钻孔设计与轨迹动态监控系统研究

计算机辅助钻孔设计与轨迹监控是钻探工程信息化和数字化发展的必要条件,从理论上、技术上和方法上对计算机辅助设计技术在钻探工程中的应用展开进一步的研究十分必要。钻孔设计与轨迹动态监控系统以定向钻探工程钻孔轨迹控制参数设计和钻孔轨迹分析监控为主,同时包括钻孔轨迹二维图形和三维图形绘制、钻探工程综合技术图、钻孔地质设计书和钻孔地质柱状图等钻探工程技术文件的自动生成等模块功能,利用计算机强大的数据处理及计算、图形绘制及生成等功能,通过软件编程和数据录入,自动完成钻孔设计与轨迹监控。该系统软件不仅适用于定向钻探工程设计与过程监控,还可作为钻探工程电子档案和钻探工程数字化管理系统的组成部分。系统软件经过了野外实践验证,并达到了预期的应用效果。     

基于井下定向钻孔的矿井地质异常体探查方法与应用

地质异常体是矿井灾害发生的主要隐蔽致灾因素,井下钻探工程是进行地质异常体探查、验证和治理的重要技术手段。针对常规钻孔探查距离短、精度低,且易存在探查盲区的不足,介绍了采用井下定向钻孔进行地质异常体探查的方案。总结地质异常体空间形态、岩性和钻探等识别特征,给出探查定向钻孔轨迹布设原则,得到基于定向钻孔的地质异常点和地质异常体空间计算定位方法,并从钻孔布设间距、钻孔轨迹测控精度、地层和地质异常识别精度、地质异常体发育规模等方面分析定向钻孔探查精度影响因素与解决方法。在焦作赵固二矿和宁东梅花井煤矿开展地质异常体探查试验,采用主孔与分支孔结合实现巷道条带煤层稳定性探查,探查距离达到621 m;采用定向钻孔群实现工作面充水水源区域探查,单孔最大出水量为10.2 m3/h,并对充水水源进行了疏放。试验结果表明,井下定向钻孔具有探查精度高、距离远等优点,实现地质异常体精确定位,为矿井灾害事故防治提供技术保障。      

分支定向钻孔轨迹的设计计算

定向钻探技术的研究已提到岩心钻探的议事日程。目前试验的是一孔多支方法,因此相应的定向钻孔轨迹的设计计算也在逐步完善和建立数学模式。本文介绍一种基于数学分析的设计计算,并应用PC—1500袖珍计算机计算分支钻孔轨迹的参数,对地质、钻探人员设计分支钻孔非常方便。     

定向钻探技术在铜陵地区开发研究与成果应用

定向钻探技术即钻孔轨迹可控钻进技术。铜陵地区地质复杂多变,岩石化学和物理特性及空间形态的多变,使得钻孔偏斜呈现无规律性。奋战在该地区的321地质队,经过不懈努力,不断创新,率先探索定向钻探技术成功解决钻孔偏斜问题,实现了1主多枝全方位丛式群孔,轨迹控制理论和定位精度论证有了创新突破,技术水平达到了“有限自由控制”程度。近30余年来,定向钻探工作量完成21.4万m。该项技术可广泛应用于多种钻探工程中。     

定向钻孔轨迹变化规律研究与动态设计方法

深部资源的勘探与开发离不开定向钻探,定向钻孔轨迹设计往往是成功实施的关键。定向钻孔设计首先必须科学研究定向钻孔轨迹变化规律。依据客观条件,合理选择模型,建立起函数关系,揭示出钻孔轨迹变化内在规律,提出了包含设计和检验于一体的动态跟踪设计方法。     

我国钻孔弯曲测量技术的发展与展望

钻孔在地下空间的位置与形态，是根据地质、工程的要求进行设计的，其钻孔轴线，一般设计成空间直线型的垂直或倾斜孔，也有设计成空间曲线型的定向孔。无论何种线型，它们在地下空间都有一定的线型轨迹。在钻探施工中，由于地质和工艺等因素，其实际钻孔轴线，往往不同程度地偏离原设计钻孔轴线的轨迹，各个孔段出现顶角增大或减小和方位角增大或减小的现状，从而改变了原设计的轨迹和形态，这种现象就叫钻孔弯曲。运用不同的测量方法和测量仪器，测定出实际施工钻孔轴线在地下的空间座标位置，确定其空间形态。这一实践过程就是钻孔弯曲测量，简称测     

