小直径特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案

现行绳索取心口径系列主要适用于3000 m以内浅钻孔。在4000 m左右的特深孔绳索取心钻进中,存在一定的技术“瓶颈”,如地层复杂,甚至无法安全钻达设计深度。论证3000～5000 m特深孔绳索取心合理口径系列和钻柱方案是为特深孔成套钻探装备研制、绳索取心钻具开发提供技术依据的重要前期工作,也是一项公益性和开放性的技术工作。简述了特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案的初步设想,期望国内钻探专家、一线技术人员广泛参与,进一步论证。     

5000米智能地质钻探技术与装备研发

深部钻探技术是解决深地探测科技问题的必要手段之一。本文主要介绍了“十三五”国家重点研发计划 “5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范” 项目方案,项目从构建大深度绳索取心钻孔口径系列、钻具级配、装备配置等入手,开展了钻进智能控制、钻机关键技术与装备、高性能绳索取心钻杆、小口径高效系列钻具、环保冲洗液体系与废浆处理技术、钻探技术装备集成与示范等研究,拟突破智能控制、自动化、轻量化与模块化等关键技术,形成以绳索取心工艺为主体的特深孔地质岩心钻探装备与技术体系,为我国深部探测计划提供技术与装备支撑。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

地质特深孔绳索取心钻杆机械性能研究

地质特深孔绳索取心钻杆结构区别于API石油钻杆,其机械性能计算不可直接引用API石油钻杆的相关理论公式。针对这一理论依据与计算方法缺失,本文对地质特深孔双台肩钻杆接头进行了受力分析,开展了钻杆接头拉伸载荷与扭转载荷计算理论研究,构建了绳索取心钻杆机械性能计算的理论方法。同时,通过有限元分析和台架试验,确定了H-5000规格双台肩绳索取心钻杆的机械性能,验证了计算方法的准确性,并提出了钻杆结构改进建议与下一步研究方向,为高性能薄壁绳索取心钻杆“服役”于5000 m地质岩心钻探工程提供了技术支撑。     

5000米绳索取心绞车设计

在深孔地质岩心钻探中,绳索取心钻进技术对于提高钻探质量和生产效率有极大的优势。在绳索取心钻进中,绳索取心绞车是地质钻探装备中的主要设备,近半个世纪以来,随着绳索取心技术的发展、成熟和广泛应用,取心绞车系统更加安全可靠。本文通过分析国内外现有绳索取心绞车的优缺点,提出了5000 m绳索取心绞车设计方案,设计绞车为分体式结构,由交流变频柜和绞车主体两大部分组成。计算了5000 m绳索取心绞车设计的关键技术参数,绞车总功率为60 kW,配套12 mm钢丝绳,最大可提供50 kN的提升力,光毂提升速度最快可达60 m/min。针对绳索取心绞车提升过程中滚筒钢丝绳常见的垒绳、压绳、咬绳等问题,设计了双折线绳槽。     

HQ绳索取心钻探创1461米新纪录我国深部大口径钻探成套装备诞生

日前,中国地质科学院勘探技术研究所和山东省正元地质勘查院烟台分院刷新了我国大口径绳索取心钻探纪录,把我国HQ（钻孔直径96mm）绳索取心钻探的纪录提高到了1461．9m。这一新纪录的诞生,标志着我国掌握了在复杂地层实施深孔钻探的成套装备和技术。据介绍,自新中国成立以来,我国的岩心钻探一直以800米左右的浅孔、直孔钻探为主,致使我国1000m以深的第二找矿空间的资源情况不清、资源潜力无法发掘。     

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。     

深孔及松软地层大口径绳索取心钻具的研究与应用

为解决深孔大口径及松软地层取心难的问题,推进取心钻探技术的发展,研发了一套大口径绳索取心钻具。着重介绍了大口径绳索取心钻具的结构特点、技术参数、技术创新及使用效果。应用结果表明,该大口径绳索取心钻具结构合理、各机构动作可靠、岩心采取率高,能够满足深孔及松软地层的取心要求。     

国内外绳索取心钻具研发应用概况及特深孔钻进问题分析

随着钻孔深度的不断增加,对绳索取心钻具的使用性能提出了更高要求。在分析了国内外绳索取心钻具研发现状、结构设计特点及特深孔应用情况的基础上,整理了特深孔钻进绳索取心钻具使用存在的技术问题,定位机构打捞可靠性、到位报信提示可靠性、堵心报信机构工作稳定性、单动机构使用寿命均有待提高,并相应地分析了原因,为5000 m特深孔绳索取心钻具优化设计打好基础。     

