甘肃敦煌城区DR3地热探采结合孔成井工艺

介绍了甘肃敦煌市区DR3地热探采结合孔成井工艺。该孔成功地引进了遇水膨胀橡胶止水,止水效果可靠,简便。用钻进泥浆泵固井永久止水、有效控制孔斜等技术措施,对类似地热井施工具有一定的参考价值。     

遇水膨胀橡胶止水

遇水膨胀橡胶是由北京橡胶塑料一厂研制的作为止水材料的新产品。该橡胶在水中24h之内可膨胀2—3倍，且随着时间的延长可继续膨胀（速度减慢）。膨胀后的橡胶脱水（放置空气中）之后，还可缩小还原，重复使用。该橡胶具     

基于遇水膨胀橡胶的分层抽水管外止水新方法及其优化

分层抽水试验是水文地质勘探的重要技术内容。针对传统分层抽水管外止水方法效率低、可靠性及可控性差等难题,利用聚丙烯酸钠树脂的高吸水特性,开发了遇水膨胀橡胶,提出一种基于遇水膨胀橡胶的管外止水新方法,并采用响应面法对该新方法进行了优化研究。以吸水膨胀率为响应指标,通过Box-Behnken试验设计构建代理模型,探究不同工艺、工况参数及其交互作用对橡胶吸水膨胀性能的影响,达到优化工艺、预测工况的双重目的。结果表明:遇水膨胀橡胶的最佳工况和工艺参数组合为水溶液pH值7.0、吸水时间136 h、聚丙烯酸钠添加量61份、改性芳纶短纤维添加量4.5份。最后,研制了基于遇水膨胀橡胶的管外止水装置,经试验验证了所提方法的可行性,对地下水资源勘探利用具有工程应用价值。      

水文地质钻孔水泥造壁缩径止水法介绍

无论是抽水试验钻孔还是水文地质长期观测孔,都必须将抽水层段或观测段以上的含水层进行封闭隔离。隔离的方法很多,50年代主要采用多层套管隔离,套管用量大,施工复杂。60年代后改用胶圈止水。简化了钻孔结构,节约了大量管材,但操作麻烦,要加工一套止水工具,成本高,效果还没把握。遇孔径大、孔壁破碎时,胶圈压缩后不能达到止水目的;又如起拔套管时要将胶圈松开,在倒扣时,往往将止水接头倒开掉入孔内;或因胶圈压缩后的劲头很大,松不开,在起拔套管时胶圈掉入孔内,下钻具冲扫时,钻具被卡造成孔内事故。为此,我们改进了封闭止水的方法,采用同径钻进、超早强水泥造壁缩径止水法,通过10多个钻孔使用,效果良好。     

钻孔固管止水注灰器的应用

大直径(直径168～600mm)工程孔,不仅需要良好的止水效果,而且还需要对钻孔的套管进行有效固定。基于直接通过套管加压注灰技术的分析,开发研制成功了钻孔固管止水注灰器。该钻孔固管止水注灰器利用弹簧的无压释放特性,在注浆泵的作用下将上部水泥浆液压入钻杆,使之流入接头的注灰通道内,水泥浆液顶开锥形顶,弹簧被压缩;而当注浆泵不再工作、无压力作用时,锥形顶在弹簧的反作用下顶住灰浆通道,靠锥形顶的锥面封严灰浆通道,使灰浆不会反流到钻杆内。5.12大地震后发现,在同一地区,使用该技术的钻孔套管均未发生变形,其它套管则出了不同程度的变形,由此可见该技术的科学性和实用性。     

止水器的改进

以往在第四系地层止(抽)水往往采用异径托盘海带止水,效率低,成功率低,并经常发生卡、埋钻事故。我们改进的枣核形止水塞,克服了上述缺点。而且加工容易,使用方便,效果极佳。     

JL型止水剂的使用效果

本文主要介绍了JL型止水材料的制造,配方和在水源勘探中的应用效果,解决了孔斜、孔壁不规、岩石裂隙发育情况下的止水问题。生产实践证明,JL型止水材料具有良好的塑性、粘性、韧性、防腐、隔水、无污染、取材容易、成本低廉的特点,是一种性能优越的止水材料。      

四翼水压扩孔器

我队根据钻探施工某些特定工艺的要求,设计了一套扩孔工具。这种工具可以用于孔内某一孔段的扩孔工作。例如,水文孔抽水层段孔径的扩大;扩大止水孔段直径,增大止水孔段套管外环间隙,提高水泥止水效果。另外,它还可用于铣削孔内套管或岩心管严重受损的端部,为丝锥打捞创造条件。      