深部矿体勘探钻探技术方法研究

深部矿体勘探钻探技术方法研究的内容主要包括深孔分体塔式全液压动力头钻机及高强度绳索取心钻杆的研制、钻孔设计与轨迹动态监控技术研究、钻孔摄像及定向取心技术在地质勘探中的应用研究、深部岩心钻探钻进工艺方法研究等。研究按任务书设计要求完成,取得了良好的社会经济技术效果,为以后深部钻探施工技术提供了重要的指导和借鉴作用。     

钻孔轨迹参数计算及三维成图方法研究

随着经济发展及矿产资源开发利用程度进一步提高,地质勘探向着深部、复杂地层发展,钻探施工钻孔也向着定向孔、分支孔的方向发展。地质目的对钻探工艺的要求越来越高,在控制钻孔轨迹方面也需越来越精准。本文就钻孔轨迹参数计算及成图作了详细介绍,阐述了钻孔轨迹相关概念及有关参数的计算方法;通过对Excel电子表格相关功能的研究,成功地将其应用到钻孔轨迹参数计算与处理分析中;通过对Solidworks三维制图软件的研究,成功地将其应用到钻孔轨迹监测及成图方面;通过实际工作案例验证了上述方法的可行性。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔定向钻进技术应用

介绍了汶川地震断裂带科学钻探项目四号孔定向钻进的施工情况,包括定向钻孔的设计、造斜工具的选择、定向方法、钻孔轨迹控制以及无线随钻定向钻进施工、利用钻具组合进行定向钻进施工、侧钻绕障和定向钻进效果。     

初级定向与受控定向钻进技术在金山矿区的应用

湖南省隆回县金山矿区地层板理发育,造斜强度大,钻孔偏斜一直是制约该矿区钻探施工的瓶颈问题。通过采用钻孔初级定向与使用LZ型连续造斜器实施受控定向相结合的施工工艺,钻孔轨迹得到有效控制,成功解决了金山矿区钻孔偏斜问题,达到了地质预期目的。     

随钻测斜技术现状与发展趋势

在桩基领域,随着基础设施建筑对桩基础承载能力和桩孔垂直度的质量控制要求越来越高,现有常规桩基成孔监测技术已不能满足要求;在钻探领域,随着深井、超深井、科学钻探井及水平井的成井要求越来越高,由于地层因素、工艺技术等导致的实际钻孔轨迹偏离设计轨迹的井斜问题愈发突出,井斜的监控变得越来越严格,现有仪器已不能很好地满足钻孔轨迹测量的高精度要求。针对上述问题,本文梳理了随钻测斜技术发展现状,并结合地质岩心钻探、旋挖桩孔施工工艺特点,提出实现绳索取心钻探钻孔轨迹和大直径长钻孔灌注桩孔垂直度高精度实时监测的方案,这一思路的推广将对指导施工操作、保证钻孔/桩孔的整体质量产生积极影响。     

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。     

用受控定向钻探勘探深部矿产资源

结合各地区所进行的单孔底、多孔底、集束孔、对接孔等形式的工程实例,说明定向钻探工艺不仅能扩大矿产储量、加快勘探速度,而且节约了钻探进尺和施工费用,解决了普通钻孔无法达到的地质要求与工程目的。同时就定向钻进所用的主要机械、器具的结构、技术性能进行了系统介绍,并就螺杆定向钻探的推广效果和优点作了阐述     

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。     

中国煤炭科工集团西安研究院有限公司

<正>钻井技术与工程服务中国煤炭科工集团西安研究院有限公司可承担煤矿井下瓦斯抽放定向孔施工、顶板高位定向长钻孔抽采瓦斯、煤层顶底板注浆改造、地质构造定向探测、巷道掘进超前探、老空区探查等技术咨询和工程服务。持有以下资质和专利:●地质灾害治理工程勘察、设计、施工甲级资质●固体和气体地质勘查甲级资质●地质钻探甲级资质●多项相关技术发明专利     

