深孔小直径绳索取心钻进施工调研分析和技术建议

对深孔小直径绳索取心钻进技术设计进行了简要分析,论述了钻孔结构设计和施工中的技术风险因素和钻孔安全问题。同时,对合理选用金刚石绳索取心钻头、提高绳索取心钻杆使用寿命及其评价方法提出了建议。     

贵州省者相二金矿小直径定向分枝孔钻进技术

以贵州省贞丰县者相二金矿小直径定向分枝孔工程为依托,结合矿区地质构造及岩性特征,对以绳索取心钻杆为主钻柱的定向分枝钻进技术进行实践研究。根据地质设计优选侧钻分枝点,利用专业软件进行钻孔轨迹设计和跟踪并设计配套侧钻钻头、通缆水龙头、定向接头等器具。通过对井底动力工具、钻头、定向仪器、泥浆泵等关键器具设备的遴选,探索匹配绳索取心工艺的侧钻分枝技术、定向钻进技术、稳斜钻进技术。通过分析造斜规律,优化钻进组合和钻进参数,精细控制了钻孔轨迹。成功实施了贵州首例小直径定向分枝孔,并顺利中靶,中靶精度802 m,并验证了“定向钻进+常规绳索取心钻进”实施小直径定向分枝孔整体方案的可行性,为绿色勘查、战略性矿产精准勘查技术配套及生态文明建设提供了技术支撑。     

绳索取心钻进技术讲座——第四讲 钻进工艺规程和取心操作技术

绳索取心作为一种新的取心钻进方法，必然伴随有相应的钻进工艺规程和操作技术。只有充分认识绳索取心钻进的特点，根据不同情况采用合理的钻进工艺规程，熟练的掌握取心操作技术，正确地使用绳索取心钻具，才能充分发挥绳索取心钻进的优越性，达到减少事故，提高效率，降低成本之目的。一、钻进工艺规程绳索取心钻进除与普通金刚石钻进一样，要求配备多档的高速钻机和泵压较高的变量泵，设计合理的钻孔结构，严格钻孔级配外，还必须根据地层情况、钻头类型、钻孔口径和深度、冲洗液的种类等因素，采用适合绳索取心钻进特点的钻进工艺规程。     

绳索取心钻进情况

1980年8月，我队在某铁矿开始绳索取心钻进试点，钻了一个558米的试验孔。台月效率、钻头进尺、时间利用率等各项经济技术指标均超过了同矿区普通金刚石钻进的水平。81年推广使用，年末在另一矿区又施工了一个钻孔，共开动绳索取心钻机两台。从试用到推广，总共完孔11个，进尺3903.30米，开动7.3个台月，平均台月效率535米，较普通金刚石钻进提高了25％；平均钻头进尺75.65米，较普通金刚石钻进提高了79％。其他各项经济技术指标也均有不同程度的提高，初步显示了绳索取心钻进的优越性。     

水平绳索随钻定向钻进技术研究与应用

水平孔绳索取心钻进时, 钻具回转轴线与自身重力方向不在一条直线上, 地面孔口加压, 受地层软硬或岩层产状作用下, 钻孔轨迹都会发生偏斜, 目前暂无有效办法实现随钻定向纠斜。针对此问题, 开展了小直径水平绳索随钻定向仪器的推送、固定、打捞机构研究, 创新形成一套水平绳索定向钻进器具和定向技术, 并在川藏铁路多吉隧道水平钻孔进行随钻定向纠斜, 成功抑制钻孔上漂趋势, 并降斜3°, 为地质勘查水平绳索取心定向钻进轨迹控制提供支撑。      

绳索取心钻进的技术经济效果

我队于1980年9月开始，在汞矿区推广绳索取心钻进工艺，当年共完工两个钻孔，皆为优质孔。总进尺906.44米，其中绳索取心钻进进尺877.76米。平均台月效率为1156米，比普通双管钻进的台效提高了133％；钻头平均进尺260米，比普通双管钻头平均进尺提高了171.10米。81年5月初又增开一台绳索取心     

