干热岩钻探关键技术探索

干热岩是国际公认的高效低碳清洁能源,近年来,随着国家对清洁能源勘探开发的提倡和支持,国内开展了一些干热岩勘探工作。干热岩钻探是前期获取地质资料进行资源量计算及后期开发利用的关键部分。现阶段国内在干热岩钻探工艺技术方面还没有形成体系,大多借用石油钻井行业及地质钻井行业的一些工艺技术,但干热岩钻探钻遇地层温度普遍较高,且大部分孔段均为坚硬的花岗岩地层,因此如何在高温环境下保持钻井液性能,保证其携带岩屑及维护孔壁稳定的功效,在坚硬的花岗岩层中如何提高钻进效率,实现高效钻进,钻遇破碎地层时如何维护孔壁稳定,实现护壁堵漏等问题,该文结合国内已施工的部分干热岩钻探工程,对国内干热岩钻探所采取的工艺技术进行了探索,研制了抗高温配方的钻井液,使用转盘回转+孔底动力钻具复合钻进,在钻井液中加入抗高温封堵剂,可有效提高干热岩钻探效率,以期促进干热岩钻探工艺技术的研究、应用和推广。     

金矿钻探技术方法的探讨

目前钻探已经成为勘探金矿(山金)的一种主要手段,就其钻探施工技术方法而言,不外乎采用钢粒钻进(包括部分硬质合金钻进)及金刚石钻进。虽然多数金矿钻探推广应用了小口径金刚石钻进,但至今钢粒钻进仍然     

黔北地区窄陡型向斜页岩气水平井地质导向技术对策

黔北地区五峰组-龙马溪组页岩地层残留于窄陡型向斜中, 具有地层速度变化大, 地震资料靶点预测精度低; 地层倾角变化频, 地层走向及轨迹难以把控; 地层稳定性差, 井眼扩大严重等难点。增大了地质导向难度, 水平井钻遇率低。针对这些问题, 梳理分析了实钻中地质导向遇到的难点, 通过井震结合, 完善三维地震速度模型, 精确提取各地层、各方位地层视倾角; 实钻中通过多元厚度建模, 不断矫正细化对靶点深度的预测, 优化随钻三维轨迹; 进入箱体后, 强化地球物理响应特征, 对随钻曲线进行正演提取及反演对比, 利用多元元素谱及成像技术精细刻画箱体成像特征。在7口井的钻探应用中靶点误差与设计降低至25 m, 优质页岩钻遇率提高到99.2%, 箱体钻遇率从87.6%提高至96.5%, 其中3口实现了中靶率、优质页岩钻遇率和箱体钻遇率3个100%的地质导向成果。类似于黔北地区这种窄陡型残余留向斜地质导向难点通过该套技术对策可以及时避开小褶皱等细微构造变化, 有效保障水平井箱体钻遇率, 为水平井地质导向提供了扎实的技术支撑。      

多功能定向钻探软件系统设计与开发

计算机软件辅助设计钻孔轨迹及其跟踪定位与监控是现代定向钻探工程和深部资源勘探发展的需要,针对地质勘探钻
探工程特点和技术要求,多功能定向钻探软件开发以钻孔轨迹设计与分析监控为主,兼顾地质钻探工程技术成果生成,软件系统
功能包括钻孔弯曲规律分析、钻孔轨迹坐标定位计算、初级定向钻孔设计、受控定向钻孔轨迹设计、三维空间钻孔轨迹动态演示和
钻孔地质设计书生成、钻孔地质柱状图生成、钻探工程技术综合图生成,软件系统经实例验证并应用于工程实践。      

水平定向钻在南水北调配套工程输水管线穿越中的应用研究:以沙颍河穿越工程为例

以沙颍河水平定向钻2号管穿越工程为例,应用理论分析及数据分析的方法对施工过程中导向孔钻进6次、扩孔扭矩大且耗时长、回拖管道时发生扩孔器断裂事故等问题进行了研究,总结了大直径水平定向钻穿越施工的经验与教训,为今后水平定向钻进技术在南水北调等资源和能源管道项目中的应用提供重要借鉴。研究结果显示:地磁有线控向系统+无线控向系统的双控向系统可有效降低导向孔失败风险;泥浆配制及净化设备不完善是引起沙颍河穿越工程施工不顺利的重要原因;根据地质条件选择合适的钻具可有效提高施工效率;回拖扩孔器断裂的原因是疲劳断裂,采用人工顶管法处理事故有借鉴意义;松散地层中连续施工可降低孔壁失稳风险。      

