定向钻进套铣打捞钻杆的设计

通过对常用定向钻进配套钻具打捞工艺的对比分析,明确了采用套铣打捞工艺处理煤矿井下近水平定向钻进中出现的塌孔、卡钻、埋钻等孔内事故的可行性与实用性。根据其工艺施工要求,结合煤矿井下近水平定向钻进系统配套钻具具体参数,研制了能够满足额定扭矩6000 N·m钻机使用要求的定向钻进套铣打捞钻杆。成庄矿的应用表明,采用套铣打捞工艺处理近水平定向钻进时孔内事故（塌孔、卡钻、埋钻等）可行性较强,且套铣打捞钻杆结构设计合理,能满足套铣打捞工艺的使用要求。     

煤矿井下套铣打捞技术研究与应用

基于煤矿开采深度的增加,在复杂地层中进行定向钻孔施工发生卡钻事故的风险也在急剧增加。采用套铣打捞技术进行卡钻事故处理,能够提高事故处理的成功率,并起到保护原钻杆的作用,降低经济损失。文章分析研究了套铣打捞钻具的选择、冲洗液选择、工艺参数以及工艺方法,结合在玉溪矿和临涣矿打捞实例,优化了套铣打捞工艺及相关参数。     

王洼103-1号水文地质钻孔极其复杂事故的处理

王洼103-1号水文地质钻孔施工过程中出现沉砂卡钻,在处理卡钻事故过程中又使套铣筒也被卡在钻孔内,强力起拔套铣筒,造成断裂,且断口不平整、倾斜靠边,形成了极其复杂的孔内事故。事故原因是泥浆中含沙量过大所致。另外处理钻铤卡钻时下入的表层套管直径偏小,也给后期处理事故造成了很大困难。根据孔内事故特点,制定了先起拔表层套管,更换大直径表套,再套反套铣筒、钻铤的处理方案。为此专门设计制作了起拔表层套管钻进的主动钻进钻杆、钻头;设计加工了加长套铣筒、扶正事故套铣筒的扶正工具等,及时成功处理好了本次超复杂卡钻事故。本文详细论述了钻孔事故的处理过程及措施,总结了事故教训和处理经验,对于处理类似卡钻事故具有指导和借鉴意义。     

特长套铣筒在埋钻事故中的应用

以往用煤田钻探常用的套铣筒处理一起普通的埋钻事故耗时费力,又容易滋生次生事故。在使用特长套铣筒处理钻孔中的埋钻事故,可以大大缩短处理事故的时间,减少了工人的劳动强度,收到事半功倍的效果。特长套铣筒采用石油专用的带丝扣套管,每根套管长度12m左右,套管之间用管箍连接,总长度一般在80~100m,套铣筒的下端接套铣筒钻头。套铣筒的规格根据孔内事故钻具的最大外径确定,通常比事故钻具最大外径大两个级差,而又比孔径小两个级差。套铣筒钻头的规格应该比事故钻头的规格小一级或等于事故钻头的外径,钻头合金宜采用孕镶粉未合金或其它抗耐磨合金。山西某煤矿送料孔钻探到497m时埋钻,用普通方法处理上部272m钻具用时24d,改用特长套铣筒处理剩余225m钻具仅用时10d,体现了高效率的特点,为大孔径勘探孔埋钻事故的处理,找到了一条比较快速的处理方法。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4S孔卡钻事故处理

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4S孔地层复杂,钻探施工难度大,孔内缩径、坍塌、掉块事故频发,给钻探施工带来了极大的困难。就WFSD-4S孔在孔深517 m发生的卡钻事故进行了详细的阐述,分析发生卡钻事故的原因及条件,采用了强力起拔、反钻杆、可退式打捞矛打捞、套铣等手段,最终成功处理该起卡钻事故。该起事故的经验,为同类事故的处理提供借鉴及参考。     

