漏失地层近水平钻孔水力反循环取心试验

基于煤矿井下陷落柱、小断层等地质异常体精确探查对漏失地层近水平孔取心钻进的迫切需要,采用双壁水力反循环连续取心技术进行井下地质异常体探查,分析其技术原理及特点,研制配套的ø89/42 mm双壁取心钻杆和反循环取心钻头,并在某地面矿山进行功能性试验,共施工完成3个近水平取心钻孔,单孔最高取心率为83.6%,最大回次进尺69 m,平均钻进效率为3.61~6.26 m/h。针对漏失地层冲洗液漏失严重的问题,提出双壁取心钻具的结构改进优化方案,采用改进后的取心钻具岩心上返通道返水流量和流速大幅提升,最后指出该套反循环取心施工中出现的钻孔环空排渣及岩心卡堵问题并提出了针对性的解决方案,包括采用正反循环排渣法解决钻孔环空排渣问题和采用中心通道打水解卡方法解决岩心卡堵问题。试验表明:该套双壁取心钻具满足煤矿井下地质异常体探查的施工需要,为煤矿井下地质异常体探查提供新的技术途径。      

刚果钾盐钻探用钙镁基钻井液研究及应用

在钾盐钻探过程中,采用常规水基钻井液普遍存在孔壁溶蚀扩径、岩心采取率低等问题。而采用油基钻井液虽然可以保证取心质量,但是成本高且环保性能差。因此,研究一种能高质量获取钾盐矿心且成本低的水基钻井液是极为必要的。基于前期钾盐钻探水基钻井液研究成果,针对刚果共和国光卤石型钾盐地层特点及绳索取心钻探要求,本文采用浸泡模拟实验和材料配伍性对比实验研究,攻关了抑制氯化钙、氯化镁和氯化钾溶解技术,研发了一套钙镁基钻井液配方,具体为：30%氯化镁+20%~30%氯化钙+1%锁水抑制剂+2%~3%钠膨润土+1.3%~1.6%接枝淀粉GSTP +0.4%~0.7%增黏剂GTQ+0.4%包被剂GBBJ。该钻井液具有良好的流变性、悬浮携带能力以及抑制光卤石和溢晶石溶解的能力。并且在刚果共和国奎卢省钾盐钻探工程成功应用,解决了以往使用常规水基钻井液出现的地层溶蚀和岩心采取质量差等问题,顺利完成钻探工作量3020余米,盐矿心采取率达98%以上,节约钻井液成本80%以上。钙镁基钻井液在光卤石型钾盐绳索取心钻探工程中的首次应用表明其可以完全替代油基钻井液,在钾盐钻探工程中具有广阔的推广应用前景。     

Deep Continental Scientific Drilling Engineering Project in Songliao Basin: progress in Earth Science research

The Songke No.2 well (eastern hole) (referred to as Well SK-2), one of the “two wells and four holes” of the Deep Continental Scientific Drilling Engineering Project in the Songliao Basin, is in Anda City, Heilongjiang Province, and was officially completed on May 26, 2018. The scientific goals of Well SK-2 cover four aspects: paleoclimate research, resource and energy exploration, primary geological research, and development of deep earth exploration techniques. Since the official commencement of drilling in 2014, the Well SK-2 scientific drilling engineering team has organized and implemented drilling for coring, in situ logging, chemical analysis of core elements, and deep structural exploration around the well. Currently, the following preliminary scientific research progress has been made: 4334.81 m in situ core data has been obtained; the centimeter-level high-resolution characterization of the most complete and continuous Cretaceous continental strata ever unearthed has been completed, and the standard profile of continental strata has been initially established; the unconventional natural gas resources and basin-type hot dry rocks in the deep Songliao Basin were found to have good prospects for exploration and development; the climatic evolutionary history of the Cretaceous continental strata was rebuilt for the first time, covering hundreds of thousands to millions of years, and the major events of Cretaceous climate fluctuations have been discovered; all these reveal strong evidence for the subduction and aggregation of paleo-ocean plates, providing a theoretical basis for the re-recognition of the genesis of the Songliao Basin and for deep earth oil and gas exploration. The implementation of the Deep Continental Scientific Drilling Engineering Project in the Songliao Basin is of great significance for exploring the mysteries of the Earth and solving major problems such as those related to the deep energy environment. It is a solid step along the road of “going deep into the Earth”.     

