泥浆脉冲随钻测量系统研究

介绍了泥浆脉冲随钻测量系统信号传输的3种基本工作方式:压力正脉冲、压力负脉冲和连续压力波.泥浆脉冲信号在传输过程中主要受钻探泵、井底动力机、泥浆中的气泡及活动钻具的干扰;钻井深度、泥浆中的气泡量、含砂量和泥浆类型对信号衰减有一定的影响.     

矿用泥浆脉冲无线随钻测量装置研发及应用

针对现有煤矿井下随钻测量系统信号传输必须依赖通缆专用钻杆而不能采用常规钻杆的技术限制,提出泥浆脉冲无线传输技术,以钻杆柱内环空间为信号传输通道,通过对孔内轨迹参数测量、泥浆脉冲载波信号传输、间歇工作模式设计与控制、孔口信号接收与解调处理等关键技术研究,研制了基于泥浆脉冲的矿用无线随钻测量装置YHD3-1500,并在山西晋城寺河和成庄煤矿进行了试验。试验结果表明：泥浆脉冲无线随钻测量装置信号幅度大、传输距离远、工作时间长、工作稳定性强。装置使用过程中不受钻杆限制,不但可提高钻孔深度,又可实现钻孔轨迹实时控制,进一步拓宽了定向钻进应用领域,具有极大的推广应用价值。     

高速泥浆脉冲传输技术在随钻测井系统的应用研究

中海油服自主研发的Drilog?随钻测井系统由MWD系统、DSM参数仪,以及ACPR电阻率伽马组成,该系统已成功作业上百井次。为提高机械钻速ROP,挂接更多高端成像仪器,中海油服自主研发了HSVP?高速泥浆脉冲遥传系统,包括井下仪器及地面解码系统,经过水循环测试及实钻测试,可实现12 bps实时解码。在油气田勘探开发中,高速泥浆脉冲器可提高井地传输效率,有助于及时调整井眼轨迹,对提高油气田单井产量,提高采收率发挥重要作用。文章介绍了高速泥浆脉冲器在山西页岩气田某井81/2 in井段的使用过程,根据MWD系统上传数据,分析轨迹控制、动态轨迹测量、随钻测井质量等效果。结果显示HSVP?系统的钻进效率高,上传速率快,定向及时准确,证明了系统在钻进过程中测井质量优良,为系统的扩大使用积累了作业经验。     

定向钻进及随钻测量技术在充填孔施工中的应用

充填钻孔是一种高精度垂直孔,地层促斜、钻孔自然弯曲率较大时,常规钻进方法难以控制钻孔轨迹。在施工中应用定向钻进及随钻测量技术,则可以对钻孔实施全程轨迹监控,使其按照设计轨迹延伸。主要介绍了广西华锡集团股份有限公司铜坑矿将充填站充填孔施工中定向钻进设计、随钻测量、纠斜、侧钻等技术及工艺等。     

管道定向钻穿越中的泥浆配制

在定向钻穿越工程中,泥浆起着非常重要的作用,本文主要介绍了泥浆的性能控制,不同地层穿越中的泥浆配制原则,可为工程施工提供一定的借鉴作用。     

煤矿井下复合定向钻进技术研究与应用

针对传动滑动钻进方法施工千米以上长距离定向钻孔遇到的问题,借鉴石油钻井领域先进技术经验,提出煤矿井下近水平复合定向钻进技术,对其高效钻进机理与钻孔轨迹控制原理进行了分析探讨。根据复合定向钻进工艺技术要求,完成了泥浆脉冲无线随钻测量系统选型,完善了复合定向钻进技术装备配套,形成了泥浆脉冲无线随钻测量复合定向钻进工艺,开展了煤矿井下长距离定向钻孔复合定向钻进现场试验,完成一个1 566 m本煤层定向长钻孔。试验结果表明,与传统滑动定向钻进技术相比,在钻进安全性显著提升的基础上,复合定向钻进技术综合钻进效率显著提升,实现了本煤层定向长钻孔的安全高效钻进。     

泥浆压力脉冲在孔底电动冲击器中的应用

对于冲击钻进而言,当钻进不同岩层时冲击器工作状态也需相应调整,由于冲击器位于地下,因此不能通过传统的有线或无线方式直接从地表发送控制命令。研究了以泥浆为载体,通过对泥浆压力脉冲进行编码来实现地表控制命令的发送,进而实现孔底电动冲击器的地表遥控。地表通过泥浆泵的开合向钻孔内发送一定编码的泥浆压力脉冲,冲击器控制系统对泥浆压力脉冲进行检测和解析从而获得地表的控制命令,然后控制冲击器完成不同的动作,从而很好地实现了孔底电动冲击器的泥浆压力脉冲遥控和电动冲击器功率模块的控制。     

水平定向钻穿越中的泥浆问题

在定向钻穿越工程中,泥浆起着非常重要的作用,本文主要介绍了泥浆的作用、材料组成及性能要求,可为工程施工提供一定的借鉴作用。     

E-link电磁波无线随钻测量系统在煤层气钻井中的应用

简述了E-link电磁波无线随钻测量系统的结构、工作原理及性能指标。通过在WL05-1井煤层气水平井钻井过程中的成功使用,表明E-link电磁波随钻测量系统在煤层气开发中有广泛的应用前景。     