金川铜镍矿集区科钻项目告捷

由山东省第三地质矿产勘查院承担施工的甘肃金川铜镍矿集区科学钻探孔日前顺利竣工,并通过专家组的评审验收。
　　金川科钻项目由中国地质科学院组织实施,国土资源部归口管理,是深部探测技术与实验研究专项第五项目--大陆科学钻探选址与科学钻探试验中的重点课题。该钻孔于2012年3月开钻,终孔孔深2185.56米,终孔顶角8°,岩芯采取率96.29%,各项指标均高于地质设计要求,达到了地质设计目的。     

水平定向钻孔剖面测量系统的研制

水平定向钻在穿越复杂地质情况下,施工中容易出现钻孔坍塌、钻杆断裂等技术难题。通过对超声波在定向钻泥浆中传输规律的研究,建立了定向钻剖面测量的超声工艺模型,在嵌入式控制平台上开发出用于水平定向钻孔剖面测量的超声测量系统,可以对钻孔形状进行测量,对穿越轨迹上的地质情况进行核查,并通过检测软件对穿越轨迹进行三维剖面图显示,指导复杂地质条件下的水平定向钻施工过程,降低穿越风险。      

油藏地质建模及实时跟踪研究

为了提高采收率,降低开发风险,以滩海地区某油田为研究对象,结合地质、测井、地震等资料,对该油藏进行实时跟踪地质特征综合研究。应用地质建模、随钻测井、地质导向等技术,建立了精细的三维地质导向模型,并根据随钻测井数据和综合地质信息,实时验证构造和储集层信息,对导向模型不断校正,使模型与实钻结果一致,还以该模型为基础,优化水平井钻井的前进轨迹。结果表明,此种方法的应用降低了海上油田开发风险,能取得良好的开发效果。     

用似螺线法设计计算弯曲定向钻孔

根据两个线性关系可以建立起钻孔轴线似螺(纹)线模型。该模型涉及以下十四个参数:钻孔开孔和设计穿过点的坐标及高程X_0,Y_0,H_0和X_1,Y_1,H_1;自开孔至设计穿过点的孔深增量△L,以及该段孔轴的水平投影长△S;开孔孔轴和设计穿过点孔轴的方位角及天顶角ω_0＇γ_0＇和ω_1＇γ_1＇孔轴天顶角随孔深的变化率a_1和方位角随孔轴水平投影长的变化率b_1该模型共确定了六个关系式。上述十四个参数中:X_1,Y_1,H_1是已知的,其余十一个参数只要给定其中的五个参数,其它六个参数即可计算出来。给定待求参数是那些,是依其解决的不同问题而异的。该文讨论了与自然弯曲钻孔设计和人工弯曲定向钻孔设计有关的四种问题的计算方法。提供了计算钻孔孔轴上任意点轴线的全曲率公式。     

青海大场矿区永冻层低温钻井液试验研究

针对大场矿区永冻层钻进过程中出现的冻钻、塌孔和钻井液絮凝等特点,结合矿场钻探地质资料,在粗分散抑制性抗低温钻井液体系基础上,利用正交实验法优选出了适宜大场矿区永冻层钻进的配方。配方:1 000 mL水+2% Na₂CO₃(钠基膨润土的2%)+4% 钠基膨润土+10% NaCl+2% KCl+5% 乙二醇+0.15% Na CMC(高黏)+0.3% LV PAC(低黏)。实验表明该配方在-10℃条件下仍能保持良好的性能,未出现冻结、絮凝等现象;同时,运用DPS软件分析了该钻井液的流体类型,结果表明该钻井液为幂律流体,在低温下该钻井液的非牛顿性增强,流动性能较好。      

