水平定向钻穿越过程中泥浆压力与土体变形的控制

本文从泥浆的作用、功能和特性的角度,探讨水平定向钻穿越过程中粘土层和非粘土层泥浆配比的要求。并通过对地下泥浆压力的分析,导出输出的最小泥浆压力（钻压）,从而为控制土体变形提供了相应的依据。     

泥浆是提高钻井效率的关键

我队在陕北石油钻井中,开始因地层渗漏较为严重,选择的泥浆粘度偏高,钻进ＺＫ１３７２井１０１８ｍ用了３１天,施工周期长,效率低。后来在同一矿区采用低固相泥浆钻进ＺＫ１３７３井,钻完１００６ｍ只用１８天,钻进效率明显提高。台月效率由９０９ｍ提高到１６７６...     

钻孔灌注桩泥浆流变特性及水力参数研究分析

钻孔灌注桩泥浆主要功能是稳定孔壁、悬浮和携带钻渣,其泥浆流变特性和水力参数对泥浆作用至关重要。本文首先实验研究了钻孔灌注桩泥浆的流变特性;然后推导出了钻孔灌注桩泥浆流变参数的计算公式;最后分析了钻孔灌注桩泥浆稳定孔壁、携带和悬浮钻渣的特性,对评价和优化钻孔灌注桩泥浆具有重要理论和实践意义。     

地质钻探新型钻井液与各种添加剂

一、概述钻井液起着冲洗孔底、携带钻屑及冷却钻头、润滑钻具、保护孔壁、控制地压、保护岩矿心的作用。钻进不稳定岩层必须用泥浆作钻井液。钻井液使用不当，则孔内事故多、钻进效率低、钻头寿命低，甚至无法钻达目的层。几年来，在地质钻探工作井，钻井液技术水平发生很大的变化。钻井液从高固相变为低固相；从用劣土变为用优质(土般)土；泥浆处理剂品种基本齐全；生产了多种新型泥浆仪器；对各种复杂情况有相应的对策。     

汶川地震断裂带科学钻探一号孔（WFSD-1）断层泥孔段泥浆体系的研究与应用

汶川地震断裂带科学钻探项目一号孔（WFSD-1）钻遇了30多米的断层泥。针对断层泥钻探的主要问题,对断层泥钻探泥浆体系进行了研究与应用,形成了具有高密度、低失水、低渗透、润滑减阻特点的泥浆体系,再加上重泥浆体系对地应力的平衡作用,成功地解决了断层泥的钻进取心问题,为顺利完成钻孔施工任务奠定了坚实的基础。     

交联型低固相泥浆在武汉绿地中心桩基工程中应用

[摘 要]结合武汉绿地中心超高建筑桩基工程钻孔施工中所遇到的松散砂及风化泥岩、风化砂岩等破碎层出现的孔壁坍塌问题,进行了交联型低固相泥浆的现场应用试验。交联型低固相泥浆性能指标优良：密度1.02~1.05g/cm3、漏斗黏度25~40s、API失水量（0.7MPa压差）8~20ml/30min;动切力2.5~4.0Pa、动塑比0.48左右,属于宾汉型流体,具有良好的剪切稀释作用,对松散砂及泥岩、风化砂岩等破碎层的胶结能力强,能起到“下套管”的固壁作用,具有良好絮凝钻屑聚沉的能力,维持体系无固相。使用该泥浆能显著提高风化、破碎、水敏性等复杂地层桩孔的钻进效率、成孔质量与单桩承载力。     

铀矿绿色勘查泥浆随钻处理装备研究

随着环境保护和泥浆性能维护在地质勘查中越来越重要,铀矿钻探施工中对泥浆的净化处理提出了更高的要求。针对铀矿钻探单孔施工周期短、设备搬迁频繁和泥浆处理量小的特点,分别提出了一套适合砂岩型和硬岩型铀矿勘查的泥浆随钻处理工艺,并分别研制了2套小体积、模块化和智能化的砂岩型和硬岩型铀矿绿色勘查泥浆随钻处理装备。通过现场试验论证,本装备在铀矿钻探施工中取得了良好的环保效益和经济效益,实现了一次配浆多孔使用和泥浆零排放的目标,节约材料的同时提高了施工效率,从根本上解决了钻探施工中泥浆排放污染环境的难题。经过该设备处理后的泥浆,有害固相大幅度减少,泥浆密度降低,流变性提高,保持了较好的泥浆性能,降低了埋钻、卡钻等孔内事故的发生几率,保证了孔内安全,提高了钻孔质量。设备模块化组装,搬迁运输方便,适用于各种地形和交通条件,可在铀矿钻探施工中推广应用。     

