化技术应用

四川盆地侏罗系页岩油气埋藏浅、保存条件好、地层压力系数高、发育层系多,具备立体勘探优势。大安寨段和凉高山组主要为特低孔隙度、特低渗透率致密储层,常规手段难以实现经济有效开发。为了提高页岩油优质储层钻遇率,有效降低施工风险,开展了“测定导”一体化技术创新与实践。以LA1导眼井岩心、岩屑资料为基础,综合分析四川盆地中部大安寨段页岩储层中矿物组分含量及孔隙度、TOC、渗透率等物性参数,确定页岩油水平井地质与工程甜点。通过井震结合、精细地质建模,探索优质页岩储层展布规律,优选水平井目标箱体,优化随钻地质导向工具及钻具组合方案。利用水平井轨迹优化设计与控制技术,结合地质模型与随钻自然伽马数据,动态实时跟踪与钻井轨迹调整,页岩油水平井优质井身质量和箱体钻遇率获得有效提高,并为压裂分段分簇奠定良好基础。技术应用后,四川盆地大安寨段页岩突破了出油关。

定向钻机刹车优先集成阀块的设计与试验

煤矿井下全液压定向钻机在定向钻进时,普遍采用液压锁紧机构(俗称刹车)抱紧动力头输入轴的制动方式,动力头的旋转和刹车由独立的手柄控制,当司钻人员出现误操作时,刹车和旋转功能将会同时动作,导致刹车卡瓦的加速磨损或提前损坏,最终降低刹车组件的使用寿命和可靠性。对钻机刹车液压系统进行了分析,采用液压螺纹插装阀设计了一种逻辑控制集成阀块,使刹车手柄的动作权限高于旋转手柄,并通过现场测试验证了刹车优先阀块的功能性与可靠性。试验结果表明,设计方案能够有效避免操作失误造成的误动作,提高了钻机操作的安全性与可靠性。