初级定向孔的测斜计算

初级定向钻探是利用钻孔自然弯曲规律的定向钻进技术。在野外如何利用小型电算器使钻孔弯曲计算结果越来越接近于钻孔在空间的实际位移状态,至为重要.兹介绍我队实际工作中所用的计算方法如下。一变角法与移位法测斜计算特点初级定向孔利用“变角法”和“移位法”钻进,对钻孔弯曲测量要及时、准确、计算严格才能掌握钻孔实际所“行走”的空间位置,以决定在施工中是否采用保斜、造     

川东北黄金口背斜ZK001钻孔流体地球化学及含锂特征

伴随着中国高镁低锂老卤溶液提纯碳酸锂的关键技术取得突破,卤水提锂日益受到重视。深地资源勘查开发专项中的锂能源金属矿产基地深部探测技术示范项目在川东北宣汉地区布置了3 227 m深钻孔(ZK001),主要研究目的是探讨深部是否存在富锂卤水。随钻流体(常用钻探循环泥浆气体)分析是常规井口流体实时监测的主要手段,但因Li化学性质活泼,气体组分难以全面反映Li的富集浓度,故本次对钻孔流体(包含深部卤水、随钻流体、钻孔洗井水)及钻孔周边地表水、地下水进行了取样分析,首次获得了川东北黄金口ZK001钻孔流体组分特征,初步归纳了钻孔流体中Li及其他主要组分的变化规律。结果表明:川东北黄金口各类型水样品Li质量浓度从大到小依次为深部卤水、钻孔洗井水、随钻流体、地下水、地表水;比较ZK001钻孔随钻流体组分随深度变化特征,发现0～500 m深度随钻流体Li质量浓度相对较高,Mg/Li值较低,且流体Li质量浓度异常与深度成正比,Mg/Li值与深度成反比;ZK001钻孔3 000 m深度处采集的黄色卤水Na、K、Rb、Sr等有用组分达到卤水工业品位,Li质量浓度(10 556μg·L~(-1))接近边界品位(24 599μg·L~(-1))的一半,Mg/Li值为33.92。上述钻孔流体特征将为下一步钻探工程布置提供科学支撑。     

霄雲煤矿井下突水定向井钻孔堵水施工技术及注浆方法

根据霄雲煤矿1313工作面突水情况,以及该突水点周围地层和构造,针对该突水点采用定向钻孔施工技术进行堵水施工,同时施工4个定向钻孔,其中施工2个突水通道注浆孔XY1、XY2封堵通道,定向封堵通道孔找准涌水通道是钻孔施工的关键;2个盖帽钻孔XY3、XY4,定向盖帽孔对准突水点封堵并提高注浆水头压力是钻孔施工的关键;钻孔钻穿突水点附近上方的采空区顶板,通过向突水点附近的采空区注入石子、沙子、水泥等封堵出水点,起到封盖出水点的作用。采用下行方式注浆,逢漏（漏失量大于10m3/h）注浆封堵。根据钻探揭示的实际地质及水文地质条件,对钻孔的裸孔段,采取下行、大小间歇、复扫、复注的方式,达到注浆终止条件为止,凝固24h后,继续钻进,遇漏重复注浆,直至设计终孔深度为止。     

基于非开挖随钻检测系统与随机森林的地层岩性识别

通过自主研发设计的非开挖随钻检测系统,采集非开挖钻进参数,进行非开挖钻进实时地层岩性识别,为非开挖施工提供安全信息保证。针对非开挖工程工勘资料缺乏,掘进地层岩性难以判断的问题,提出了一种基于非开挖随钻检测系统实时采集数据,利用随机森林算法建立地层识别模型,通过模型去识别未知地层,并将识别结果可视化展示。通过非开挖随钻检测系统在工程现场的实际应用,获得了包括钻速、扭矩、转速、拉力、泵压、泵量等钻进敏感参数作为训练样本,利用随机森林算法对采集的钻进参数进行训练,构造决策树与随机森林,对钻进参数进行分类,建立了以典型非开挖地层岩性分类为目标的分类模型,分别确定了杂填土、黏土、粉细砂、砾石和淤泥的地层分类标签。进一步,基于机器学习的分类结果,利用PCA主成分分析将地层识别特征降维至三维,实现了地层岩性识别结果的三维展示。将预测模型应用于实际工程,以验证其有效性。结果表明,该方法能在非开挖实时钻进条件下快速识别钻进地层,识别正确率高达92%。该研究成果通过采集导向随钻参数,识别非开挖掘进段地层岩性,为非开挖扩孔阶段钻具选型、泥浆设计等提供了重要信息。      

