XD-40型钻机在雄安新区地热勘探井施工中的应用

深部矿产资源勘查技术装备XD-40型钻机应用于雄安新区地热勘探井施工,圆满完成了D13井钻探任务,完钻井深2506.14 m,完钻口径152.4 mm。本文主要从工程概况、设备特点、施工情况、事故处理等方面,介绍D13井的施工情况,总结了XD-40型钻机的总体性能、事故处理、多工艺性、能耗等方面的表现。验证了XD-40型钻机的能力及安全可靠、智能控制、节能环保方面的优越性,可应用于井深2500~2800 m的地热井施工。     

CSD1800ZD型自动化岩心钻机的应用与分析

CSD1800ZD型自动化岩心钻机由北京天和众邦勘探技术股份有限公司研制生产,该钻机配置了钻进参数自动检测和控制系统,以及自动移摆管系统等,实现了钻进过程自动化和信息化,提高了钻探效率。该钻机2019年下半年在山东省平度市山旺—上马台矿区进行了施工应用,作为自动化岩心钻机其在钻进性能、使用便捷、自动化等方面的表现出很多优势,并就施工应用的数据和现场反馈情况进行了分析总结。     

ZMK5550TZJF50/120型救援车载钻机钻压自适应电液系统研究

车载钻机机动性强、工艺适应范围广,是救援钻孔施工的理想机型,传统的车载钻机均采用液控、液驱的方式,存在控制参数显示不直观、管线较多、难以实现闭环控制等难题,钻遇复杂地层时,司钻人员的反应速度往往难以适应工况的变化,不利于钻孔安全。为满足救援钻孔施工安全、自动化程度高的需求,ZMK5550TZJF50/120型救援车载钻机采用电控、液驱的方式。根据回转和给进两大主要执行机构的负载特性,设计具有无级调速和防吸空特性的回转驱动系统、具有防坠落功能的给进驱动回路;根据系统的控制、监控和驱动要求,设计集中操控和显示的救援钻机电控系统,实现分布式总线协议部署以及具有优先级的闭环散热调节;选取对钻压控制有影响的7个参数,采用BP神经网络技术对历史数据进行了训练、验证和测试,获取钻进参数与钻压控制的连接权值矩阵,实现对钻压的自适应控制(Weight on Bit,WOB)。该钻机在宁夏梅花井现场工业性试验中完成了预定的钻孔工作,电液系统运行稳定,温度控制系统可保证液压系统油温保持在40~60℃区间,柴油机冷却液温度保持在70~90℃区间,验证了温度闭环自适应控制系统的工作效果。ZMK5550TZJF50/120型救援车载钻机初步建立了钻压自适应控制模式,但由于地层的多样性和复杂性,还需要不断丰富样本数量、提高系统计算速度,使钻压自适应控制系统对地层的适应性更强。      

XD-30DB型钻机在金矿勘查中的应用

在栾家河金矿勘探区,为完成地质深孔绳索取心钻探任务,引进XD-30DB型钻机进行施工。本文主要通过对电动变频顶驱钻机的应用,对其在钻进过程中的效果、性能和工作方法进行优化总结,同时提出改进建议。     

4000 m交流变频电驱岩心钻机的研制及其 在地热井的工程应用

为满足深部找矿、科学钻探以及新能源勘探等对深孔取心钻探装备的需求,开展了4000 m地质岩心成套技术装备研究。4000 m地质岩心钻机回转系统采用顶驱系统,实现高转速下取心钻进;在井架底部设计有转盘回转系统,可进行大扭矩低转速钻进以应对不同的工况需求;钻机塔架和升降系统能进行长立根提下钻,可缩短提下钻作业时间;钻机的电传电控系统采用了目前国际先进的全数字交流变频技术及自动化、智能化控制技术、计算机控制技术、现场总线通讯和程序控制技术等,实现回转系统的无级调速和司钻的智能化控制。研制的4000 m交流变频电驱岩心钻机在天津东丽湖地热调查井（CGSD—01井）中应用,初步验证了其技术性能,具有操作简便、安全性与可靠性高、使用成本低等优点。本文介绍了4000 m交流变频电驱岩心钻机的项目来源、国内外研究现状、总体技术方案、主要结构及特点、主要技术参数、野外生产试验应用等情况。     

一种基于全液压动力头钻机的钻进参数检测方法

针对与深孔钻机相配套的钻进参数检测仪(钻参仪)滞后发展的问题,提出一种适合全液压动力头钻机的全面钻进参数检测方法,并对钻具悬重、钻压、功率、扭矩、孔深、机械钻速、流量等主要钻进参数的检测机理进行了阐述。利用此方法,开发出了一套全液压动力头钻机高精度钻参仪系统,野外应用表明,提出的检测方法切实可行。      

