煤层气L型水平井钻井工艺在山西郑庄区块应用与研究

煤层气L型水平井能够最大限度的沟通煤层微裂隙和裂隙系统,增加井眼在煤层中的波及面积和泄气面积,较定向井能大幅提高单井煤层气产量。在煤层气L型水平井钻井过程中,涉及钻井工艺较繁琐,通过优化井深结构、控制井眼轨迹、合理钻具组合、改进泥浆性能、提升钻井技术等方法,可有效提高了钻进效率,缩短钻进周期,提高工作效率和经济效益。2022年,通过TSJ-3000水源钻机在沁水盆地郑庄区块煤层气L型水平井钻探实际应用,以钻井周期20.1d,完井井深2033.94m,钻机月速2991.67m,创造了华北油田煤层气该区块同类型井钻井周期和钻机月速的双记录。

机械水源钻机自动化升级的研究及应用

传统水源钻机的加压送钻等操作受到操作者经验的影响较大,工作环境和安全条件也较差。为更好地满足中深层地热井施工的需求,对现有一台TSJ-3000型水源钻机进行了自动化升级改造。增加了司钻房;运用伺服控制系统,实现触感式摇杆提钻下钻功能和自动恒压送钻功能;采用自动传感式换挡模组,在司钻房内实现快速换挡、变速,使司钻房远离钻机转盘;采用工控屏触摸方式集成现场主要电柜控制器;实现了自动化和手动操作两个独立的操作系统。现场试验和应用表明,自动化升级后钻机运转参数能够实时监控和集中显示,为判断、预防井内事故提供科学依据;能满足3000 m水源钻机钻具悬重800 kN条件下的提、下钻工况需求,钻进效率比改造前提高了61%;降低了劳动强度,改善了操作环境。本项目顺应了钻探设备自动化、数字化、智能化发展趋势,具有良好的应用前景。

TSJ-3000型水源钻机在煤层气L型井施工的改进应用

L型水平井是煤层气开发的主力井型,目前国内煤层气L型水平井施工设备均为标准石油钻机,但石油钻机设备配置和安迁移运成本较高。而水源钻机购置成本低,且很多地勘单位原来都配备有水源钻机。为此,本文在研究总结常规水源钻机、石油钻机的设备原理、主要参数、差别特点的基础上,对TSJ-3000型水源钻机进行了4项改进设计,以达到标准石油钻机性能。同时,结合煤层气水平井地质条件、作业环境、施工工艺等特点,对改进TSJ-3000型水源钻机进行了4项提升设计,对随钻录井装置、液压大钳、潜水排污设备、气动绞车等进行改进,以满足煤层气L型水平井施工要求。应用改进TSJ-3000型水源钻机有效提高了钻完井工作效率和经济效益。

具有未知负载扰动的水井钻机电液伺服系统无模型自适应控制

针对电液伺服系统在水井钻机推进工况下存在的参数不确定以及未知负载扰动突变等非线性因素,提出了基于径向基(RBF)神经网络扰动观测器的无模型自适应控制方法.首先,通过改进的无模型自适应控制动态线性化方法,将被控系统线性化为与输入输出相关的增量形式,并将未知负载扰动合并到一个非线性项中;然后,设计了径向基神经网络扰动观测器对含有未知负载扰动的非线性项进行估计,作为对未知扰动的补偿;最后,设计了时变参数估计律,通过在线调整伪偏导数,给出了电液伺服系统的控制更新律.仿真结果表明,所设计的控制器能够对未知负载扰动突变进行补偿,并能确保跟踪误差有界收敛.

我国水井钻探装备的发展及应用

随着我国经济建设的进一步发展,水井钻机研制也呈快速发展的趋势,通过引进消化吸收国外先进的钻探设备与工艺,推动了我国水井钻机设备制造业水平的提高,缩小了与世界先进水平的差距。结合我国实情,全面论述了水井钻机的分类和使用特点、钻探新技术的推广应用情况,并对我国水井钻机发展进行了综合分析,提出了一些看法和设想。

干式浅井钻机的研制

根据部队给水工程的实际情况,研制了干式浅井钻机,介绍了其工作原理、结构特点和试用情况。

SPS-600型水井钻机研制及配套要点

介绍了SPS-600型散装水井钻机的主要技术参数,并对各主要参数进行了详细说明,同时介绍了研制过程中的配套要点。该钻机在实际施工中应用效果良好。

中国水文水井钻探技术及装备应用现状

论述了我国水文水井钻探技术在地下水资源(特别是深层地下水资源)开采与利用中的重要作用。针对水文水井钻探技术特点及在该领域的钻探技术水平,结合我国水文水井钻机发展应用现状,用实际应用事例进行分析,提出了我国水文水井钻探技术及装备应用的看法和建议。

JWR-II型车载水文水井钻机全液压顶驱动力头的研制

介绍了新一代水井钻机全液压顶驱式动力头的性能参数、结构特点、传动与控制方案,并从满足钻进工艺、保护钻杆接头螺纹、工作可靠性、操纵灵活性等方面介绍了该部件的设计思路及研制过程。

