西部干旱地区节水钻探的新思路及其配套技术

钻探过程需要消耗大量的地表水。为解决干旱地区工程型缺水的问题,提出了基于孔内地层水局部循环的节水钻探新思路;论述了以脉动器和潜水柱塞泵为主的节水钻探关键技术及其结构设计和参数设计;研讨了开发配套技术的必要性,提出了解决管线刚度和气泡问题、提高吸水效率、对反向行程水击的补偿等6项配套技术。中国属于严重缺水国家,利用地层水实现孔内局部循环钻进是经济、环保的好方法,生产试验表明借助中俄合作开发的节水钻探新思路,达到了既节水5-20倍,又不扰动地层,还能提高钻探效率的目的。

一种节水钻探新技术的机理与试验研究

中国水资源严重缺乏，缺水正逐步成为制约干旱地区正常钻探的矛盾。节水钻探技术是缓解“工程型”水资源短缺，提高钻探效率的有效技术手段。本文介绍了一种基于孔内地层水局部循环的节水钻探新技术及工作机理，对节水钻具进行了大量室内外实钻实验研究，得出影响其工作性能的主要因素，并对其节水和提高钻速的效果进行了测试。研究表明：混入高压管线中的空气对节水钻探新技术的性能影响很大，应设计排气装置及时排出高压管线中的空气；节水钻探新技术适合钻进岩粉相对较少的中硬一硬地层，且宜采用大水口钻头；与传统工艺相比，节水钻探新技术能够节约地表水90％以上，同时可提高钻速10％～15％，显著降低钻探成本。

节水型液动冲击器及风动钢球冲击器研究

中国许多地区严重缺水的现状及国家地质大调查战略的实施,使得如何快速、高效钻进干旱缺水地区大量遇到的软-中硬岩层成为当务之急。从分析干旱缺水地区节水型冲击器的设计思路出发,对两种新型节水冲击器——风动钢球冲击器和液动冲击器的结构设计、工作原理进行了研究。结果表明,这两种新型节水冲击器的应用不仅能够大量节约钻探过程中的用水量,而且能够大幅度提高钻探效率,在干旱缺水地区具有广泛推广应用前景。

提高复杂地层取心质量的新型钻具

地质勘探钻进的主要任务是可靠准确地获取有代表性的地层岩芯样品,然而,在复杂地层中,现有的钻探方法很难获得有代表性的高质量岩芯样品。本文介绍了一种双管强制取芯新型钻具,论述了其工作机理,对其关键机构的设计进行了分析探讨,并归纳出新型钻具的主要技术特征,生产试验表明,该新型钻具能够显著提高复杂地层的取芯质量,应用前景广泛。

节水钻探新技术及其改型应用

传统的钻进工艺需要消耗大量的地表水，而干旱缺水地区钻探又经常会遇到缺水问题。针对这一问题，基于孔内地层水局部循环节水思维，研制了脉动器替代地表钻探泵的传统出水阀，利用地表钻探泵缸体中的水经过脉动器后形成水力脉冲驱动孔内潜水泵工作，使孔内地层水实现孔内局部循环完成正常钻进，可节水4／5-19／20。其潜水泵改型为液动冲击器、潜水泵改型成潜孔扬水泵、潜水泵改型成锤击打入式取样器，可实现孔底回转冲击钻进、抽取地下水满足缺水地区及时补充泥浆池供水的需要、在不扰动地层的情况下取得原状土。该节水钻探新技术在钻进过程中基本不消耗地表水，且不扰动地层，并能显著提高机械钻速，在干旱缺水地区具有广阔的应用前景。