底板梳状钻孔在碎软煤层瓦斯治理中的应用

针对碎软煤层顺层钻孔成孔深度浅、成孔率低、存在抽采盲区等突出问题,基于贵州省青龙煤矿煤层及顶底板岩层赋存特征,提出利用底板梳状钻孔进行碎软煤层长距离、区域瓦斯抽采与治理。首先分析了底板梳状钻孔的施工工艺原理及技术优势所在,从布孔层位、分支点位和钻孔间距的选择等方面总结了底板梳状钻孔的设计原则。通过钻进装备的优选、钻进工艺参数和钻具组合的优化,成功穿越破碎煤岩层孔段,并实现了127 mm套管全程护孔下放,在21605底抽巷施工完成了多组底板梳状定向钻孔。瓦斯抽采效果表明：底板梳状定向钻孔瓦斯抽采流量大、浓度高、衰减速度慢,单孔瓦斯抽采浓度60%～85%、抽采纯量08～25 m3/min,实现了碎软煤层瓦斯高效抽采。为碎软煤层矿井区域瓦斯抽采与治理提供了重要的借鉴。     

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。      

大牛地气田水平井通井卡钻处理

卡钻的处理方法主要有：通过施加外力如上提、下放钻具转动转盘使钻具恢复自由状态;通过调整钻井液性能、打稠塞、注酸、注解卡剂、反循环等方法使被卡钻具与井壁之间的填充物转移或者破坏;通过反丝钻具打捞甚至套铣起出被卡钻具。大牛地气田DPT-305水平井通井过程中发生一起严重的卡钻事故。通过重浆+清扫液、注酸、注解卡剂、环空憋压等方法处理被卡钻具与井壁之间的填充物;通过固定转盘上下活动来对被卡钻具施加扭矩;倒扣等方式处理这起卡钻事故,最终解卡。总结了事故的成因,分析了处理过程的得失,为以后处理此类事故积累了经验。     

螺杆钻侧钻分支绕障技术处理绳索取心钻孔事故

绳索取心钻进施工中常出现卡钻、埋钻和钻具断裂事故。一些孔内事故处理需要很长时间,尤其是深孔事故发生后投入了大量的财力、人力进行处理,最终还不一定能取得成功。在此情况下,采用侧钻绕障而避开孔内事故钻具则是一种理想的选择,可大大缩短事故处理时间,避免钻孔报废带来的损失。重庆北碚龙车勘探区ZK6-2孔运用螺杆定向钻进侧钻分支绕障方法取得成功,并积累了宝贵的经验。     

绳索取心钻进技术在水平钻孔中应用

针对深100 m水平钻孔钻孔易倾斜和卡钻事故多发等问题,在2个工程中试验应用了绳索取心钻进技术成孔,把打捞器中的柔性钢丝绳改为硬质铁管,解决了内管总成的打捞和投放问题。并采取了一些相关技术措施,取得了良好的钻进效果,2个深100 m水平孔均没有发生过孔内卡钻或其它事故,而且钻进效率高、岩心采取率高,达到了地质勘探的目的和要求。结合工程实践,介绍了在水平孔中采用绳索取心钻进技术的技术要求和工艺措施。     

煤矿井下顶板梳状长钻孔分段压裂强化瓦斯抽采实践

为了解决碎软煤层本煤层钻孔施工困难,瓦斯抽采浓度低,抽采效果差,无法实现大面积区域预抽的问题,在现有煤矿井下定向钻进技术和水力压裂技术的基础上,结合前期研究成果,提出了顶板梳状长钻孔分段水力压裂技术,并在韩城矿区桑树坪二号井进行了现场试验。现场施工顶板梳状长钻孔主孔长度588 m,包含8个分支孔,钻孔总进尺1 188 m,主孔距煤层0~3.28 m,平面上覆盖约12.5 m。采用不动管柱分段水力压裂工艺,分4段进行水力压裂施工,累计注水2 012 m3,最大泵注压力8.74 MPa。压裂后最大影响半径大于30 m,且裂缝主要位于钻孔下方,向煤层延伸。压裂钻孔稳定抽采阶段瓦斯抽采纯量1.18 m3/min,抽采瓦斯体积分数平均43.54%。顶板梳状长钻孔分段水力压裂钻孔瓦斯抽采纯量是水力割缝钻孔的1.2倍,是本煤层顺层钻孔的4.0倍。试验结果表明,顶板梳状长钻孔分段水力压裂技术可有效避免本煤层常规钻孔施工过程中存在的塌孔、卡钻、喷孔等问题,实现了碎软低渗煤层大面积区域瓦斯预抽,为碎软低渗煤层区域瓦斯预抽提供了新思路和新方法。      