康家湾铅锌矿区ZK1122号孔裸孔钻探技术

为确保实现康家湾矿区ZK1122号钻孔的全孔裸孔施工,在普通地层钻进时,使用了低固相泥浆,适当加入润滑剂,以减少摩擦阻力;在水敏性地层钻进时,使用了强抑制剂维护孔壁稳定;在应力异常地层钻进时,使用了加重泥浆;同时根据地层的不同和施工深度的不同,选用了不同的钻具组合,钻至深部地层时,选用了厚壁岩心管、长胎体的阶梯钻头,并增加了扩孔器和扶正器的数量,以保证深部钻探时的施工安全和施工效率。通过采取严格钻探规程和现场管理等一系列措施,完成了复杂地层条件下的深孔裸孔钻探施工任务,为今后在金属矿深部施工,特别是危机矿山＂攻深找盲＂项目提供了一种比较可行的钻探技术。     

贵州大湾煤矿复杂地层井下定向钻进施工技术

针对大湾煤矿地区复杂煤层地质构造,采用前进式开分支孔布孔方法,用于探测煤层顶底板位置,精确探明煤层走向,为抽掘采提供依据,为后续工作做好前期准备。贵州大湾煤矿在历年瓦斯鉴定中均被定为瓦斯矿井,瓦斯孔施工采取普通钻进工艺时,会遇到钻进工作量大、孔深达不到要求、施钻轨迹无法精准控制、钻孔瓦斯浓度抽采率低等问题。采取顺层定向孔方法在已探明的煤层中施工长距离钻孔,可实现对复杂煤层远距离瓦斯抽采。现场试验表明：采用前进式开分支孔工艺,能够实现复杂煤层地质构造精确探顶,探明钻孔见煤段高达75%;通过优化钻孔设计与高精度控制钻孔轨迹大大增加了顺层定向孔在复杂煤层中的覆盖率,钻孔见煤段达63.7%,提高了瓦斯抽采效率,为巷道的抽掘采工作打好了基础。     

浅谈提高水井经济效益的途径

结合水井施工中存在的问题和施工经验, 提出了如何降低成本、提高效益的改进措施。这些措施在水井施工中得到了推广应用, 已取得明显的经济效益     

赣州科学钻探NLSD-1孔施工技术研究与实践

赣州科学钻探NLSD-1孔是大陆科学钻探选址预研究项目6个钻孔之一,该孔地层复杂,自然弯曲严重,采用高粘度、高密度泥浆绳索取心钻进,全孔轨迹实现人工受控,施工难度大。详细介绍了该孔施工技术及创新成果,对施工过程中的经验与教训进行了总结,并提出了对深部钻探施工技术的体会与认识。     

长江三峡水利枢纽永久船闸高精度锚索孔施工工艺

就水平锚索孔的偏斜,导直机理和施工工艺作了分析和论述。采用水平孔导直理论和施工工艺在长江三峡永久船闸锚索孔施工中取得了良好的效果。     

大陆科学钻探施工用钻探技术和施工战略

国外实施大陆科学钻探采用的钻探技术有地质岩心钻探技术，石油钻探技术，组合式钻探技术，以及前苏联和俄罗斯的具有鲜明特色的科学深钻技术，分别介绍了它们各自的技术特点及优缺点，并介绍了科学深孔和超深孔的2种施工战略，即超前孔裸眼钻进方法和双孔方案。     

定向钻进及随钻测量技术在充填孔施工中的应用

充填钻孔是一种高精度垂直孔,地层促斜、钻孔自然弯曲率较大时,常规钻进方法难以控制钻孔轨迹。在施工中应用定向钻进及随钻测量技术,则可以对钻孔实施全程轨迹监控,使其按照设计轨迹延伸。主要介绍了广西华锡集团股份有限公司铜坑矿将充填站充填孔施工中定向钻进设计、随钻测量、纠斜、侧钻等技术及工艺等。     

定向钻孔轨迹的模拟方法

在测点数据有限的情况下，探讨定向钻孔轨迹的模拟方法，并通过实例分析模拟方法的可靠性。     

深孔绳索取心液动锤钻具研制及应用

绳索取心液动锤钻探技术具有钻进效率高,可大幅度增加回次进尺、延长钻头寿命、减少辅助工作时间等优势被广泛应用。本文主要针对深孔环境对钻具整体强度、安全性、稳定性、工作寿命、高背压适应性等的具体要求,对原SYZX钻具所做的一系列改进和完善进行了论述。生产试验证明,改进后的钻具完全满足深孔钻探施工对钻具的更高要求。     

广西栗木锡矿区深孔钻进工艺研究

通过对栗木锡矿复杂地层的分析,采用绳索取芯技术,多级套管根管技术,优质泥浆护壁堵漏等钻进工艺,并对孔内事故的预防与处理提出了一系列措施,成功解决了该区深孔钻进的难题,取得了很好效果。