煤矿瓦斯抽排井套管强度校核计算方法探讨

近年来在煤矿安全生产中瓦斯抽排井得到越来越广泛的应用。这类井施工周期长、难度大、要求高,再加上套管直径大、总质量大、施工和套管的成本费用也很高,据所掌握的工程资料,国内已有数口井在施工过程的不同环节发生了不同形式的套管挤毁事故,造成整井报废,损失惨重。以某瓦斯抽排井下套管过程中工作套管发生严重挤毁事故为例,对其受力情况进行了深入分析,并在此基础上对大直径套管三轴应力强度校核计算方法作了详细论述。通过与传统单轴应力强度计算方法进行对比分析认为,套管三轴应力强度计算结果更准确科学,采用三轴应力强度计算方法指导前期套管设计,工程质量更加安全可靠,值得推广应用。     

钢板式浮塞下管工艺在煤矿大口径工程井中的应用

针对煤矿大口径工程井采用常规水泥浮塞下管技术存在的施工工序多、钻井液易污染、水泥块沉渣多和易残留等工艺缺陷,以霍州某煤矿大口径瓦斯抽采钻孔工程实践为例,开展钢板式浮塞下管技术研究。介绍了该技术的工艺原理,对瓦斯孔工作套管发生弹性失稳变形和材料屈服破坏的临界强度进行校核计算,开展了钢板浮塞的结构和装配方案设计,并对其强度进行验算。采用本工艺完成直径836 mm,重150 t瓦斯抽采管路的下放作业。经实践验证,该技术可减少下管固井期间起下钻工作量,缩短作业时间,成井后套管内无水泥块残留,且工艺制作过程简单、操作方便,可为今后类似工程施工提供经验和借鉴。     

大庆油田古龙1井套管柱设计方法分析及优选

针对目前大庆油田最深的一口风险探井——古龙1井,为了使套管满足空气钻井和经济性需要,首次使用组合套管柱设计方法,同时在设计中对套管强度进行三轴应力强度校核,分析了套管强度设计的误差,给出一套新的安全经济的套管柱设计方法,为以后超深井套管柱设计提供了一个新的思路,对于指导设计与现场施工具有重要的意义。     

漂浮下管技术在瓦斯抽排井中的应用

瓦斯抽排孔套管直径设计一般在Φ450~Φ1500mm。由于套管质量较大,远远超过钻机的提升能力,研究和选择合适的下管方法显得尤为重要。以山西省高平市长平矿的瓦斯抽排井为例,介绍了漂浮下管技术的原理,并进行了相关的计算,对下管的技术措施进行了较为全面的说明。应用表明,该技术更适合直径较大、套管壁较厚、套管柱总质量较大的工程井;对套管与钻孔直径间隙要求较大,一般≥250mm;对井身质量要求较高,如井眼的垂直度、狗腿度等;钻井过程中要严格控制钻井液的滤失量,抑制泥页岩地层的吸水膨胀,同时采用固控设备最大限度去除钻井液中无用固相,使井壁形成的泥皮薄而致密。     

多级套管柱一次下入及固井止水工艺

深水井成井固井止水工艺比较复杂,在施工及以后使用中往往出现各种问题,本文从深井套管柱结构、强度设计、固井工艺、止水工艺等方面进行了改进,经生产实践,取得了良好效果。      

陷落柱定向斜井下套管技术

介绍了陷落柱地层施工定向斜井下套管前顺孔难点及事故井管处理方法,以及一种简单易行的顺孔管落井事故打捞工具的制做方法。该打捞工具简单、有效,能快速处理大直径井管落井事故,缩短事故处理时间,减少事故造成的损失;提出了与常规下套管存在的差异及其注意事项。为今后施工类似钻孔积累了宝贵经验。     

基于Web的套管柱强度设计软件研究与开发

钻井技术逐渐朝着深井、超深井方向发展,对套管强度设计提出了更高的要求。设计了基于Web浏览器和最新的三轴强度设计理论的套管柱强度设计软件,开发出了国内首套基于Web的套管强度设计软件。该软件不受限于用户的操作系统平台,无需安装客户端,实现了用户实时动态交互,保证了信息的时效性。给出了套管柱三轴强度设计计算方法,简述了软件的数据库设计、软件设计流程和系统架构。     

大口径工程井套管事故及预防技术措施

近几年国内施工大口径煤矿瓦斯排放井、输冰降温井、注氮井、送料井等特殊用途工程井时,常发生套管下不到位、套管折断跑管、固井时将钻杆固在井内、套管挤毁报废等事故,给施工单位造成巨大的经济损失。结合近年来的施工经验对大口径工程井常见事故进行研究,分析了事故的成因,提出了采取的预防措施。     

浮力下管技术在天津东丽CGSD01地热调查井中的应用

CGSD01井是中国地质调查局部署在天津市东丽区的一口4000 m深的地热调查井,对天津东丽湖地区深层地热资源评价具有重要意义,对成井质量要求较高。中国地质科学院勘探技术研究所结合“4000 m地质岩心钻探成套技术装备”项目成果XD40型钻机试验,在钻机钩载能力较小的情况下,创新性地采用浮力下管技术完成了该井一开直径3397 mm深度达1467 m的套管下入作业,为后续施工打下了良好的基础。本文介绍了浮力下管技术的理论分析和实际应用。     