井下碎软煤层双管双动空气定向钻进工艺研究

碎软煤层钻进过程中易发生喷孔、塌孔,造成钻孔深度浅、成孔率低,严重制约碎软煤层瓦斯高效治理。随着“以孔代巷”、递进式抽采等瓦斯治理模式的兴起,煤矿对碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔提出了更高的要求,为了进一步提高碎软煤层钻孔深度、钻孔精度和成孔率,以满足煤矿安全、高效、精准瓦斯治理的需要,提出煤矿井下碎软煤层双管双动空气定向钻进工艺方法。针对该钻进方法涉及的关键钻具和钻进工艺,根据煤矿井下空气螺杆钻具规格和通过性试验,分析确定外管套管、内管螺杆钻具、领眼钻头以及扩眼器等钻具级配;通过理论分析螺旋钻进煤粉颗粒运动速度,优化套管螺旋叶片螺距、头数等参数;根据钻进排粉需求、空气螺杆钻具用风要求,计算双管钻进用风量、风压;采用数值模拟方法,研究排粉规律和最佳钻进工艺参数,最后通过现场钻进试验,验证双管双动钻具级配和钻进工艺的合理性。结果表明:增加风量比增加转速提高排粉效果更明显;钻进时套管转速40 r/min时,对应风量应最小达到500 m3/h,内管钻具滑动定向造斜完成后,应尽快复合钻进排粉,当风量低于400 m3/h时,应当充分回转扫孔排渣;采用?90 mm领眼钻头+?120 mm扩眼器+?73 mm空气螺杆钻具+?73/35 mm宽叶片螺旋钻杆的内管钻具+?140 mm套管钻头+?120/96 mm反螺旋套管的外管钻具组合,采用风量1 000 m3/h、风压1.25 MPa以上的风源、转速40~120 r/min的工艺参数,钻孔深度达到350 m以上、套管护孔深度168 m以上,钻孔轨迹可控制在煤层内,有效提高了钻孔深度和精度,为碎软煤层随钻护孔精确钻进提供新工艺方法。      

镶嵌式焊管在处理事故中的作用

邯郸市峰峰集团公司梧桐庄煤矿施工地面筑浆封堵182201工作面地板出水定向斜孔工程时,因采用清水钻进,当钻进穿过破碎带和煤层后,发生孔径环状间隙缩小,孔内钻具被埋卡事故。通过对事故原因的认真分析,采用了镶嵌式焊管处理方法,较理想的处理了孔内事故。     

底板梳状长钻孔替代穿层钻孔瓦斯抽采技术可行性

底板岩巷穿层钻孔抽采技术和本煤层定向长钻孔抽采技术是目前高瓦斯和突出矿井回采工作面最为主要的瓦斯治理措施。晋城矿区赵庄矿煤层具松软低透气性特点,主要采用岩巷穿层钻孔消突为主,本煤层顺层钻孔消突为辅的瓦斯治理方法。但底板岩巷穿层钻孔存在工程量大、施工周期长及成本高等缺点,本煤层钻孔存在钻孔抽采不均匀、钻孔覆盖密度不足等技术缺陷。为对比考察底板梳状长钻孔与底板岩巷穿层钻孔的抽采效果,在赵庄矿1307采面开展了2种瓦斯治理方法。结果表明:抽采条件和抽采范围相同条件下,5个底板梳状长钻孔的瓦斯抽采总量占到底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采总量的75.4%,而底板梳状长钻孔的经济投入仅占底板岩巷穿层钻孔经济投入的29.2%。由此得出,研究区梳状长钻孔替代穿层钻孔的瓦斯抽采技术是可行的。该研究为底板梳状长钻孔替代底板岩巷的技术可行性提供了实践参考,为松软低透的高瓦斯和突出矿井的瓦斯治理提供了更为经济可行的治理方案。      

深井“飞管止水”法处理下管事故实例分析

甘肃地矿局水勘院水文工程公司承担的甘肃能源基地地下水资源Q2勘查钻孔施工任务,在用准311钻具二开钻进到500.00m后下准273井管时,发生井管遇阻被卡事故。井管下到孔深395m处,既不能提升,又不能下到预定深度500m的位置。经过认真分析后,采用"飞管止水"法成功处理井管事故,最终使Q2井达到设计要求,圆满完成施工任务。     

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。