交联型低固相泥浆在桩基工程中的应用

结合武汉绿地中心超高建筑桩基工程钻孔施工中所遇到的松散砂及风化泥岩、风化砂岩等破碎层中出现的孔壁坍塌问题,进行了交联型低固相泥浆的现场应用试验。交联型低固相泥浆性能指标优良:密度1.02～1.05g/cm3、漏斗黏度25～40s、API失水量(0.7MPa压差)8～20ml/30min;动切力2.5～4.0Pa、动塑比0.48左右,属于宾汉型流体,具有良好的剪切稀释作用,对松散砂及泥岩、风化砂岩等破碎层的胶结能力强,能起到"下套管"的固壁作用,具有良好絮凝钻屑聚沉的能力,维持体系无固相。使用该泥浆能显著提高风化、破碎、水敏性等复杂地层桩孔的钻进效率、成孔质量与单桩承载力。     

嵩县某金矿区复杂地层强抑制防塌泥浆技术

嵩县某金矿区钻遇地层复杂,岩石破碎,部分地层绿泥石化、高岭石化严重,钻进过程中缩径、垮塌、漏失、涌水等多种复杂情况频发,断钻杆、粘卡、烧钻等事故层出不穷。在对比邻近矿区施工经验的基础上,总结了本地区钻孔施工的技术难点,对比分析了分散泥浆、无固相聚乙烯醇泥浆、低固相聚合物泥浆的使用效果。结果表明,高浓度膨润土浆具有防塌、防漏、胶结松散岩石等多种功能,配制简单且使用方便,可用于上部覆盖层钻进。对于下部复杂地层,常规分散泥浆体系抑制性不足,难以应对该矿区复杂工况;无固相聚乙烯醇泥浆前期防塌能力强,但是处理坍塌事故能力不足;低固相聚合物泥浆体系抑制性强,流变性良好,防塌能力强,取得了良好的使用效果。     

桩西滩海中生界地层水平井钻井液技术

桩西滩海地区实施全井小循环泥浆不落地工艺,上部地层快速钻进固相控制难度大,东营组泥岩和沙河街油泥岩掉块坍塌严重,中生界水平段钻进润滑防塌要求高,分别采取了针对性的措施。现场试验表明,中上部地层采用氯化钙强抑制钻井液体系,抑制了粘土造浆和钻屑分散,满足了快速钻进阶段小循环泥浆不落地的工程要求;中下部地层采用了低活度强抑制钻井液体系,钻井液活度控制在0.96以下,高温高压滤失量＜12 mL,保证了泥岩地层的井壁稳定;三开水平段应用了油基钻井液回收循环利用工艺,性能优化后的钻井液乳化稳定性好,破乳电压＞460 V,解决了水平井钻进中生界地层摩阻扭矩大、易坍塌等问题。     

泡沫泥浆钻进工艺及护壁堵漏机理研究

介绍了所研制的ＤＦ－１型泡沫剂组分及性能；对泡沫泥浆钻进的配方进行了研究，得出的最优配方应用于现场，取得了较好的效果，并对泡沫泥浆的护壁机理进行了研究。     

若尔盖铀矿田漏失层空心微珠泥浆试验研究

若尔盖铀矿是我国四大基本类型铀矿田之一,矿层为灰岩、硅灰岩,圈团状纵向裂隙发育,长孔段失返性全漏失,泥浆性能难以维护,孔壁失稳,堵漏花费大量的人力、物力。为提高钻进效率,针对地层漏失机理,通过降低漏失压力实现平衡钻进,分别开展了空气泡沫、微泡沫泥浆以及空心微珠等低密度泥浆体系的研究和试验。实践表明,空心微珠低密度泥浆体系是一种适合若尔盖铀矿田漏失层钻进的泥浆体系。     

泥浆对水平孔岩屑运移影响分析

泥浆的主要功用之一是通过自身的循环,有效地清除钻孔内破碎下来的岩屑,特别是对于水平孔,可以避免砂床的形成,减少钻孔内的事故。结合室内实验及相关工程应用,采用水力学的方法,对泥浆中影响水平孔岩屑运移的各种参数进行了分析,提出了建立室内实验评价系统的总体构架。     