郑州市地面沉降监测基岩标施工技术

根据区域地质条件,郑州市地面沉降监测网基岩标建标场地选择在淮河西路与西三环交叉口东南600 m的河南省地质环境监测院内,建标深度为732 m。地质鉴别孔孔深780 m,孔径108 mm,全孔取心钻进,施工的重点是保证岩心采取率,采用泥浆护壁回转钻进,根据钻进层位的岩性不同配置不同特性的泥浆;基岩标标孔孔深780 m,孔径311 mm,施工的控制目标是孔身质量和垂直度。采用三牙轮钻头宝塔式钻具组合不取心钻进施工工艺。取得了较好的施工质量,创造了良好的效益。     

汶川地震断裂带科学钻探项目取心钻进技术

汶川地震断裂带科学钻探（WFSD）项目钻孔的主要目的之一是通过有效的技术手段,在极其破碎的地层中获取满足地学要求的原状岩心。通过在WFSD-2、WFSD-3两个钻孔采取隔液取心钻进、尖齿PDC小钻压取心钻进、孔底动力取心钻进、半合管无损出心等关键技术,高质量地达到了工程的取心要求,并有效地提高了难钻进、易堵心地层机械钻速和回次进尺。     

青海省都兰县五龙沟矿区坑道钻探工艺研究

针对青海五龙沟矿区3320平硐89线中段布设的坑道钻孔（SZZK8905、孔深700.20 m）在钻探施工中遇到的憋泵、孔壁坍塌、缩径、回次进尺少、岩心采取率低等问题,在钻机选取、钻孔结构设计、破碎带取心技术、钻井液等方面开展坑道钻探工艺研究,成功完成了该孔的钻探任务。     

提高复杂地层取心质量的一种发夹式岩心提断器及其应用

为了解决普通取心钻具在软弱、松散性复杂地层钻进中的取心问题,降低堵心、磨心概率,提高钻进回次进尺长度和岩心采取率,研制了安装在普通S95绳索取心钻具上的一种新式岩心提断器。该岩心提断器是利用女性头饰发夹卡取软弱、松散岩心,其构件由发夹、发夹座、发夹室组成,无须通过铆焊工艺固定,可在施工现场由手工借助一种发夹装配器进行组装。在某勘查区3个钻孔中进行了试验,试验孔段总进尺45.11 m,平均回次进尺1.16 m,平均岩心采取率91.42%。试验结果表明:该岩心提断器与底喷式钻头及“引心管”配合使用,能够在软弱、松散性破碎地层大幅度提高回次进尺量、岩心采取率及取心质量,解决了试验前应用普通绳索取心钻具,在钻遇松软夹石、水敏性强的复杂地层中岩心采取率不足30%的难题。用发夹卡取软弱、松散岩心的方法与类同现有技术中簧片的卡心方法比较,更具经济性、灵活性和普适性。其应用领域不限于矿山地质,还可拓展到水文地质、工程地质及环境地质的岩心钻探,具有广泛的应用前景。      

基于技术经济评价的取心钻进方法设计

提出了一种进行取心钻进设计的新方法,其特点是将技术经济学的思想引入钻探工程设计中,从而实现取心钻进方法的优选。该方法具有通用性,可用于任何钻探项目取心钻进方法的选择。在研究中,建立了评价取心钻进施工的技术经济评价指标体系;推导了钻进时间和成本的计算公式,并以一个5000m取心钻进项目的设计为例,对CCSD科钻一井的取心钻进方法进行了评价,证明由中国大陆科学钻探工程中心发明和研制成功的螺杆马达-液动锤-提钻取心法是一种高效、优质、低成本和安全的取心钻进方法。     