水平定向钻进在复杂地层中的应用

本文介绍了郑州电力管线定向钻穿越七里河工程的施工情况,结合工程实例分析复杂地层情况的泥浆配比方案设计,以及地磁场对无线控向的干扰作用。     

定向钻进技术与装备在穿层定向长钻孔中的应用

针对硫磺沟煤矿工作面常规施工单孔深度不足、有效孔段短、钻进施工效率低、钻孔孔径小等诸多问题,提出采用窄体式ZDY4000LD（C）型履带钻机、第二代随钻测量系统（YHD2-1000（A）型）等附属定向设备进行穿层定向长钻孔成孔技术,以提高钻孔成孔精度、钻孔深度,增大钻孔孔径等参数,减小煤层因受采动影响,导致工作面瓦斯涌出量增大的问题。现场试验施工了4个大直径穿层定向长钻孔,孔深300 m以上钻孔成孔率达到100%,孔深最深399 m,最大钻孔孔径193 mm,钻进总进尺1581 m,平均孔深395.25 m,钻孔抽采效率显著增加。其中3号钻孔最大抽采混合流量8.3 m³/min,最大抽采纯量1.6 m³/min,瓦斯抽采浓度51%,瓦斯抽采效果显著。     

国产随钻测量定向钻进系统在汝箕沟煤矿的应用

采用我国自主研发的随钻测量定向钻进系统及钻孔轨迹设计与分析软件,结合宁夏汝箕沟煤矿巷道现场试验情况,对该系统的组成、性能、使用情况等作了总结;对随钻测量得到的钻孔轨迹参数进行了分析处理,为今后定向钻孔轨迹设计和实测轨迹分析提供了参考。结果表明,无论是系统还是软件,均能满足煤矿井下随钻测量要求。     

新型电磁随钻测量系统信道传输特性研究

电磁波随钻测量不受钻井液性质影响,因而优势得以突现,但其发展瓶颈在于信号传输距离短。论述了电磁波通道式MWD (measurement while drilling)传输装置信道计算的等效传输线法,分析了天线参数、激励源频率等参数的变化对检测电压的影响规律,并通过计算探讨了影响电磁波传输质量的因素。结果显示,地面检测电压随金属环长度增大而增大;温度是对电磁信号传输装置影响显著的一个参数,它能彻底改变电子元件的工作性能,使其丧失功能。因此,工程技术人员可利用等效传输线理论,合理地选择所用激励装置尺寸参数,从而达到优化天线尺寸的目的。     

铀矿绿色勘查泥浆随钻处理装备研究

随着环境保护和泥浆性能维护在地质勘查中越来越重要,铀矿钻探施工中对泥浆的净化处理提出了更高的要求。针对铀矿钻探单孔施工周期短、设备搬迁频繁和泥浆处理量小的特点,分别提出了一套适合砂岩型和硬岩型铀矿勘查的泥浆随钻处理工艺,并分别研制了2套小体积、模块化和智能化的砂岩型和硬岩型铀矿绿色勘查泥浆随钻处理装备。通过现场试验论证,本装备在铀矿钻探施工中取得了良好的环保效益和经济效益,实现了一次配浆多孔使用和泥浆零排放的目标,节约材料的同时提高了施工效率,从根本上解决了钻探施工中泥浆排放污染环境的难题。经过该设备处理后的泥浆,有害固相大幅度减少,泥浆密度降低,流变性提高,保持了较好的泥浆性能,降低了埋钻、卡钻等孔内事故的发生几率,保证了孔内安全,提高了钻孔质量。设备模块化组装,搬迁运输方便,适用于各种地形和交通条件,可在铀矿钻探施工中推广应用。     

受控定向孔钻进用自动导航系统的分析研究

钻探工程中常用受控定向孔钻进。在受控定向孔钻进中,及时了解并掌握钻孔顶角、方位角、造斜器安装角度和孔底实时位置（孔深）等参数非常重要。俄罗斯钻探工作者研发的定向钻进用信息、工艺、自动导航集身于一体的自动导航,对于提高定向钻进效率、保证钻孔质量、提高钻探技术经济指标具有重要意义,值得我们参考。     

Estimation of maximum mud pressure in purely cohesive material during directional drilling

Directional drilling requires the use of drilling mud to stabilize the borehole and return cuttings to the ground surface. High mud pressure can result in mud loss, ground heave, damage to buried infrastructure, and other serious problems as a result of either hydrofracture or blowout of the soil surrounding the borehole. First, past research on two ground failure mechanisms is reviewed. A new approach is introduced to estimate maximum mud pressure using a cavity expansion solution, where the non-unit lateral earth pressure coefficient at rest (K ₀) is explicitly considered. Finite-element analyses demonstrate that the new approach provides effective estimates of the extent of the plastic zone around the borehole under different geostatic stress conditions. Control of mud pressures to prevent the zone of shear failure extending more than halfway to the ground surface produces a reserve capacity of 20–30% against blowout. An examination of hydrofracture versus blowout indicates that blowout is the most likely mode of mud loss in normally and lightly overconsolidated clays. Hydrofracture is the expected cause of mud loss in heavily overconsolidated clays when the coefficient of lateral earth pressure exceeds 1.8.     

煤矿井下电磁波无线随钻轨迹测量系统设计与应用

井下钻探是煤矿日常生产中获取地质资料及消除安全隐患的技术手段。而现阶段煤矿生产中施工的钻孔多不进行钻孔轨迹测量,造成地质资料误判、安全措施客观上不到位的情况时有发生。为根本解决这一问题,根据钻孔轨迹测量原理研发出基于航姿参考系统的电磁波无线随钻轨迹测量系统。该系统具有成本低、方便应用的特点,且能满足无线随钻测量的要求。井下实验证明,该系统可以高效地完成随钻钻孔轨迹测量,提高钻进效率。