油水井封隔器试验台微机智能控制系统

本文介绍笔者研制的油水井封隔器试验台微机智能控制系统的结构组成、工艺流程、控制原理及软件设计。运行结果表明，该系统满足设计要求，并且在石油化工系统具有广泛的推广价值。

海上水源井简易维修装置研制

针对海洋石油生产平台水源井井深通常较小的特点,分析了水源井维修通常采用的常规海洋修井机装置及较少使用的大力举升器装置,指出两种方法的不足之处;最终依据水源井实际维修需求,研制出一种实用的简易装置,使水源井的维修工作经济而高效。

川西地区小眼井钻井技术实践

介绍了川西地区浅层天然气小眼井钻井设计与施工情况。分析了矿业钻机与水井钻机用于浅层天然气小眼钻井的可行性及局限性。探讨了小眼井井身结构、钻具组合、钻头选型、钻井参数等问题。通过与常规井眼对比，评价了小眼井钻井技术经济效益。

水井钻机和工程钻机的现状及展望

简要介绍了我国水井钻机和工程钻机现阶段的状况,并通过介绍国外顶驱液压动力头钻机、旋挖钻机的情况,提出水井钻机和工程钻机开发的建议。

国内水井钻机的现状及发展趋势

简要介绍了水文水井钻机的发展历史,以及我国现阶段水井钻机的概况及技术特点,通过与国外钻机的性能对比,分析了我国转盘式水井钻机在技术上与国外的差距,结合全液压动力头水井钻机的技术特点,提出了研制多功能全液压动力头水井钻机,可以大大缩短我国与国外在技术上的差距,这也是当前各国水井钻机的发展方向。

水源钻机在超深土层绳索取心钻进中的应用

山西省清徐县区域地质调查项目设计800、2000、3000 m科学钻探孔,以调查填补新生界底板埋深控制空白区,各孔钻入基岩30 m完钻。要求全孔取心,岩心采取率≮85%,岩心直径≮60 mm,采用塑料保护管采取原状岩样。针对超深软土层、各组地层特性及厚度未知、钻遇基岩完钻深度未知、大直径高保真全孔取心、项目价格远低于目前市场成本等难题,经过“水源钻机+大提钻取心+长裸眼孔段”实施800 m孔、“岩心钻机+绳索取心+套管固井”实施640 m参数对比孔,创新性使用“水源钻机+绳索取心+长裸眼孔段”工艺完成了2000 m孔的施工。该工艺岩心采取率达到93%,孔径和孔斜符合地质要求,为3000 m孔顺利施工打下了坚实的基础,为同类型项目提供了经验和借鉴。

南黄海地震监测台网CSDP-2孔扩孔改造技术

对南黄海大陆架科学钻探CSDP-2孔进行扩孔改造,开展海洋深部地震监测,是“一带一路”地震监测台网建设的重要组成部分。通过对CSDP-2孔扩孔改造所采用的钻探工艺进行总结,摸索出了一套适合海上深部钻探的工艺技术:在钻井平台上选用转盘水井钻机,做到设备模块化、便携化;随钻测斜仪定向钻进技术能有效节省钻孔单点测斜校对时间,提高钻孔施工质量;配制海水低固相聚合物冲洗液体系,有效解决钻孔水敏性泥岩吸水膨胀及分散造浆、破碎地层漏失、含气地层有害气体溢出等难题,避免了孔内事故的发生。研究结果为后续海洋深部钻探提供了技术支撑。

CYS-300型全液压地热水井钻机的研制

本文介绍了CYS-300型全液压地热水井钻机的性能参数、关键机械部件结构及液压系统的设计。钻机选用齿轮泵作为液压系统动力元件,配合液压多路阀实现对动力头双液压马达和给进油缸等执行元件液压油的合流,通过液控二速阀实现动力头双液压马达的串并联工作,输出4种转速和扭矩,在满足钻机性能参数设计要求的同时,简化液压系统的设计,减少液压系统能量损耗,降低维护和使用成本。钻机采用油缸三链条倍速机构实现动力头的给进提升,具有结构简单、性能可靠、抗冲击能力强、提升平稳等优点。现场工程施工应用表明:CYS-300型全液压地热水井钻机性能稳定可靠,工艺和复杂地层适用能力强,操作安全舒适,钻进效率高。

RPS3000型地热水井钻机的研制

本文简述了RPS3000型地热水井钻机的研制背景、结构特点、主要技术参数,以及应用情况。

我国气动潜孔锤钻进式水井钻机生产概况

气动潜孔锤钻进式水井钻机,因将潜孔冲击机构整合到钻机上,特别适用于在岩石地层中钻进深水井。本文对目前我国该类钻机主要生产企业作了汇总,可对用户选用水井钻机起到参考作用。

SPS-600型水井钻机变速箱齿轮噪音工艺分析

通过对SPS-600型水井钻机变速箱结构分析,从影响变速箱齿轮噪音的因素入手,详细阐述了齿轮、花键轴及箱体加工工艺控制要点,保证了加工精度,降低了变速箱齿轮噪音。