煤系地层裸孔钻进的体会

我公司从勘探金属矿转为煤田普查勘探工作。面对煤田钻进的三大技术关键（取心、护孔堵漏，封孔）开展了一系列试验、总结工作。使我们认识最深的是裸孔钻进工艺，现将我们的几点体会简述如下。一、必须不下或少下套管某煤盆的地层特点是：第四纪覆盖深，岩层软（由砂岩、细砂岩、凝灰岩、泥质粉砂岩、炭质泥岩组成）具有胶结性差、遇水膨胀、裂隙发育等特点。在施工中出现孔壁水化，坍塌掉块，十孔九漏。在这样的地层中钻进，83年我们下套管护孔。结果是：套管下不住，护堵无效果，天天处理套管脱落、套管折     

介绍两种水文鑽孔中的止水法

水文資料是地質勘探报告中不可缺少的一部份,我队由于忙着赶生产任务,把水文鑽孔的施工推迟了一步,致使目前感到鑽孔中的水文孔比重大,必須克服重重困难,才能保证水文鑽孔的工作順利进行。在施工中,我们成功地使用“半截套管止水法”,解决了套管缺乏的困难。此外,由于事先沒有考虑到要在哪个岩层进行抽水試驗,或其他原因造成应該而沒有在止水地层換径,因而就难以达到水文地質上分层抽水的要求和在大孔径鑽孔中鑽进达不到应有的鑽进效     

重庆松藻矿区复杂地层钻探技术探讨

重庆松藻矿区强风化地层厚度在700m左右,结构松软、涌水、漏失及水敏性地层反复出现。该区钻孔易出现坍塌、掉块、吸水膨胀缩径、孔斜等现象,施工难度较大,另外煤心采取率极低。在该矿区小鱼沱井田钻进时,采用快干水泥浆封堵及跟管钻进相结合的钻进工艺,并严格控制双聚低固相泥浆配方;在跟管钻进过程中,掌握控制其压力、转速,防止因压力过大或钻进太快而出现套管断脱。该孔历时4个月,终孔深度1261．72m,终孔斜度为8°,钻孔质量为特级。CK-28井成孔经验表明,在该区复杂地层钻进,采用边钻进边封堵及跟管钻进等技术,可有效解决易塌、涌水、漏失、孔斜等难题。     

机械封孔式注浆器橡胶筒非线性有限元分析

橡胶筒作为机械封孔式注浆器的关键元件,其在钻孔内的轴向压缩变形过程同时具有多重非线性特点。应用有限元软件分析表明:随着轴向压缩位移的增加,橡胶筒先与孔壁产生接触,后与内管外壁产生接触,最后会发生挤出变形。为达到较好的封堵效果及保证橡胶筒的回弹性能,压缩位移应控制在17.8~19.4 mm。现场应用显示:依此范围控制注浆器的压缩量,取得了较好的封堵效果,且有效延长了橡胶筒的使用寿命,提高了注浆器的可靠性。      

硬岩水文地质参数井同径止水与分层抽水试验研究

针对传统施工程序无法解决坚硬岩石止水环隙很小（仅3 mm）钻孔的同径止水及分层抽水试验问题,以山西某水文地质参数井为研究对象,采用现场和室内综合试验的方法,对同径止水方案、材料、技术、分层抽水等工艺进行研究。结果表明:（1） 同径止水装置经过特殊的“外掏内缩”设计与制作,使止水外环间隙由3 mm增大到8.5 mm,解决了“极小止水环隙”下的同径止水问题;经抽水检验,止水效果良好。（2） 在孔外一系列试验的基础上,定制的止水材料和选择的止水组合与本孔的适应性强,下管风险小,实施过程相当顺利。（3）专门设计的分层导水管路,其上串接的隔离封水胶球与止水套管柱内设置的锥形隔水接头相互契合,封水可靠,形成了两套独立的导水管路,满足了上、下含水层分层抽水试验的工况。研究结果可为类似水文地质参数井开展同径止水或分层抽水试验研究提供参考。     

