我国煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备进展

针对我国煤矿井下碎软煤层、坚硬岩层、冲击地压地层、破碎带、水敏性地层等复杂地质条件下钻探技术需求和存在的问题，总结了碎软煤层本煤层钻进与筛管护孔、碎软煤层梳状钻孔定向钻进、复杂顶板高位钻孔定向钻进、全断面硬岩穿层钻进、冲击地压卸压钻进等技术与装备方面的研究和应用情况。提出了碎软煤层双管护孔定向钻进及碎软煤层旋转定向钻进技术与装备的研究思路，有助于提升碎软煤层钻进的钻孔深度、护孔筛管直径和钻进效率等，而碎软煤层定向钻进技术与配套装备的完善也将促进碎软煤层瓦斯抽采模式的变革。防冲防突钻孔机器人的研究是煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备的发展趋势，可为无人化矿井建设奠定基础；除此之外，还应着力解决好局部复杂地层对钻进的影响，更好地促进智能化钻探技术装备的进步，为煤矿安全高效生产提供保障。      

跟管钻进下套管技术在大洋钻探中的应用

大洋钻探通常采用无隔水管开路钻进,在松散破碎地层常因孔壁失稳导致孔内事故,最理想的护壁方式是下套管将不稳定地层封隔开。传统下套管方法程序复杂,作业时间长,易发生缩径、塌孔,套管不能顺利下入到预定位置,施工风险大、成本高。本文介绍了一种跟管钻进下套管技术,利用套管下扩孔器、井下动力钻具、套管送入工具等配套设备,实现钻进和下套管工序“合二为一”,简化了施工程序,可显著节省施工时间,解决了深海无隔水管钻进复杂地层下套管作业困难、施工风险大、成本高等技术难题,为实现海洋深部钻探取心目标提供了技术支持。     

福建宁德三都澳海上钻探施工技术

通过总结福建省第四地质大队近年来三都澳海上钻探施工技术,阐述了海相沉积的各种较复杂地层的钻进工艺,以及海上钻探的导向护孔、跟管钻进、孔深丈量、安全设施等特种技术方法。     

煤矿井下智能化钻探装备发展现状及展望

经过近60年的发展,煤矿坑道钻探装备已经形成满足多种用途、适用于多种钻进孔深要求的多规格、多系列产品,但现有成熟钻探装备主要以全液压驱动和人工操作为主。随着我国煤矿企业在智能化方面建设的大力投入,传统全液压驱动的坑道钻探装备已无法满足当前煤矿智能化发展需要。结合坑道钻探的施工特点,分析了国外典型坑道钻探装备的技术现状和功能特点,以及存在的问题,重点针对国内坑道钻探装备不同施工需求的智能化方面的进展情况进行概述,分别介绍了常规自动化钻机、钻孔机器人、大功率自动化定向钻机、自动化防冲击钻机等方面的研究进展,提出了我国煤矿井下钻探装备智能化建设方面还需解决的关键问题,并通过分步实施方式,加快推进煤矿井下钻探装备的智能化水平。     

煤矿井下近水平定向钻进技术装备及应用

矿井地质是煤矿安全生产的前提条件和基础,作为地质情况呈现的直观手段,井下钻探技术与装备目前已经广泛应用于矿井边界勘探、井下治水、瓦斯治理等领域。根据井下钻探施工发展与技术现状,在分析了煤矿井下钻探技术面临的主要挑战的基础上,介绍了定向钻进技术与装备在煤矿井下的应用与前景。     

贞丰烂泥沟金矿井下钻探施工工艺探讨

以贵州锦丰矿业有限公司贞丰烂泥沟金矿井下金刚石钻探工程施工过程为依托,对井下钻探施工中遇到的设备选型、内管输送、孔斜控制、封孔灌注等一系列技术问题,通过调整相应的钻进工艺方法和参数,取得了良好的施工效果。总结和探讨了适合贞丰烂泥沟金矿井下钻探施工的技术工艺,可为类似地层条件下的井下坑道钻探提供借鉴。     

厄立特里亚Zara金矿大角度斜孔钻探施工技术

介绍厄立特里亚Zara金矿大角度斜孔钻探施工情况,重点针对防斜保直钻进技术要求、复杂地层护壁堵漏、“打滑”地层提速增效等钻探技术进行实践探索。阐述了钻具组合合理配置、冲洗液使用工艺、钻进参数合理选择、钻头合理选用等方面技术措施。在初次完成大角度斜孔钻探施工中摸索和积累施工经验,为今后类似项目的进一步开展打下技术和管理基础。     

