定向钻进技术的发展与应用

定向钻进技术已有近百年的历史,随着的资源钻采井孔深度的不断增加,近几年该技术发展很快。讨论定向钻进技术包括基本内涵与最新拓展,对于更好的理解与推广应用这项技术具有重要意义。论文讨论了定向钻进的定义,概述了钻孔设计、测斜技术、测斜数据计算、测斜数据传输,特别是纠斜新技术的发展如自动垂直与自动导向钻进新技术等。简要介绍了目前定向钻进技术的应用领域与钻孔类型。提出了适用于深部地质钻探的定向钻进全孔轨迹主动控制的概念与实施措施。     

克里格法在离子吸附型稀土矿勘查储量估算中的应用

我国在离子吸附型稀土矿勘查工作中,一般采用地质块段法估算储量,块段法是将矿体划分为不同厚度的块段投影到水平或垂直方向上,块段的划分、各块段的面积和厚度、品位都会影响储量估算结果。本文以赣南某离子吸附型稀土矿床作为研究对象,基于先期勘探钻孔数据资料,运用三维建模软件创建了该矿床钻孔数据库,建立了矿区内矿体的三维DTM模型;采用克里格法对矿体进行稀土氧化物品位分析,将克里格法的储量计算结果与块段法的储量计算结果作对比分析。结果显示,克里格法计算的矿体体积比块段法增加了11.8%,稀土氧化物储量增加了15%,与实际勘探数据相比较,克里格法的计算结果基本合理,且具有快速、准确、方便的特点。本文利用自主开发的以克里格法为基础的三维数字矿山经济评价系统中价格-边界品位敏感性分析模块,动态设置边界品位,灵活圈定不同价格下经济可采的矿体边界,如当精矿的市场价格从10万元/吨变化为12万元/吨时,通过计算获得了此矿山经济可采矿体的空间扩展范围。基于克里格法的三维估算系统能够帮助矿山选择合理的采矿工程布置,有利于满足矿山动态管理的需要以及保证矿产资源的合理利用。     

水平定向钻进技术在胡底煤矿地质构造勘探中的应用

定向钻孔技术可以精确控制钻孔轨迹,可满足胡底煤矿对探明地质构造的要求。该矿采用ZDY6000LD型钻机施工4个近水平定向钻孔,精确探明主运、辅运石门的煤层走向,为抽掘采衔接提供了依据。介绍了胡底煤矿地质构造勘探定向孔的设计依据及钻进工艺。     

绳索取心定向钻井工艺在陡倾角岩层中的应用

贵州威宁阳关寨勘查区位于格目底向斜南西翼的西段,主要含煤地层为宣威组。勘查区西南部岩层较陡,倾角60。以上,特别是ZK102、ZK202、ZK302钻孔岩层倾角超过80°。如按常规垂直井设计,钻孔深度超过1400m,施工难度大。在分析勘查区绳索取心直井钻进困难和定向钻进优点基础上,对小口径绳索取心定向钻进技术可行性进行分析后认为：如把钻孔轨迹的曲率控制在10°／100m以内、增大曲率半径减小最大井斜、配备适合的定向仪器、增购高强度钻具,将定向钻井技术与绳索取心工艺相结合的方案是可行的。并以ZK202为例,介绍了定向孔井身轨迹的设计、钻进技术参数的选择、冲洗液的要求、造斜段措施等。钻探实践表明,采用绳索取心定向钻进技术在该区共施工3个钻孔,与原直井设计比较,减少钻探工程量2000余米,节约勘探成本约150万元,同时缩短工期约3个月,且控制目标煤层精确,完全达到地质设计目的。通过本次施工,为类似地层钻进积累了丰富的实践经验。     

A novel algorithm for designing the layout of additional boreholes

In an exploration project, the placement of additional boreholes is based on the available information and engineering judgment, which may result in a lack of information or redundant information in decision making. This paper presents the use of dynamic multistage sampling to design directional and vertical boreholes to scan the subsurface. For this purpose, the potential collars of boreholes are determined within the survey area, while the imaginary boreholes in the form of cone sides cover the area's lateral surface area, and the concentric cones around the collars change with azimuth and dip angles. The objective function is a criterion used to determine the optimal borehole(s) and update the input borehole database in each stage; this iterative process continues until a stopping condition is satisfied. The presented algorithm was executed and validated on both synthetic and field data from the Eastern Kahang region in Iran. In the synthetic case, five additional boreholes were designated based on high grade and estimation error objectives that intersect two parts of the ore body. Ten proposed additional boreholes in the northeast region of Kahang coincided with the high grade copper mineralization zone.     