煤矿井下水砂突涌钻孔封孔技术研发与应用

桑树坪煤矿采取地面注骨料和井下注浆技术治理奥灰(奥陶纪灰岩)岩溶陷落柱时,施工的3个常规检查钻孔出现严重的水砂突涌现象,封孔难度极大,采取向孔内下入木楔、反丝止浆塞等方法均封孔失败。针对此难题,提出带压顶替注浆封孔技术,首先,向孔内注入大于套管体积的清水以确保孔内通畅,避免砂粒填充至套管内,导致封孔深度未达到套管以下稳定岩层;之后,采取低泵量向孔内多次循环注入大于套管体积的稀水泥浆;最后,待水泥浆凝固后,采取小直径钻头钻进至套管外以检查大孔径钻孔的封孔质量。该技术成功应用于3个常规检查钻孔封堵工程,实践发现:先期注浆封孔水泥浆液水灰比宜选取1︰1,单次候凝时间宜选取3~4 d,延长水泥浆候凝时间,可提高钻孔封孔质量。此技术适用于井下狭小空间作业,可防止孔口涌水涌砂,避免孔内水砂高速流动,确保封孔质量及人员安全,为封堵类似水砂突涌钻孔提供技术借鉴。      

大口径钻孔下管固管工艺探讨

大口径钻孔的工作管下放和固管工艺直接关系到钻孔的成败。以山西某煤矿瓦斯抽采孔为例,详细阐述了大口径钻孔下工作管和固管的过程,以及保证工程质量和施工安全所采取的防范措施。在施工过程中,钻机根据钻塔的承载力、钻机的提升力实际状况,采用串杠法提吊、水泥浮力塞减轻套管质量、井口密封固管的等施工方法,成功的完成了我国煤炭行业迄今为止下工作管质量、直径最大的大口径钻孔工程,工程质量优良,与采用巨型吊车焊箍直接提吊、井口密封固管的施工方法比较,具有经济效益好,施工场地不受限制等优势。为煤矿瓦斯排放、降温、排水等大口径钻孔工程中的施工提供了一种可靠、经济的施工工艺。     

松软煤层瓦斯钻孔失稳分析及动态密封技术

松软煤层钻孔在钻进及抽采瓦斯过程中,容易发生钻孔形变、缩径、坍塌甚至堵孔等工程问题,造成瓦斯钻孔成孔率低、密封性差、服务时间短及瓦斯抽采阻力大等抽采问题。针对上述技术难题,基于松软煤层的构造演化过程,分析了自重应力、构造应力、采动应力及瓦斯应力等因素对松软煤层瓦斯钻孔稳定性的影响,得出了松软煤层钻孔的多应力耦合作用失稳机制。同时,针对松软煤层瓦斯钻孔失稳规律,提出以护孔为基础,自适应动态密封为关键的"护-封"一体化松软煤层瓦斯钻孔密封技术。工程试验结果表明,该技术可使单孔瓦斯抽采体积分数增加至90%以上,单孔瓦斯体积分数提高2~3倍,且抽采浓度稳定。      

论龙永煤田坑柄矿区钻孔结构设计

针对龙永煤田坑柄矿区钻进过程中普遍存在的＂硬、漏、塌、涌、斜＂等复杂现象,在多年的实践基础上,摸索出一套适合本区的钻孔设计结构和钻进方法：开孔用φ130mm合金钻头钻至完整岩层,下φ127mm孔口套管,然后用S95mm金刚石钻具将上部硬岩钻穿,至稳定岩层后下φ89mm套管,最后用φ76.5-77.5mm合金金刚石钻头钻至终孔。另外,把S75mm钻具的钻头外径由φ75mm增加到φ77＋0.50mm,一方面可保证经过改扣的φ89mm套管能够继续作为技术套管使用;另一方面也有利于排除岩屑、防止糊钻、缩径卡钻、冲蚀孔壁、降低泵压、减轻抽吸和压裂孔壁造成的钻孔漏水坍塌等故障,更好的起到护壁防塌效果。经统计,该钻孔结构设计将钻孔的平均时效提高到1.68m/h,提高了50%;平均钻效达到626.34m/钻月,提高了21%;单孔最高钻效达到782.27m/钻月。     

泥浆在煤系地层钻进中的应用

从泥浆在钻探施工中的作用出发,详细介绍了泥浆材料、造浆方法、泥浆质量以及泥浆土的鉴别与配制,并运用实例,介绍二种地层条件下泥浆的使用方法：在地层条件比较好的情况下使用泥浆替代套管支护孔壁;在复杂地层钻进中使用泥浆保护孔内安全。     

寨上矿区复杂地层钻探技术

针对甘肃省岷县寨上矿区构造发育,地层破碎,断裂带厚度大,钻孔缩径、漏失、坍塌,岩心采取率低,孔内事故多等钻进难题,采用植物胶泥浆、PAB无固相冲洗液、多层套管护壁技术,以及试验运用Q系列钻具和射流式绳索取心局部反循环钻具取心等措施,取得了较好的效果。