非开挖定向钻进铺设大直径燃气钢管工程实例

在北京市亦庄经济开发区非开挖定向钻进铺设529 mm燃气钢管，针对地下管线众多、地层松散易坍塌的情况，合理设计钻孔轨迹，并使用优质泥浆，使铺管施工顺利完成。     

碎软煤层双管定向钻具自动加卸系统关键技术与应用

为提高双管定向钻进钻孔施工时钻具加装和拆卸的自动化水平,提高装卸效率,开发一种双管自动加卸装置,实现不同工况下钻具的全自动装卸,解决双管定向钻进过程中钻杆和套管的同时加装和拆卸的技术难题,完成装置结构和控制系统的设计,运用末端柔顺技术,限制施工过程中装置承受的载荷,明确控制程序关键边界条件,制定不同工况下钻具自动装卸施工工艺流程。在安徽淮北矿业祁南煤矿展开工业性试验,试验顺利完成4个钻孔的施工,共进尺1 170 m。试验过程中双管自动加卸装置运行平稳,能够满足不同工况下钻具组合的加装和拆卸需求。将原本需要2～3人密切配合才能完成的钻具组合自动装卸工作,变为依靠程序控制自动完成,钻杆和套管同时装卸和单独装卸平均效率较人工装卸分别提高了350%和110%,保证了双管定向钻进综合施工效率,减少了作业工人数量,降低了工人劳动强度,保障了施工安全。试验结果表明：双管自动加卸装置运行稳定可靠,施工工艺流程合理,装置各项性能满足双管定向钻进需求。研究成果为双管定向钻孔施工钻具的自动装卸提供了技术和装备支撑,为双管定向钻进技术在煤层气开采相关领域的推广应用奠定了基础。     

ZDY25000LDK智能化定向钻进装备关键技术研究

利用顺煤层、顶板高位钻孔抽采煤层气是当前煤矿井下煤层气综合治理最直接、有效的方法。提高定向钻孔钻进速度和起伏变化大、薄厚不均煤层中的钻遇率,降低施工人员劳动强度,提高钻孔事故预防能力,适应煤矿智能化发展需求,满足煤矿井下长距离定向钻孔施工的智能化钻进装备是当前煤矿井下钻探领域亟待解决的重要问题。基于地质导向和旋转导向钻进施工对钻机精确控制的实际需求,以及煤矿智能化发展的迫切需要,提出了基于防爆电液控制技术的煤矿井下长距离定向钻进装备自动化控制和分体紧凑布局设计的集成化解决方案。重点解决总体紧凑布局设计、关键执行部件设计、自动装卸钻杆技术、防爆电液控制技术、大流量泥浆泵单元设计等设计和技术。研制的ZDY25000LDK智能化定向钻进装备,实现了长距离定向钻进施工过程中自动化装卸钻杆控制、智能化定向钻进施工、参数实时监测以及典型故障智能诊断与预警等功能,使定向钻进装备的智能化水平得到全面提升,为旋转导向和地质导向施工,以及“以孔代巷”大直径定向钻孔高效施工提供了可靠装备保障。      

水平定向钻岩石层穿越套管安装工艺

在水平定向钻穿越长距离、复杂地质条件施工中,为保证穿越导向孔钻进工程的顺利进行,避免或减少钻杆在传递推力时在钻孔内产生“蛇行”弯曲、不能有效传递推力、钻进方向不易控制等不利因素,通常采用在钻机侧沿钻进方向的钻杆上加装部分套管技术。本文详细阐述了水平定向钻岩石层穿越套管安装的施工流程、安装技术措施,同时对套管的钻进、润滑、回抽等环节进行了分析,并对套管施工过程中安全注意事项提出了几点建议。     

冲击反循环钻进在复杂地层中的施工工艺

在钻孔灌注桩施工中，针对沿海地区松散砂层钻孔易坍塌、卵石漂石地层钻孔易孔斜、花岗岩地层钻进效率低等钻进难题，采用冲击反循环钻进技术，并采取相应的技术措施，取得了良好效果。     

1009型失水量仪测定时用HPAM等代替机油

在复杂岩层钻进，平衡地层压力，保持孔壁稳定，是整个钻孔施工过程中的关键。我队在某铁矿区施工的地层，上部为第三、四系粘土、亚粘土、姜石、砂砾岩、亚砂土、流砂层等覆盖层，厚度为百余米到三、四百米。其中粘土层遇水膨胀易缩径；砂土层结构松散胶结性差，遇水后易剥落、坍塌；流砂层易垮孔，使钻孔严重超径。在这种部位发生钻杆断脱，给打捞带来了困难，为了钻进的     