煤矿井下复杂岩层跟管定向钻进技术研究

为了解决煤矿井下复杂岩层破碎定向钻进出现孔壁坍塌而成孔难题,创新发明出复杂岩层跟管定向钻进技术护住复杂破碎孔段。该技术先采用中心定向钻具外跟套管穿过复杂地层,然后提出中心定向钻具利用外部套管护住复杂岩层孔段,最后在外部套管内下入下一级定向钻具施工。本文通过开展跟管定向钻具设计、跟管定向钻进工艺研究,并将该技术应用于淮北某矿高位定向钻孔试验。试验中该技术成功护住了由2层煤线、1层泥岩组成的103.5 m复杂岩层孔段,最终定向钻进成孔孔深530 m。试验表明,本技术可有效护住复杂地层孔段,提高复杂岩层定向钻孔深度和保护抽采通道。     

河北省古马铁矿深孔岩心钻探施工技术

河北省滦县古马铁矿矿区地层复杂,钻探存在坚硬打滑、漏失严重、构造发育（局部断层）的现象,在总结以往钻探施工经验的基础上,提出了千米以深钻孔复杂地层的钻探施工技术措施和钻探施工质量保证措施。从钻孔结构、冲洗液选取、钻探设备、钻具配置等方面入手,提出了解决坚硬“打滑”、破碎漏失及坍塌掉块地层的处理方法,优化了钻孔施工环境和广谱护壁剂、防塌堵漏剂以及聚丙烯酰胺冲洗液的配置,改善了复杂地层的深孔钻进环境,提高了钻探生产效率,保证了钻孔安全终孔。     

偏心跟管钻进技术在公路高边坡加固工程中的应用

介绍了偏心跟管钻进技术在西安一安康高速公路某高边坡破碎地层中的成孔工艺、施工配套设施和相应的技术措施。     

我国煤矿井下近水平定向钻进技术的发展

煤矿坑道近水平定向钻进技术是钻探工程领域的一项新技术,主要应用于岩层和较稳定、较硬煤层的瓦斯抽放钻孔和地质勘探孔。简述了国内外煤矿井下近水平定向钻进技术的发展概况,对目前煤矿井下近水平定向钻进技术所采用的稳定组合钻具钻进和孔底螺杆马达钻进两种主要方法的特点与适用范围作了分析。结合我国煤矿井下地质条件、煤层特征和定向钻孔的技术要求,对我国煤矿井下定向钻进技术的应用提出了几点建议,并对我国煤矿井下定向钻进技术与装备进行了展望。     

煤矿井下定向钻进工艺技术的应用

定向钻进技术以其精确控制钻孔轨迹逐渐被应用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔及防治水钻孔施工中。从定向钻进技术的原理入手,以国内多家煤矿企业井下施工定向钻孔的实际资料,研究了定向钻进技术在煤矿井下进行瓦斯抽采、地质构造探测及防治水施工的适用条件、布孔方式和成孔原理。结果显示,定向钻进技术在煤矿井下瓦斯抽采、地质构造探测及防治水领域的应用效果显著。      

煤矿井下分段水力压裂梳状定向长钻孔钻进技术研究

随钻测量梳状定向钻进技术目前主要应用于煤矿瓦斯防治、地质异常体探测和探放水等领域。但该技术还未与水力压裂增透强化抽采技术相结合应用于煤层瓦斯防治领域,由于水力压裂增透强化抽采技术对钻孔特殊要求,相应钻探装备、钻孔设计和钻进成孔工艺均需要进行研究突破。本次研究成果融合了井下梳状定向长钻孔瓦斯抽采技术及水力压裂增透强化抽采技术的优点,形成了一套适合分段水力压裂梳状定向钻孔施工设备及工艺流程,能够满足对松软煤层瓦斯远距离与区域增透技术的需求,解决松软煤层透气性差、瓦斯抽采孔成孔性差、抽采距离短、抽采区域小等难题。     

液动潜孔锤钻进技术在潘一煤矿井下穿层钻孔中的应用

以穿层钻孔方式进行松软煤层瓦斯预抽采极大地克服了松软煤层瓦斯治理难的问题,然而部分矿区煤层顶（底）板岩石坚硬,影响了钻孔施工效率。结合地质岩心钻探的优势,将液动潜孔锤与高强PDC钻头结合应用于煤矿井下穿层瓦斯抽采孔施工中。淮南潘一煤矿现场试验表明,该工艺方法较传统回转钻进方法,钻进效率提高了83%,钻头进尺寿命提高近5倍,具有良好的经济性能。采用清水为冲洗介质,无粉尘污染,噪声污染小,较为适合空间狭小的煤矿井下巷道施工。     