内插管式气举反循环钻进工艺在基岩地热井中的应用

随着地热资源被广泛利用,地热井各种钻井技术新方法不断应用,如何提高地热井施工效率、降低地热井施工成本是地热井项目钻探施工的关键.气举反循环钻进工艺被广泛应用于地热井钻探施工中,然而在基岩浅井和中深井地热项目施工中,使用常规气举反循环钻进工艺存在钻具重量大、结构复杂、双壁密封不严等问题,对钻机提升能力要求较高,中小型钻机...     

海上定向钻穿越泥浆体系研究

摘 要:定向钻泥浆在陆地作业过程中已经发展成熟,但在海上施工过程中,由于海水的侵入,泥浆会产生絮凝、分离以及性能突变等情况;在穿越施工过程中容易引起阻卡、坍塌等事故严重影响海上定向钻穿越的施工效率。针对海上定向钻穿越工程,通过室内实验研究了海水环境对泥浆性能的影响,结合海上环境保护的要求,构建了一套适合于海上定向钻施工的泥浆体系:海水＋0.3％ Na_２ CO_３ ＋10％短纤维海泡石＋0.2％植物纤维-2＋0.5％增黏剂-6;综合评价以及现场应用表明其能够满足海上建设开发的作业需求。      

高寒地区岩石可钻性分析及金刚石钻头选型

以高寒地区铁矿钻探施工项目为背景,采用压入硬度测试、摆球硬度测试、研磨性测试、微钻实验法和碎岩比功法等手
段对矿区代表性岩石进行了可钻性分析。结果表明:新疆西昆仑塔县高寒地区地层岩性为中硬及以上的岩层,研磨性中等级以
上。大部分岩心在金刚石胎体硬度为中软至中硬时,钻进效果较好。并在此基础上优选出的钻头在高寒地区适应性强,提高了钻
头寿命和时效,可为同类地区的钻探施工提供参考。      

推广普及浅钻技术 提高地质勘查效果

黑龙江省是一个地理景观条件、地质构造和成矿地质条件复杂的省份、地质勘查和矿产勘查难度较大。为了提高地质找矿效果和基础地质研究程度，使矿产资源与资源预测取得重大突破，除加强成矿理论研究及其原始创新外，提高整体勘查科学技术水平、加快高新技术应用十分必要。近年来，北京探工研究所以及勘探所等单位在浅钻技术与装备研究上取得了重大进展，所研制的钻深1米、5米、10米等浅钻系列，已在我省森林沼泽区地质填图工作中试验成功并取得良好效果。经实践证明浅钻技术具有不破坏森林、草原、保护环境等突出特点。可改变长期以来靠人工挖探槽、浅井进行浅部地质工程验证的技术落后局面，缩短了与国际水平的差距。笔者认为，浅钻技术在我省地质填图、物化探异常查证、矿产普查及城市地质等领域推广应用极为重要。     

我省钻探进尺效率提高近三成

<正>5月8日,河南省煤田地质局地质三队完成的"大直径工程井气举反循环钻井工艺研究"项目顺利通过专家组的评审验收,钻探进尺效率提高近三成,达到国内领先水平。"大直径工程井气举反循环钻井工艺研究"项目是2013年度省国土资源厅"两权价款"地质科研补助项目。项目通过对岩屑粒径、临界上返速度与最小冲洗量间关系,影响气举反循环排渣能力主要技术参数的分析研究,提出了合理的钻进及扩孔参数(钻压、转速、风压、风量、浸没比),保证了     

砂矿钻探技术

我队从1976年开始进行砂金矿产资源勘察,为解决砂金矿的施工手段,在吸取外地经验的基础上,经过实践确定以砂钻为主,检查井为辅的勘察手段,并在工作中不断发展和创新,形成一套较为完整的砂金钻探技术和沉井施工方法。除应用于砂金勘察外,还扩展到水文地质,工程基础地质勘察方面。今年以来,又在堆积锰矿、稀土矿应用砂钻代替浅井进行施工,均取得了较好的经济效益和地质成果。