大口径取心工艺在刚果(金)某矿区的应用

为了满足选冶试验矿样质量的需要,刚果（金）Sicomines铜钴矿区选用了大口径取心（≥Φ325 mm）钻探工艺。实际应用表明,针对完整或破碎地层条件选用不同的筒状钻具及取心工艺是大口径取心工程成功的关键。     

相山地区河元背深钻CUSD2孔钻探技术

相山地区河元背深钻CUSD2孔设计直孔孔深1800 m,于2014年11月28日开钻,至2015年3月26日钻进孔深1535.02 m,达到地质目的层位,顺利终孔,历时119天。该工程选用国内首台XY-8DB型电传动立轴式岩心钻机,成功施工P口径（φ122 mm）绳索取心钻进至1535.02 m。主要介绍了该孔的钻探施工技术。     

中国东部海区科学钻探工程CSDP-02井钻探效率统计分析

CSDP-02井是中国东部海区科学钻探工程2井,该井采用五开结构,完井井径98 mm,完井井深2843.18 m,历时504 d,创造了海洋科学钻探全取心井深世界纪录。本文介绍了该井的施工过程,对该井的钻进时间、钻探效率和回次进尺长度进行了系统的统计与分析。通过分析,对影响海上深部科学钻探效率的海况、后勤保障等因素进行了简单的阐述,为提高海上深孔钻探施工效率提供了参考依据。     

绳索取心液动锤在中国岩金勘查第一深钻的应用和最新进展

在中国岩金勘查第一深钻ZK96—5钻孔的深部施工中,应用绳索取心液动锤技术在破碎复杂地层中钻进,增加回次进尺,提高时效,延长钻头寿命;在比较完整地层中提高钻速,减少辅助时间,体现了绳索取心液动锤技术的优越性,目前3911．34m的使用深度创造了绳索取心液动锤适应孔深的最新记录。对绳索取心液动锤在深部钻进的优势和易出现的问题进行了分析总结。     

小秦岭金矿田2000m深孔钻探技术

本文以小秦岭金矿田深部探矿项目ZK8302为背景,从钻孔结构、钻探设备(钻机、泥浆泵、钻具组合及钻头等)优选、深孔钻进规程参数、冲洗液和新技术新机具等方面对钻探技术进行了介绍。该钻孔积极探索了绳索取心液动潜孔锤技术,同时采用绳索取心钻杆液压钳、塔上塔下视频监控和多个起钻接头等新技术,大大降低工人的劳动强度,提高了钻探效率。该钻孔实现了河南省小口径岩心钻探金矿勘查孔深2000 m的突破,取得了良好的经济效益和社会效益。     

深部成盐盆地大口径绳索取心设备机具的选配

叶舞凹陷盐矿普查项目需在2000 m以深取心,根据项目书要求,采用小口径岩心钻探与大口径石油、水文水井钻探技术。结合几种类型设备机具的优点,采用石油钻井和绳索取心“二合一”钻探新技术,快速的、经济的、高效的完成了施工任务。介绍了盐矿大口径深部钻探和取心设备机具的选配,可供类似工程项目设备机具的选配借鉴。     

小直径特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案

现行绳索取心口径系列主要适用于3000 m以内浅钻孔。在4000 m左右的特深孔绳索取心钻进中,存在一定的技术“瓶颈”,如地层复杂,甚至无法安全钻达设计深度。论证3000～5000 m特深孔绳索取心合理口径系列和钻柱方案是为特深孔成套钻探装备研制、绳索取心钻具开发提供技术依据的重要前期工作,也是一项公益性和开放性的技术工作。简述了特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案的初步设想,期望国内钻探专家、一线技术人员广泛参与,进一步论证。     