江西城门山矿区ZKJ4-10孔螺杆定向纠斜技术

江西省九江县城门山矿区补充勘查项目设计钻孔多为超斜孔,钻孔弯曲度要求高,施工难度大。该矿区多个钻孔都面临着纠斜的难题。本文结合矿区深孔ZKJ4-10孔定向纠斜实例,详细介绍了螺杆钻定向纠斜技术的工作原理、配套设备、操作方法及注意事项。通过矿区钻孔纠斜效果,总结了该技术的优点及不足,为今后地质深孔定向纠斜施工提供了借鉴。     

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。     

软煤气动螺杆钻具定向钻进技术与装备

针对软煤钻进成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、易出现瓦斯抽采盲区等问题，发明了气动螺杆钻具定向钻进技术，开发了由气动螺杆钻具、窄体定向钻机、随钻测量系统等组成的煤矿井下气动定向钻进技术装备。其中，气动定向钻进工艺和完孔技术，解决了松软煤层顺层定向钻孔长距离安全成孔和可靠护孔难题。在淮南某矿进行试验，试验钻孔30个，最大孔深300 m，平均见煤率92.9%，并全孔段安设筛管；钻孔抽采瓦斯纯量32万m3，试验区域煤巷平均掘进效率9.3 m/d，实现覆盖区域煤层安全高效回采。该技术的成功研发探索出软煤横穿工作面递进式瓦斯治理新模式。      

黑龙江金厂矿区定向分支孔施工实践

定向钻探技术在固体矿产中的应用,其技术意义体现在控制钻孔轨迹,使孔斜或钻孔截矿点满足地质勘探要求,经济意义体现在准确揭露矿层及其边界关系,提供更为准确的矿产储量报告。黑龙江省东宁县金厂矿区J14ZK0100孔实施分支孔进行固体矿产勘探取得成功,大幅节约了钻探工作量,并积累了宝贵的经验。在分析矿区定向钻进施工难点的基础上,介绍了技术措施和施工效果。     

陡倾型隐伏金属矿勘查关键

以往陡倾型金属矿勘查钻孔的见矿率较低,查找无矿钻孔出现的原因及提高钻孔见矿率成为陡倾型隐伏金属矿勘查的关键.本次通过陡倾型隐伏铜矿的勘查,对陡倾型隐伏金属矿的无矿钻孔出现的原因进行分析,以期有助于以后陡倾型金属矿床的高效勘查.根据岩矿石的物性特征,选择激电中梯、激电测深综合物探方法,进行钻探验证,分析发现无矿钻孔主要是...     

水上钻探作业平台的制作及应用

针对岳城水库库区水下煤炭资源勘探难题，介绍了水上勘探作业平台的制作运输、安装程序和方法，指出了钻探施工应注意的问题。该区共施工了5个地质钻孔和1个水文孔，特、甲级率达到100％，完成了库区水上勘探任务，为解决库区内勘探难题提供了例证。     

基于自然伽马测井数据的铀资源评价方法研究

“煤铀兼探”“油铀兼探”是当今的研究热点,利用煤、油气田钻井的测井资料评价铀资源潜力是尚待解决的难题。以鄂尔多斯盆地彭阳铀矿区为例,开展基于自然伽马测井数据的铀资源评价方法探索。根据彭阳铀矿区砂岩型铀储层自然伽马异常响应显著的特性,通过对比分析9个验证孔中定量伽马和油田钻孔中自然伽马测井数据,研究彭阳铀矿区矿层定量伽马值的自然伽马测井回归模型,研发矿层平米铀量筛选计算程序。初步建立基于自然伽马测井信息的区域铀矿层识别和品位评价方法,研究成果精度与实测数据吻合,解决了难以高效利用常规煤、油气田测井资料进行铀矿层识别和品位评价的问题。该成果可为鄂尔多斯盆地铀资源调查和潜力评价提供有效的技术支持。      

Assessing grade domain of iron ore deposit using geostatistical modelling: A case study

Conventional methods of ore deposit estimates are time consuming, whereas geostatistical methods provide quick and reliable estimates with minimum variance. Geostatistical tools, semi-variograms and kriging, have been used for estimation of grades of an iron ore deposit in the present study. In order to model the deposit and estimate grade, 4537 samples collected from 93 boreholes were used in the study. 3-D data have been converted to 2-D for analyzing the variation of Fe within the boreholes. For each borehole, the weighted mean of Fe grade and its coefficient of variation (CV) are calculated and further analysis is carried out for these two variables. Semi-variogram model suggests that the deposit extends over a zone of influence up to 700 m. Grade maps of kriged estimates reveal that the iron ore deposit is distributed in three distinct zones.     