大雪山煤矿有线随钻定向钻进技术应用

简述了四川省珙县筠连矿区大雪山矿段（东段）煤矿普查工程的概况、项目由来及定向孔设计。重点介绍了钻探施工定向钻进的技术路线、方案及技术要点,有线随钻定向钻进效果、经济效益、取得的成果。主要工作包括：配套XY-2000型立轴式液压钻机、BW-320/10型泥浆泵、HC绳索取心钻杆;采用ADST测斜仪,通缆水笼头有线随钻测量定向,螺杆马达孔底动力钻具造斜施工受控定向钻孔。在2个1000 m以深的钻孔中,共造斜29回次,总进尺7378 m。钻孔轨迹基本受控,达到了地质目的。施工中,探索了定向钻进螺杆钻具弯接头的角度选择、适宜绳索钻杆钻进的弯曲强度等问题。     

受控定向钻探技术的重大突破和推广应用

受控定向钻探技术复杂，难度高。特别地质钻孔口径小，更增加了技术难度。与地质钻探普通钻孔施工的钻进技术相比，受控定向孔施工时钻进技术的复杂和难度，主要表现在：1．受控定向孔是以准确到达设计靶点和靶区作为钻孔施工的目标和地质见矿精度要求（普通钻孔是以每百米孔深的弯曲度限制指标作为地质见矿精度要求）；2．孔内分枝受控定向孔是从条件困难的孔内分枝施工，而不是从地面分枝施工；3．受控定向孔孔身空间形态有弯曲率显著变化的孔段。即受控定向孔施工时，进行人工定向弯曲，是必须采取的技术工艺。实现定向孔的可控，必须有可靠，高     

煤矿井下近水平随钻测量定向钻孔轨迹设计与计算方法

以定向钻进基础理论为依据,结合煤矿井下近水平随钻测量定向钻进技术特点,研究煤矿井下定向钻孔轨迹设计内容、计算方法及设计流程。通过定义钻孔轨迹基本参数,建立钻孔设计坐标系以及规定钻孔轨迹图形表示方法,形成一套包括钻孔轨迹平面设计、剖面设计及轨迹参数校核等关键环节的钻孔轨迹设计和计算方法。实践证明,该设计和计算方法满足了定向钻孔设计的精度要求,为定向钻孔施工起到了良好的指导作用。      

水厂露天铁矿边坡工程钻探施工进展顺利,岩心定向获得成功

首钢地质勘探公司承包的水厂大型露采铁矿边坡工程的岩心定向钻探任务,共设计有15个钻孔,总钻探量3055米,其中岩心定向钻孔11个(钻进量2525米)。全部工程计划在1987～1988年完成,承包总金额为98.52万元。该项工程由长沙矿冶研究院设计,发包单位为首钢矿山公司。施工所用钻机为YL—6型钻机,采用的岩心定向钻具是YCD型75毫米口径多点随钻岩心定向钻具。该钻具是在冶金部地质局的领导组织下,由《地质与勘探》编辑部负责与东北冶金地质勘探公司共同设计,由东北冶金地质勘探公司机修厂进行试制,并先后在小孤山矿区和北台矿区进行过井下试验。本次施工,由东北冶金地质勘探公司负责技术指导和服务。在首钢矿山公司和长沙矿冶研究院的密切配合下,于3～4月份已顺利钻完两个岩心定向钻孔。     

对钻孔顶角弯曲度指标的探讨

钻孔弯曲度是岩心钻探工程六项质量指标之一。这项指标直接影响到钻孔穿矿部位的空间座标和矿体的形态问题。钻探工程是按照地质设计进行施工的，施工的结果应该达到地质工作的要求。但是在钻探施工过程中，由于地质和工艺技术方面的因素，钻孔顶角、方位角往往会发生变化，钻孔向不同方向弯曲，从而造成钻孔不同程度的偏离原设计的位置。钻孔弯曲既然目前还不能完全避免，弯曲的程度