深孔绳索取心金刚石钻头性能参数探讨

深孔绳索取心钻进对金刚石钻头的性能提出了更高的要求。从分析金刚石钻头的性能对钻进的影响入手,着重对满足深孔绳索取心钻进要求的金刚石钻头制造方法与性能参数进行了探讨,在综合国内外先进经验的基础上总结提出了新型钻头的参数指标。     

绳索取心用止水栓塞的研究与应用

研究与应用了绳索取心专用钻孔压水试验止水栓塞,解决了水利水电工程勘探中应用绳索取心钻进后不提大钻进行钻孔压水试验的难题,提高了钻进效率。介绍了该绳索取心专用止水栓塞的材料、膨胀介质、结构设计及其应用情况。     

广西向阳坪铀矿“打滑”地层绳索取心钻进存在问题与对策

通过绳索取心钻进金刚石钻头选型试验,介绍了广西资源县向阳坪铀矿区“打滑”地层中绳索取心钻进存在的问题及采取的技术措施。     

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。     

水平钻进横穿公路的定向技术研究

结合水平横穿开封－洛阳高速公路非开挖水平钻进铺设通讯管道工程实例,通过对袂钻试验数据进行分析,得出了水平定向钻进国钻孔轨迹为弧线的规律,并推导出钻孔弧段曲率工以及能保证准确钻孔出口位置的人口仰角的计算公式,总结了水平钻进的技术要求。     

水平定向钻进管道敷设地层响应实验分析

在应用水平定向钻进非开挖技术进行近地表管道敷设时,由于上覆地层厚度(C)、钻孔直径(D)和钻井液压力(p)三者无法准确设计,往往会导致地表的变形,进而形成裂缝通道致使地表发生钻井液的溢流.分析了非黏聚力地层的溢流通道形式,同时推导了极限钻井液压力的计算公式.结合室内外实验及应用情况,得出了实测钻井液压力和计算钻井液压力同C/D值的变化规律,即C/D越大,极限钻井液的压力值也就越高.在同一地层中,一般钻井液压力的峰值出现在水平孔段的中间位置.根据C/D值,在保证钻井液不发生溢流的情况下,得出了不同水平孔径范围所对应的上覆地层最小厚度.     

中硬煤层瓦斯穿层钻孔无泵式双通道机械掏穴钻头设计与应用

为了解决随钻式掏穴技术钻进中需要配套泥浆泵调节流量以切换钻进、掏穴状态,控制效果不甚理想等问题,开发了无泵式双通道机械掏穴钻头,该钻头配套双通道钻杆及双通道送水器使用,在钻具内形成2套互不连通的水路,环空水路用于冷却钻头携带岩粉进行正常钻进,中心水路用于控制刀翼开合,大大提高了刀翼开合的控制精度,同时无需配套泥浆泵,提高了随钻掏穴技术应用范围。通过钻头结构设计、齿轮齿条计算以及水路结构优化等,提高了钻头可靠性,采用设计的钻头在淮北朱仙庄煤矿进行了现场试验,试验共完成了?120 mm的钻孔101个,施工总进尺2 861.5 m,钻孔平均深度28.3 m,出煤量0.20~0.69 t/m,单孔平均出煤量0.22 t/m。采用双通道造穴技术可将原常规施工?120 mm钻孔直径扩大至4.1倍。试验证明:设计的双通道机械掏穴钻头,能够满足无泵式机械掏穴的需求,大大提高了施工效率。本研究为低透煤层瓦斯抽采增透提供了钻具支撑,为本行业类似掏穴钻孔施工提供了技术方案。      

江西省浮梁县朱溪矿区深孔钻探施工技术研究

详细介绍了朱溪矿区3个深孔钻遇地层、钻探设备、钻孔结构、钻头使用、起大钻、冲洗液使用、护孔堵漏、套管使用等具体情况。重点分析和总结了钻孔结构、钻头使用、冲洗液使用、护孔堵漏等钻探工艺技术,并提出今后深孔施工需慎重配套钻探设备、增大钻头外径、提高钻探效率、重视深孔孔斜尤其是方位超差和灰岩溶洞问题等建议。     