洛阳铲钻探在菲律宾迪纳加特岛汇洋镍矿区快速评价中的应用

在菲律宾迪纳加特岛汇洋镍矿区第二期勘查中,采用以洛阳铲钻探为主、浅井为辅的勘探方式,取得了较好的勘查效果。洛阳铲钻探和浅井勘探的镍品位曲线具有相似的特征,可以互相印证;铁品位曲线具有相同的变化趋势。与浅钻勘探资料对比,洛阳铲的镍品位变化趋势与浅钻的结果非常相似。因此认为,用洛阳铲勘探品位变化小的风化壳型矿床的浅部是适宜的,如果将其与浅井、浅钻结合使用,将在风险勘查中独具优势。     

煤矿井下定向钻孔中电阻率探测技术与应用

受高瓦斯/承压奥灰水威胁的工作面开采前,一般采取定向钻进技术在工作面底板开展压裂或注浆工程保障开采安全。利用底板定向钻孔开展孔中探测工作,可更加精细揭露工作面内隐伏构造,还可实现“一孔多用”。为解决定向钻孔内的探测问题,提出一种在水平定向钻孔中进行直流电阻率法探查的方法。定向钻孔施工完毕后,退出定向钻孔施工的通缆钻杆,送入内平钻杆,将孔中高密度电缆通过钻杆尾端特制水便送入钻孔,使孔中电缆平铺于钻孔中,在定向钻孔水平段,进行孔内直流电阻率法径向探测。在理论上通过数值模拟研究层状介质下单孔测量工作模式的接收信号衰减规律、视电阻率曲线变化特征、顶底板岩性对测量结果的影响等,并采用单孔测量数据对孔旁异常范围进行反演定位。数值模拟研究表明,孔中电阻率探测方法对隐伏的异常体有良好的探测效果。通过在陕西韩城某矿井下实际煤层底板探测试验,对研究区2个定向抽采钻孔孔中探测数据进行处理,反演结果异常区与工作面内隐伏小断层位置吻合,验证了定向钻孔中电缆布置的可行性和定向钻孔内通过孔内径向和孔间透视探测隐伏构造的可靠性。      

薄脉状金矿体空间形态的地质统计学研究——以东坪金矿床为例

脉状金矿体空间形态的估计误差对矿床储量的影响远大于矿块品位的影响，提出指示值作为区分矿与非矿的指标，并且指出这种指标具有区域化变量的特征，可以利用克立格法对其进行有效估计，进而确定矿体的空间形态，通过研究认为此法可作为一种精确估计矿床储量的有效途径。     

克立格估计邻域大小的确定方法

分析了以往地质统计学确定估计领域域时的不足,提出了克立格估计方差、均值权,真值与估计值之间线性表达式的斜率、真值与估计值的相关系数以及克立格估值中的负权样品数等可作为确定克立格估计领域域大小的关键参数,对于脉状脉体而言,除了考虑以上参数外,还应限制矿体厚度方向上的大小。     

地浸砂岩型铀矿镭—氡放射性平衡对伽玛测井解释结果的影响研究

地浸砂岩型铀矿钻探勘查过程中,由于钻孔内＂压氡现象＂的存在,使钻孔内铀矿层的镭—氡含量出现暂时的不平衡现象,往往会造成伽玛测井解释结果系统偏低,影响了铀矿资源量评价的准确程度。因此在地浸砂岩型铀矿勘查过程中,必须设计一定数量的物探参数孔,及时开展镭—氡放射性平衡系数的研究和评价。     

Optimally locating additional drill holes in three dimensions using grade and simulated annealing

Average kriging variance is a standard tool used in optimization of the location of additional drill holes. However, this tool cannot distinguish between areas with different priorities. This limitation could be eliminated by using weighted average kriging variance. This paper extends the problem of optimal location to three dimensional cases, use grade as a weight and search optimum locations by simulated annealing. Weighted average kriging variance is used as objective function. The method is applied to a copper deposit. Results have shown that weighting of the estimation variance with ??grade?? is effective only when the difference among the grades estimated for different blocks is considerable.     

新疆红海块状硫化物矿床三维地质建模及勘探应用

三维地质模型集成了大量的地质、地球物理、地球化学、遥感及钻孔数据,不仅具有直观可视化以及人工交互功能,而且能够反应地下深部构造信息,为矿产勘查提供强有力的依据.本文结合新疆哈密红海VMS型铜(锌)矿床,利用实测数据和解译数据在Gocad平台创建了三维地质模型.三维结构模型说明了收集的数据、建模的方法及流程,反应了矿体形态及地质体之间的主体关系,三维栅格模型具有的多信息属性显示了矿体中Cu品位的分布变化情况,Kriging法计算了黄土坡块段矿体资源量,并为勘探圈定了一个新的靶区.