新疆坡北矿区ZK2-6孔钻探施工技术

新疆坡北矿区ZK2-6孔施工中遇到多层蚀变带,最长连续强蚀变带达30 m,在以往施工过程中,因卤水配制的泥浆性能难以保证,不利于孔壁的稳定,导致在钻进过程中,孔壁剥落超径、断钻杆事故频发。钻杆断开后,由于孔壁坍塌,找不到事故头,从而导致钻孔报废。针对蚀变、破碎地层钻进易发生的孔壁坍塌、超径、掉块及卤水泥浆性能难以保证等问题,开展相关研究,提出相应的技术措施,圆满完成了坡北工区ZK2-6孔的钻探施工。     

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。     

SA75+5绳索取心钻具在第三系煤田地质勘探中的应用

针对宝山-振兴煤田第三系煤田地质勘探中地层松散,易坍塌、掉块、缩径的问题,采用普通双管和普通绳索取心钻进,各有利弊,而将SA75绳索取心钻具钻头、扩孔器加大到Φ80 mm,并采取相应的钻孔、取心技术措施,取得了质量高、效率高、效益好的成果。     

顶板高位大直径水平长钻孔配套钻具研制

针对煤矿井下顶板高位大直径水平定向长钻孔施工中常规钻杆出现粘扣、弯曲、断裂等问题,分析了钻杆柱的工作状态,建立了顶板高位大直径长钻孔钻杆柱受力模型和有限元分析模型,明确了钻杆失效的主要原因,通过优化螺纹牙型和接头连接形式,研制了φ73 mm高韧性高强度钻杆,解决了定向钻孔扩孔钻进时钻杆断裂、粘扣等问题,满足了顶板高位大直径定向长钻孔的施工要求。     

非开挖HDD在垃圾填埋场渗滤液导流治理中的应用研究

非开挖HDD技术具有对环境干扰小、施工效率高等优点,被广泛应用于给排水、电力、通信、油气等领域的新管道敷设和既有管线修复中。本文结合英国某垃圾填埋场的渗滤液导流治理工程,分别从技术原理、工程背景、工艺过程、应用效果和改进措施等方面展开了论述。工程实践表明,HDD技术可应用于垃圾填埋场渗滤液水平排放孔的施工中,并应根据现场地层条件和工艺参数对施工过程加以优化。由于填埋堆体含有大量金属废弃物,采用有线导向系统替换了无线电磁导向,可极大提高导向钻孔轨迹的定位精度。采用正向扩孔和管道敷设技术有助于降低阻力,提高敷设效果。对比运行结果显示,相对于传统的渗滤液竖井抽排模式,水平钻孔排放效率更高,成本投入也相对较低,但在设计施工中应充分考虑堆体非均质对施工过程的影响,降低施工风险。     

含砂量对HDD钻井液性能影响的试验研究

水平定向钻进铺管钻遇地层多为土、砂层,钻井液对成孔质量影响较大,而固相含量又直接影响钻井液的综合性能。本文通过室内试验,分析了不同含砂量条件下,钻井液的塑性粘度、表观粘度、动切力、动塑比的变化规律,认为含砂量在15％以下时,对钻井液流变性能变化不大,而当钻井液中的含砂量超过20％时,钻井液会产生系统破坏,需要进一步处理方可二次使用。     

水平定向钻孔在大佛寺煤矿瓦斯抽采中的优势探讨

煤矿井下水平定向钻孔在煤矿瓦斯抽采中具有明显的技术优势。通过对大佛寺煤矿常规钻孔工作面瓦斯治理技术的分析,指出了其中不足;经过对定向长钻孔钻进工艺、布孔技术进行分析以及通过大佛寺煤矿现场应用,得出定向长钻孔有利于实现工作面瓦斯区域集中抽采的结论;瓦斯抽采统计数据分析对比证明定向长钻孔瓦斯抽采效率要明显优于常规钻孔。     