空气反循环钻头井底流场分析及结构优化

为改善空气潜孔锤反循环钻进技术在大口径嵌岩桩施工中的应用效果,运用Fluent软件对嵌岩桩施工用反循环钻头底喷孔水平倾角θ_d和扩压槽水平倾角θ_k做了进一步的分析和研究,得到θ_d和θ_k对反循环钻头抽吸系数ω的影响规律。在分析中发现原有反循环钻头中心贯通孔结构设计中的不足之处,并进行了优化,优化后的反循环钻头抽吸效果明显增强。采用优化后的结构加工了一个直径为660 mm的反循环钻头,并进行现场钻进试验,试验效果良好,平均钻进效率为6.00 m/h,成功嵌入微风化岩层表面,能够满足嵌岩桩施工对嵌入微风化岩层和孔壁稳定、无塌孔的要求。     

胶莱盆地白垩纪科学钻探施工技术探讨

结合胶莱盆地白垩纪科学钻探工程钻遇地层的复杂情况,介绍JK1号钻孔使用的钻孔结构、钻具组合、冲洗液选型、钻进技术参数等钻探施工技术措施。针对钻进中遇到的泥岩地层水化分散、钻孔超径和钻头泥包等难点,着重探讨了超前孔裸眼钻进、低固相抑制性冲洗液和钻头选型等解决方案。     

多功能旋挖钻机长螺旋钻具的研制

通过对长螺旋钻进过程中阻力矩的计算,得出了不同直径和孔深情况下的阻力矩值,依此对长螺旋钻具的强度进行比对,给出了不同口径的长螺旋钻具参数。还介绍了长螺旋钻头的不同结构形式及配套器具,简述了多功能钻机长螺旋钻进施工工艺。     

TP131HCH超深五段制侧钻水平井优快钻井技术

TP131H井完钻测试为水层,为提高该井周边区域储量动用程度及充分利用老井直井段降低钻井成本,在分析地震资料的基础上,设计了五段制侧钻水平井TP131HCH井。五段制水平井由于稳斜段的存在,有效延伸了井眼轨迹的水平位移,满足地质避水要求。针对TP131 HCH裸眼侧钻水平井超深、高温给钻井施工带来的困难,介绍了该井钻井过程中井眼轨道优化设计、侧钻、井身轨迹控制、钻井液等方面所采取的技术措施。 TP131HCH井的成功实施,对该区块同类型井的钻井设计和施工具有一定的指导和借鉴意义。     

泡沫增压钻进技术应用

在山西长子县某水源井施工中,利用现有7/9压风机与TB850/50泥浆泵设备,采用泡沫增压钻进技术进行钻探.在钻进过程中,调整参数为：气液比180～240,泡沫液浓度4%～8%.随着钻探进尺的加快和地层出水量的增加,适当增加泡沫剂的浓度,达到降低气液比,有利于携粉,提高钻效.实践证明,采用泡沫钻进要比常规泥浆钻进钻效提高31.7%,纯钻时间利用率提高3.4%,综合成本降低56.1%.     

小径偏斜技术应用实例

黄陵矿区二号井田R49孔在井深392.63m处发生粘钻事故,部分钻具滞留孔底,为减少报废进尺,补取煤心,在后续工程施工中采用了小径偏斜技术.根据该孔特点及井深层位,制作了符合施工要求的偏心楔,并按照一定的操作程序下到指定位置.在偏斜钻进时选用硬质合金钻头.根据需要分段调整了转速、钻压、泵量等钻进参数.为避免偏心楔在孔内发生位移和转向,采取了一些防护措施和技术手段,保证了偏斜钻进既绕过事故钻具终孔,又补取了煤心,取得了较好的地质技术及经济效果.