DF2水平分支井二开φ244.5 mm套管下入技术

针对大牛地气田DF2水平分支井二开φ244.5 mm技术套管下入的难点,在对下管摩阻力进行认真分析的基础上,制定了有针对性的下管技术方案,实践证明方案是可行的。详细介绍了井眼准备、套管准备、下入方案以及下套管技术措施等。     

石油钻井用可钻式浮箍浮鞋在煤矿回灌井中的应用

将石油专用的可钻式浮箍浮鞋用于煤矿大口径钻孔下套管及固井工作中,替代传统的打水泥座或焊钢板浮力塞加单向注浆阀下套管固井工艺,简化了下套管和固井施工程序,节约工程成本,保证了成井质量。介绍了这种方法在冀中能源峰峰集团梧桐庄矿回灌1号孔和2号孔的应用情况及效果。     

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。     

大口径特殊工程钻孔套管事故原因及对策

大口径特殊工程钻孔近几年在煤矿安全生产中应用越来越广泛,而大口径特殊工程钻孔在施工中套管挤毁事故时有发生,就事故发生原因进行了分析和研究,并根据套管事故案例的共性问题提出了相应的技术措施。     

大口径深井取心钻进活动套管技术方法的探讨

在大口径深井取心钻进施工中,为了提高钻进效率、改善钻柱受力条件、封隔不稳定地层等,经常会下入活动套管。由于深井地层复杂、应力较大,井斜和井壁稳定性不易控制,如何保证安全、顺利地起、下活动套管,防止活动套管事故便成为施工中的突出问题。着重介绍了在施工过程中下入活动套管的技术方法及相关措施,并就施工过程中可能出现的相关问题提出了解决办法和思路。     

非均匀外载作用下油井套管强度特性的实验研究

盐膏层套管损坏是由于盐岩蠕变对套管产生一个严重的非均匀附加外挤力而造成的,目前,国内外仍没有一套成熟的非均匀外载作用下的套管强度设计方法。根据实际全尺寸套管承受非均匀外载作用下的强度实验,研究了非均匀外载作用下油井套管的强度特性,提出了用“等效破坏载荷”及椭圆载荷的短、长轴之比来定量描述套管所受非均匀外载的概论,建立了非均匀外载下的套管强度设计图版,可用来检测盐岩等流变地层中下入套管的安全性或在已知套管外载时进行套管强度设计。实验结果表明：套管承受非均匀外载作用时其强度与承受均匀外压相比要低8～21倍。     

页岩气井钻遇破碎地层的井身结构优化设计

页岩气的勘探开发和利用对于优化我国能源结构、促进能源工业快速发展、提高优质洁净能源的自给能力和水平,以及降低大气污染、促进环境保护等方面都有至关重要的作用。解决好页岩气井在钻遇破碎地层后的井身结构优化设计,就能够大幅度提高钻效,节省钻探成本,缩短勘探周期,从而促进页岩气资源的大规模开发利用。本文结合页岩气井的生产实践,就页岩气井钻遇破碎地层后井身结构的优化设计问题,特别是开次、选用孔径、套管规格及其下入深度等方面进行了探讨。     

地面大直径应急救援钻孔成孔工艺设计与分析

地面大直径钻孔可作为井下被困人员的逃生通道,是矿山事故造成人员被困井下时重要的应急救援方案之一。而常规大直径工程孔以泥浆正循环、多级扩孔工艺为主成孔,无法满足救援要求。着眼于大直径孔救援逃生目的,阐明包括精准透巷、优化孔身结构、高效成孔和安全透巷等四项成孔工艺设计原则;以此为指导,针对覆盖层钻进、二开基岩层钻进、下套管及固井具体施工情况,分析了全套管钻进、导向孔下导管钻进及集束式潜孔锤扩孔钻进、浮力法下套管及内插法固井等技术;借用巷道围岩松动圈及塑性区成熟理论,视透巷钻进所破坏的塑性区岩体为潜在垮落体,进行顶板稳定校核,提出了安全透巷距离及位置等关键参数设计选取方法,为地面大直径应急救援钻孔施工提供技术支持。      

全角曲率理论在指导下入深孔大直径井管中的应用

利用测斜资料，采用全角曲率理论来计算钻孔弯曲曲率、曲率半径及大直径井管的弯曲应力，以指导在深孔中安全地下入大直径井管，避免井管折断事故。     

大口径瓦斯抽排井注浆固管过程套管稳定性分析

为了研究大口径瓦斯抽排钻井注浆固管过程中套管的稳定性,应用伯努利方程分析了注浆固管过程中浆液的动压力的变化规律。分析认为：注浆固管期间,若注浆管内过流面积小于套管与孔壁之间的过流面积,随着泵量的增加,导致套管外流体压力增加;当套管外与套管内压力差大于套管抗外挤强度时,套管发生失稳（瘪管）。结合工程实例,对套管失稳机理进行分析,提出了在固管过程中要控制泵量的建议。