DN630供水管道定向钻穿越淮河工程的设计和施工

作为非开挖施工的一个分支,定向钻穿越技术得到了越来越广泛的应用。本文以DN630供水管道定向钻穿越淮河工程为例,介绍了定向钻穿越的技术特点,指出了设计基本原则及设计要素如管道钻进的入土角、出土角、曲率半径和穿越深度等确定方法,并阐述了定向钻穿越施工工艺流程及泥浆配制、钻导向孔、扩孔及管道回拖等主要施工工艺。     

水平绳索随钻定向钻进技术研究与应用

水平孔绳索取心钻进时, 钻具回转轴线与自身重力方向不在一条直线上, 地面孔口加压, 受地层软硬或岩层产状作用下, 钻孔轨迹都会发生偏斜, 目前暂无有效办法实现随钻定向纠斜。针对此问题, 开展了小直径水平绳索随钻定向仪器的推送、固定、打捞机构研究, 创新形成一套水平绳索定向钻进器具和定向技术, 并在川藏铁路多吉隧道水平钻孔进行随钻定向纠斜, 成功抑制钻孔上漂趋势, 并降斜3°, 为地质勘查水平绳索取心定向钻进轨迹控制提供支撑。      

浅论水平定向钻进敷设管材

水平定向钻进铺设技术在国内应用日益广泛,但是现行相关管材标准严重滞后,难以满足实际需要。本文对现行水平定向钻进铺设所涉及到的管材进行简要论述,建议相关部门尽快制定相关的水平定向钻进铺设管材标准,并与现行水平定向钻进技术规范协调一致,以促进水平定向钻进工程在国内的健康发展。     

煤矿井下碎软煤层顺层钻完孔技术研究进展

我国碎软煤层赋存层位多、分布广,普遍存在构造应力复杂、瓦斯压力高、煤体力学强度低、渗透性差等特点,钻进时易塌孔、喷孔、孔壁失稳,导致钻进困难、孔内事故频发、成孔深度浅、钻孔堵塞、存在抽采盲区等问题。随着煤炭开采深度的不断增加,碎软煤层瓦斯抽采钻完孔就更加困难。因此,碎软煤层高效、深孔、精准钻进技术以及增透、增产、护孔的完孔技术一直是碎软煤层瓦斯治理的重大技术需求和研究热点。从护孔、排渣、轨迹控制、完孔等成孔的关键技术难题方面,总结了碎软煤层顺层钻完孔技术研究现状和应用情况,分析了目前碎软煤层钻进技术存在的问题,提出了改进完善建议,分析了内控导向式旋转定向钻进技术,多孔介质充填式筛管、折叠膨胀管完孔技术等碎软煤层钻完孔技术新进展,为进一步完善现有碎软煤层钻完孔技术提供了思路。      

Efficient drilling in horizontal directional drilling by implementing the concept of specific energy

The oil and gas industry has successfully used the concept of specific energy (SE) to maximise drill rate and identify inefficient conditions in drilling operations. This paper proposes the idea of implementing the concept of SE in horizontal directional drilling (HDD), a pipeline installation technique which was adopted from horizontal oil well drilling technology. The similarity of the HDD technique with oil well drilling makes SE surveillance a very useful tool in HDD operations. SE monitoring during the drilling stage of HDD can address drilling dysfunctions and maximise the rate of penetration. SE can be calculated in real-time and displayed to the rig personnel during the operation. This paper discusses the concept of SE and how it can be used in HDD projects, and it also illustrates an example application of SE in a case study.     

水平钻进横穿公路的定向技术研究

结合水平横穿开封－洛阳高速公路非开挖水平钻进铺设通讯管道工程实例,通过对袂钻试验数据进行分析,得出了水平定向钻进国钻孔轨迹为弧线的规律,并推导出钻孔弧段曲率工以及能保证准确钻孔出口位置的人口仰角的计算公式,总结了水平钻进的技术要求。     

煤矿井下用φ73 mm高韧性高强度钻杆的研制及应用

针对常规外平钻杆在施工大直径定向长钻孔易发生断裂、弯曲黏扣等问题,分析其失效原因,优选了钻杆材料,研制出φ73 mm高韧性高强度钻杆（High Toughness and High Strength Drilling Pipe,HHDP）。通过性能检测和现场试验:钻杆整体抗扭能力达到20 kN·m,抗弯能力达到2°/3 m,施工大直径定向长钻孔时,千米扩孔进尺钻具事故率约0.26次/km,约为其他同规格钻杆的18%。