浮力下管技术在天津东丽CGSD01地热调查井中的应用

CGSD01井是中国地质调查局部署在天津市东丽区的一口4000 m深的地热调查井,对天津东丽湖地区深层地热资源评价具有重要意义,对成井质量要求较高。中国地质科学院勘探技术研究所结合“4000 m地质岩心钻探成套技术装备”项目成果XD40型钻机试验,在钻机钩载能力较小的情况下,创新性地采用浮力下管技术完成了该井一开直径3397 mm深度达1467 m的套管下入作业,为后续施工打下了良好的基础。本文介绍了浮力下管技术的理论分析和实际应用。     

瓦斯抽采分体式履带钻机的独立行走液压系统设计

常用的煤矿瓦斯抽采分体履带式钻机需用油管将两个履带车体的液压系统连接,在井下行走和在钻场进行移位时操作不方便。为了提高履带行走的便利性,设计了ZDY6500LF型分体履带钻机的液压系统,分析了钻机液压系统的组成和原理。该液压系统具有2个履带车体不需要管路连接而独立行走的特性,到达钻场调整好两履带车体位置,再连接管路进行钻探施工,实现了履带式钻机的分体化液压传动及履带行走的独立控制。通过测试试验验证了液压系统的可靠性,表明该液压系统具备很好的应用价值。      

一种基于地矿钻机的智能化钻参仪

鉴于地矿钻参仪滞后于深孔钻探的发展,开发出了一套适用于地矿钻机的智能化钻参仪。本智能化钻参仪由四个子系统构成,即硬件数据采集子系统、软件数据处理子系统、信息网络共享子系统及工况识别子系统。本文分别介绍了四个子系统的主要功能,重点对各个子系统实现原理进行了阐述。系统目前已投入野外现场试用,应用表明,该智能化钻参仪能满足地矿深孔钻探数据采集及远程共享数据的需求。本文将为后来学者深入研究智能化钻参仪提供参考价值。     

XD-10DK型小口径电动顶驱钻机的研制与应用

为了解决新疆地区铀矿勘探设备落后、劳动强度大、安全隐患多、钻效提升困难等难题,研制了XD-10DK型小口径电动顶驱钻机,该钻机采用了模块化设计、交流变频电机直驱、负载双通道、数字化检测、顶部驱动等多项先进技术。经过在准噶尔盆地车排子地区3个钻孔的现场试验,提高了铀矿勘探自动化程度和钻进效率、降低了工人的劳动强度、改善了工人的工作环境、保障了施工设备和人员安全。为新疆地区铀矿勘探乃至全国的岩心钻机更新换代提供了借鉴。     

贵州省深部地热钻井现状与发展建议

介绍了贵州省地热资源的主要类型、储层构造和储层及地理分布情况,阐述了当前贵州省深部地热钻井使用的钻井工艺技术与主要设备情况,包括井身结构、常用钻机与钻具组合、常用泥浆泵与固控系统、钻井液及固井技术研究现状等,分析了贵州省地热钻井存在的问题,提出了引进新工艺与新设备、加强相关研究的建议。     

CMD180T型钻机在尚义地热井施工中的应用

经物探分析在河北省张家口尚义县大青沟镇南海子村东南1.0 km存在深部断裂构造,为了寻找开发坝上地区地热资源,决定在该位置施工一口2000 m深地热井,即穿过该断裂构造寻找导水通道,完成地热井施工任务。施工中采用了CMD180T型钻机,该钻机采用了先进的全液压传动系统,自动化程度高,性能优异,可大大降低操作人员的劳动强度且易于搬迁、易于操作。其优势在这次地热井工程施工过程中得到了充分的体现。     

CYS-300型全液压地热水井钻机的研制

本文介绍了CYS300型全液压地热水井钻机的性能参数、关键机械部件结构及液压系统的设计。钻机选用齿轮泵作为液压系统动力元件,配合液压多路阀实现对动力头双液压马达和给进油缸等执行元件液压油的合流,通过液控二速阀实现动力头双液压马达的串并联工作,输出4种转速和扭矩,在满足钻机性能参数设计要求的同时,简化液压系统的设计,减少液压系统能量损耗,降低维护和使用成本。钻机采用油缸三链条倍速机构实现动力头的给进提升,具有结构简单、性能可靠、抗冲击能力强、提升平稳等优点。现场工程施工应用表明：CYS300型全液压地热水井钻机性能稳定可靠,工艺和复杂地层适用能力强,操作安全舒适,钻进效率高。     