旋挖钻孔低粘降失水泥浆配制应用技术

在厚粘土、粉土、砂层进行旋挖钻孔灌注桩施工,通常由于泥浆孔口补给、泥浆不循环的工艺缺陷,导致塌孔、埋钻、卡钻、缩径、断桩事故频繁发生。在分析低粘、降失水、加速钻渣沉淀的解决机理的前提下,提出了配制低粘度、高降失水、防絮凝的铁铬盐-LV-CMC泥浆并同步孔底补浆工艺,可不需循环泥浆清孔,保证成孔质量,提高工作效率。     

钻井泥浆冷却技术发展现状与新型泥浆冷却系统的研究

在中高温地热钻井、深部油气钻井、冻土带钻井及天然气水合物钻井中,钻井泥浆冷却技术是钻井工艺中的关键技术之一。适当的井内循环泥浆温度是钻井作业安全快速进行的保证,根据泥浆冷却冷源获得方式的不同,将钻井泥浆冷却技术分为高温泥浆冷却技术和低温泥浆冷却技术。分别论述了在中高温地热钻井和深部油气钻井中采用的高温泥浆冷却技术,以及在冻土带和天然气水合物钻井中采用的低温泥浆冷却技术,并针对我国在低温泥浆冷却技术领域的现状,介绍了一种新型钻井泥浆冷却系统。     

岩溶漏失层气助正循环水井钻探新技术的研究

气助正循环水井钻探新技术主要适用于以岩溶地层为特征的严重漏失地层。该技术通过在双壁钻具的内外管之间泵入压缩空气,举升在钻具与孔壁之间的“环空”形成的空气泥浆。“环空”的气举加速作用阻碍了钻井循环液在地层方向的漏失,并且加速了钻屑的上返速度。该技术的优点在北京房山区岩溶漏失地层的600m水井钻探生产试验中得到了证实。试验结果表明,利用该技术可使泥浆正循环中因严重漏失造成的循环液中断得以恢复,“环空气举作用”大幅度提高了上返的泥浆流量。经对比试验证明,气助正循环工艺在岩溶漏失层的钻进速度高于气举反循环和泥浆正循环,是解决岩溶漏失层钻井液循环中断、钻头烧钻、埋钻等钻探事故的有效方法。      

钻孔灌注桩泥浆流变性能评价方法探讨

粘度是评价钻孔灌注桩泥浆性能的重要参数之一。由于钻孔灌注桩桩径大,泥浆循环速度低,剪切速率低,评价石油钻井和地质勘探泥浆流变性能的方法不适合评价钻孔灌注桩泥浆粘度。首先分析了钻孔灌注桩循环速度,推出其剪切速率分布;然后分析了旋转粘度计的剪切速率,提出了低转速的粘度计更适合评价钻孔灌注桩泥浆;最后推导出了塑性粘度、有效粘度和动切力的计算公式,对准确评价钻孔灌注桩泥浆具有重要理论和实践意义。     

GK-15型地质岩心钻探泥浆固控装置研究应用

固相控制装置在石油钻井中应用比较广泛,已实现系列化、标准化和专用化。地质岩心钻探在深度、口径和工艺等方面不同于石油钻井。因此,石油钻井固相控制装置不适合在地质岩心钻探施工中使用。GK-15型地质岩心钻探泥浆固相控制装置是在综合石油钻井固相控制装置特点的基础上,结合地质岩心钻探工艺的需求,把振动筛、清洁器和离心机通过管路联接,构成封闭的泥浆固相控制装置,实现泥浆的制备、循环、固相控制和储备。介绍了GK-15型泥浆固相控制装置结构、性能参数以及取得的使用效果。     

冻土区天然气水合物钻井泥浆冷却系统设计及关键参数计算

泥浆冷却技术是天然气水合物钻探的关键技术之一,低温泥浆可以抑制天然气水合物在钻进和提钻过程中分解,有利于钻获水合物实物样品。新型天然气水合物钻井泥浆冷却系统主要包括载冷剂制冷器、翅片管式换热器、温度监测与记录和防冻装置4部分。制冷机组采用变频启动,减小了野外施工中配套发电机的功率,大幅度降低油料消耗;翅片管式换热器中泥浆与载冷剂对流换热,换热面积大,换热效率高;温度监测与记录装置对4个关键节点的温度进行监测和记录,同时防冻装置可防止泥浆在换热器中结冰堵塞,影响正常使用。运用传热学和流体力学理论对泥浆与载冷剂对流换热过程进行计算,在满足制冷要求的前提下,换热器换热面积是10.58 m2,管路压力损失为0.34 MPa。