松软低透性薄煤层中水平对穿连通井钻井技术

乌兰煤矿煤储层具有煤质软、散,钻遇地层倾角大,目的层埋深浅等特点,造成钻井施工中存在井眼轨迹控制难度大、漏失严重、固井困难等问题。针对所遇到的问题,在井身结构设计、设备选择及钻具组合、钻进参数、井眼轨迹控制、钻井液、套管以及固井技术方面采取了有效的技术措施,在松软低透性薄煤层中实现了水平长距离成孔（煤层段中最长穿行距离达到223．73m）,与直井成功对穿连通。通过对乌兰矿煤层气水平对穿井施工工艺的分析,总结了在松软低透性薄煤层中实现水平对穿连通井钻井、成井的施工经验。     

煤矿井下定向钻进钻孔事故的预防及处理

钻孔事故是煤矿井下定向钻孔安全、高效施工的巨大威胁。介绍了定向钻进常见卡钻、钻具断落和喷孔事故;分析了其成因、预防措施和处理工艺经验。认为对待钻孔事故应坚持“预防为主,处理为辅”的原则;结合装备现状,应开展适用于煤矿井下定向钻进事故处理的专用技术及装备研究。      

龙马煤矿“两带”孔钻探施工的主要问题及解决办法

龙马煤矿"两带"(即采动覆岩垮落带和导水裂隙带)观测孔施工的主要问题是火山灰地层坍掉严重,并且层厚很难穿过。火山灰层超径,易钻折,钻折后打捞困难。泥岩层遇水冲浸超径,套管下入该层坐不住套管,易发生套管事故。煤系地层漏失。这些地层复杂情况使开始施工遇到了困难,经过施工摸索,掌握了施工技术工艺,使后续施工进展顺利,圆满的完成了任务。     

采用空气潜孔锤钻进技术在井筒内施工泄水孔实践

袁店一井煤矿风井井筒基岩段施工中遇工作面大量涌水,排水能力无法满足掘砌需要。为保证井筒掘砌施工安全,提出施工钻孔直达风巷的方法进行快速泄水,但已无法进行传统泥浆钻进。通过采用长距离悬空钻杆结合空气潜孔锤钻进技术以及孔口管的安装等施工工艺和措施,有效解决了岩粉上返、水压过大、钻杆摆动等施工技术难题,快速地完成了泄水孔的施工,成功将井筒基岩段涌水排入井下水仓,从而确保了井筒的安全和快速施工。     

空气（泡沫）潜孔锤钻进工艺在王家岭煤矿紧急避险孔中的应用

空气（泡沫）潜孔锤钻进工艺在王家岭煤矿紧急避险孔钻进中,有效解决了钻孔垂直度要求高、地层漏失等施工难点,实现了高质量快速成孔。该工艺平均机械钻速高达7.99 m/h,终孔水平位移仅为0.48 m,二开孔段每米综合成本504.8元。邻孔SW1水文补勘孔以泥浆作为循环介质、采用牙轮回转正循环钻进工艺,平均机械钻速为0.86 m/h,二开孔段每米综合成本为820.5元。前者平均机械钻速约是后者的9倍,较后者节约成本38.5%。与邻孔泥浆正循环牙轮回转钻进工艺相比,该工艺不仅解决了紧急避险孔施工难点,还提高了孔身质量、节约了工期、降低了成本,达到降本增效的目的,值得类似工程借鉴。     

大塔场构造遂宁组—须家河组 钻井技术难点及应对措施

大塔场构造筇竹寺组、灯影组具有良好的生储盖组合且分布广泛,具有巨大的油气藏勘探开发潜力。该地区地质条件复杂,在上部地层钻进过程中,发现沙溪庙组井漏问题突出、须家河组岩石可钻性差等诸多难点。为了加快该区块的钻探进程,解决制约钻井提速的技术难题,通过分析前期钻完井和正钻井资料,明确了大塔场构造上部地层钻进过程中可能遇到的技术难点,结合现场实践提出了防止起步井斜方法、大尺寸套管固井技术、凝胶水泥堵漏技术、钻头优选等技术措施,对今后在该区块钻井和固井施工具有一定的指导作用。