碎裂钻井技术及其在地热钻井中的应用前景分析

地热资源储量丰富,分布广泛,开发前景广阔。但是在现有地热钻井技术条件下进行地热开发的周期长、成本高,所以亟待钻井技术的突破使巨大的地热资源得到经济有效地开发。碎裂钻井技术是一种采用了新的钻井原理的钻井技术,其能够有效地解决常规钻井过程中经常遇到的诸如在坚硬地层中进尺慢等棘手问题,一旦得到商业化应用,将会对地热资源经济有效地开发产生革命性的影响。在分析常规钻井技术存在的问题的基础上,介绍了碎裂钻井技术的工作原理及碎岩机理,阐明了其优缺点,为该技术在地热钻井中的应用研究提供参考。     

大庆油区地热资源钻井技术探讨

地热资源的开发利用是一项高投资的系统工程。通过对大庆油区地热资源开发应用现状的分析，探讨了降低地热钻井投资、提高地热开发效益的几项钻井技术。分析认为，地热井身结构优化技术、水平井钻井技术和分支井钻井技术，对于不同储水层的开发和地热资源的利用，都具有极大的应用潜力，为地热这一清洁能源的有效利用探索了新的途径，并对萨热2井井身结构优化技术进行了重点介绍。     

贵州省复杂地层地热深井钻探工艺

贵州省地矿局组织实施了“贵州省地热深井钻探技术攻关”项目,研究了喀斯特地区复杂地层情况下地热深井钻探中螺杆钻井工艺和空气钻井工艺的适应性,攻克了两种工艺在该地区应用受地层特性限制的相关技术难题。螺杆马达平均寿命达到200小时以上,螺杆钻井工艺较常规钻井工艺钻进机械钻速提高2～3倍;空气潜孔锤单井应用深度超过1500m,空气潜孔锤钻井工艺较常规钻井工艺机械钻速提高10～29.5倍。同时研究了单井多工艺转换接力钻进技术,以及与上述工艺配套使用的钻井液体系。最终形成了一套适合贵州省地质条件地热深井钻探施工并能显著提高钻井效率和经济效益的组合工艺技术体系。该成果能将1口2000m以上地热深井施工周期由原来的8~12个月缩短至4~6个月,将单井平均施工成本由450万元降低至410万元以下。     

雄安新区D03地热勘探井钻探施工实践

D03地热勘探井部署在雄安新区雄县牛驼镇凸起的轴部,设计井深2500 m,完钻井深2511.10 m。实施的目的是为探明蓟县系碳酸盐岩热储的地质结构和分布,获取碳酸盐岩热储地热—水文地质参数,计算地热资源潜力。本文主要介绍了D03地热勘探井的钻探施工情况,开展了螺杆马达单点定向顶漏侧钻绕障作业,解决了失返性漏失段定向侧钻难题,探索了失返性漏失段水泥固井工艺,获取了标志层杨庄组的岩屑和岩心,区分开了雾迷山组白云岩和高于庄组白云岩,实现了勘探的目的。通过钻探施工、取心、岩屑录井、薄片鉴定等工作,基本查明了D03井区的地质结构及主要岩性特征。通过抽水试验,获取了水文地质参数,评价了可开采资源量。     

低固相高润滑双聚钻井液体系在地热井施工中的应用

在河南省兰考地区地热井施工中,二开井段深度超过1500 m,采用普通膨润土钻井液体系无法满足地热井施工及对含水层保护的要求,且容易造成卡钻事故。为了解决生产实际问题,研究设计了一种地热井施工用低固相高润滑双聚钻井液体系,通过现场4口井中的应用,钻井过程顺利,有效解决了井眼携砂能力不强、泥岩地层井壁不稳定、砂岩地层失水量大、泥皮厚等问题,4口井均未发生任何井下复杂情况和事故,说明该钻井液体系对兰考地区地层的适应性较好,能够满足该地区钻井工程的需要,对兰考地区地热井施工具有很好的指导意义。     

内蒙古哈素海地热井施工技术

总结了内蒙古哈素海旅游景区内一眼地热井的施工经验。该井完钻井深2232.59 m,使用石油30型钻机施工,回转正循环三牙轮钻头全面钻进,配合PDC钻头取心钻进工艺。三开井身结构,80目包网缠丝滤水管。成井后水温、出水量均满足设计要求。同时介绍PDC钻头泥包的判断及预防措施。