煤矿井下复杂地层近水平钻孔绳索取心钻进工艺试验研究

针对煤矿井下钻孔常规单管取心存在取心率低、效率低下、工人劳动强度大,煤层底板复杂地层以清水为冲洗介质的近水平绳索取心钻进成孔困难等问题,选用适合绳索取心钻进工艺的坑道钻机及配套近水平绳索取心钻具,配合合理的工艺流程进行试验。现场共施工了3个钻孔,成孔2个,孔深分别为151.5、194.5 m;岩心采取率分别为77%、89%,比单管取心提高24%以上;平均日进尺分别为22.7、36.6 m/d,比单管取心效率提高10 m/d以上。通过现场3个取心钻孔的试验,优选出了一套适用于煤矿井下复杂地层以清水为冲洗介质的近水平绳索取心钻探装备与工艺。     

宁夏灵武幅、磁窑堡幅综合地质调查LS01孔冲洗液护壁技术

宁夏灵武幅、磁窑堡幅综合地质调查LS01孔设计深度800 m,钻探过程中钻遇200余米第四系未胶结松散地层,主要有砾石（漂砾）—粗砂—中砂—细砂互层,钻孔护壁难度大,容易发生掉块、塌孔事故,取心困难;进入第三系钻遇清水营组紫红色泥岩,地层造浆且易打滑;进入白垩系宜君组,钻遇365.91 m的破碎砾岩,地层松散破碎,钻进过程易卡钻,回转阻力大,回次进尺少,进尺慢。根据类似钻孔施工资料及地层情况最终采用成膜护壁冲洗液,钻进过程中穿过多层复杂地层,成膜护壁冲洗液在破碎砾岩孔段起到了很好的护壁效果,没有出现掉块、塌孔事故;岩心采取率满足地质设计要求,全孔平均采取率达到95.89%;节约了套管下入深度,终孔深度800 m,终孔口径124.00 mm。     

山西河东煤田石楼北区块NSL05井煤层气钻井施工工艺

石楼北区块位于鄂尔多斯盆地东缘。该区域表土层松散易坍塌,在以往的钻探施工中,地层中不同程度的存在涌水或者漏失情况。太原组第三层灰岩可钻性较差,取心作业中频繁发生钻头被堵死的情况。为了解决以上问题,缩短施工工期,对钻具组合和钻井参数进行了调整,采用四翼PDC钻头、直螺杆的钻具结构;取心作业主要采用绳索取心,采用①215．9mm的取心钻头代替该区以往的016．9mm钻头,利用Φ127mm钻杆作为绳索取心工具的运行通道,并采用自行研制的内外管总成和内管取心工具．保证了取心效果;将钻头水眼更改为12mm×2＋14mm＋16ram的组合方式,有效保持了钻孔内的清洁,避免岩屑重复破碎,进一步提高钻进效率。同时介绍了钻探施工程中设备的配套、钻井液的配制、钻井技术参数的选择等。结果表明：该井取心岩心总收获率为92．15％,其中8#煤心质量总采取率为93．50％;井斜3°10′,全井水平位移44．17m,最大全角变化率耋1．1。／30m。对该区煤层气井钻探施工有很好的借鉴作用。     

4000 m地质岩心钻机在天津东丽区 地热资源调查中的示范应用

为了验证XD-40型钻机的性能参数,结合天津市东丽区地热井工程进行了示范应用。在钻进过程中φ311 mm口径钻深2258.83 m,超过了钻机额定钻深能力,提升系统、回转系统、液压系统、交流变频控制系统、数据及仪表参数监控系统、数据储存系统、钻机底座及钻塔等主要技术性能得到验证,并对钻机总体布置、控制系统程序、实用性设计进优化完善。XD-40型钻机机械化程度高,可以满足深孔钻探工艺要求,并可在地热、浅层油气勘探等领域进行应用拓展。     

复杂地层取心钻进堵心原因分析及其预防措施

复杂地层取心钻进时极易发生堵心,严重影响回次进尺长度及取心钻进效率。本文对复杂地层钻进时易出现的堵心问题进行了分析和整理,总结了易堵心地层特征,开展了堵心原因分析,在此基础上,从取心钻头、取心钻具、冲洗液性能及取心钻进工艺方面给出了堵心预防措施。