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。     

中国东部海区科学钻探施工技术探讨

东部海区科学钻探工程是我国海洋地质研究中的一项重要工程,施工环境复杂,钻探施工难度大。根据地质预测和环境条件,针对实际情况,分析海上钻探施工的难点,提出了钻孔结构、钻进工艺、取心方法、冲洗液使用等方面的技术方案思路,以指导和保障钻探施工。     

水力割刀在岩心钻探烧钻事故处理中的应用

宁强县中坝外围预查区岩心钻探ZK1102钻孔地层裂隙发育,钻孔漏失严重。由于送浆时间不足,冲洗液未到达孔底即开始钻进,导致钻孔发生严重烧钻事故。烧钻事故发生后,通过尝试传统起拔、旋转等方法均无效后,结合便携式全液压钻机装备特点和地层条件现状,在能够确保找矿成果和事故处理的安全性、经济性以及可靠性的前提下,进行科学分析研判,甄选出了最佳事故处理方案,即利用BTW钻杆连接水力割刀切割事故段钻具,而后下入NTW钻具连接磨铣钻头研磨剩余钻具钻头,高效、经济、稳妥地解决了烧钻事故。在水力割刀实际应用中,分析总结了在不同操作顺序和切割参数下切割失败的原因,为施工人员积累了丰富的经验,为烧钻事故顺利处理打下了坚实的技术基础。本文对利用水力割刀处理岩心钻探烧钻事故进行了积极探索,为其他地区使用水力割刀处理类似复杂钻孔事故提供了参考。     

水力内割刀与可退式捞矛在打捞深孔事故钻杆中的应用

采用水力式割刀分段割断事故钻杆,可退式捞矛捞取事故钻杆的处理方法,快捷、安全、经济地处理了招远栾家河金矿区47ZK3孔深孔跑钻事故。结合该工程实例,介绍了水压式割刀和可退式捞矛的使用方法,并与传统的反丝钻杆和丝锥锥捞处理方法进行了比较。     

套管开窗侧钻技术在汶川地震断裂带科学钻探项目中的应用

汶川地震断裂带科学钻探工程钻遇地层非常复杂,地层破碎、膨胀缩径,坍塌、掉块严重,多次出现卡埋钻等事故,同时复杂地层取心率偏低。WFSD-2孔在取心率很低井段,为补取岩心运用套管开窗侧钻技术;而在WFSD-4孔施工中,套管内出现卡钻事故,为绕障采用套管开窗侧钻技术。介绍了复杂事故井套管开窗侧钻从准备到实施的工艺流程和技术措施。套管开窗侧钻的成功应用为后续工程实施节约了时间和成本,对今后类似作业具有很好的指导和借鉴作用。     

纵波频谱特征与裂缝带关系初探——在中国大陆科学钻探中的应用

裂缝带的识别和判断,对于实现中国大陆科学钻探的研究目标,为地学研究提供基础的井中物性参数具有很重要的意义。阵列声波测井的纵波频谱参数为实现这个目标提供了可能。通过对纵波频谱特征的分析得到这样的认识:对于断裂构造,纵波的频谱特征有着明显的变化,如纵波的主频位置向低频偏移,在低频位置上其幅度(能量)急剧地增大,与上下未破碎的岩层有着非常明显的差别。通过这些明显的特征,可以很好地识别和判断构造破碎带。利用主峰位置漂移、主峰幅度、主峰的半幅值高宽、主峰的能量这几个参数,对中国大陆科学钻探主孔的裂缝带进行了识别和判断。     

大口径硬岩钻探技术在中国大陆科学钻探工程中的应用

阐述了勘探技术研究所大口径牙轮钻头全面钻进技术和金刚石提钻取心、液动锤钻进技术在中国大陆科学钻探工程科钻一井先导孔中的应用。     

小型气体质谱仪在中国大陆科学钻探钻井现场泥浆中气体的在线分析应用

采用OmniStar型质谱仪在线分析CCSD钻井泥浆中的H2、He、O2、N2、Ar、CH4和CO2等气体组分。采用脱气器、大气平衡仪、气体流量剂、冷冻干燥等样品采集装置,通过合理的设计可以有效地采集到井下气体并且克服大气的污染,除去气体中的水分。根据OmniStar型质谱仪的分析原理及分析能力,建立了可靠的分析方法,其精密度优于2%,准确度高,分析周期为8 s,为科学研究提供了及时、可靠的数据。     

东海深部致密储层主要钻井技术及其应用

随着东海对深部致密储层油气资源的勘探开发,深井、超深井钻井面临的地层埋藏深、压力体系复杂、地层可钻性差、裸眼段长、井斜大等难题,需要研究可行的技术方案加以解决。为此,2012年以来,在东海实施的深井、超深井中,通过应用深井井身结构优化、高效抗摩减阻剂、动力导向和复合冲击提速技术、井口回注固井技术和随钻声波固井质量评价技术,实现了安全、快速的钻井效果。上述技术的应用对致密地层钻进、提高钻井速度、缩短钻井周期、降低作业成本、获得更好的经济效益,具有重要的保障作用。     

开展南海碳酸盐岩台地大洋钻探的建议：揭示台地演化的控制因素与淹没机制

南海发育大量新生代碳酸盐岩台地，它们是南海古构造、古气候和古海洋演变的重要信息来源，也是石油天然气的重要储层。虽然前人对这些碳酸盐岩台地已经开展了大量的研究，但是目前仍未能建立南海现代碳酸盐岩台地的三维结构和高分辨率层序地层格架，关于台地发育演化的控制因素与淹没机制也存在争议。因此，亟需开展南海碳酸盐岩台地大洋钻探。南海北部西沙海域发育大量的现代碳酸盐岩台地，是一个非常好的研究靶区。本文建议选择宣德和北礁这两个典型孤立碳酸盐岩台地，在台地潟湖、边缘、斜坡和深水盆地开展钻探，建立碳酸盐岩台地的高精度年代框架，精细刻画台地内部以及周边的沉积体系，明确南海新生代碳酸盐岩台地形成、生长和淹没的历史，建立台地沉积与演化模式，揭示南海碳酸盐岩台地演化的控制因素，在此基础上，开展南海古构造、古海洋与古气候环境重建，并与全球其他碳酸盐岩台地进行对比，分析异同点及其原因。     

琼东南断裂带地质-地球物理特征及未来科学钻探建议

断裂作为地球内部动力的表层响应对断陷盆地的形成演化有着重要作用,也常成为地震、滑坡等地质灾害的诱发因素。本文基于已有的多道地震资料,对海南岛东南海域的琼东南断裂带的构造特征进行了综合分析。结果表明：琼东南断裂带在平面上大致沿琼东南盆地北侧边界分布,并被一条近EW向断裂错开分成东西两段;该断裂带在新生代初期活动强度较大,约至中新世晚期停止活动,且断裂西段的活动强度明显要大于东段;此外,该断裂带西段在晚始新世至渐新世伴随发育有花状构造,这可能与该时期其西侧的红河断裂正经历快速的左旋走滑活动有关。结合南海北部区域自由空间重力异常特征,推测琼东南断裂带属于滨海断裂带在南海西北部的延伸,而位于海南岛北侧的琼州海峡断裂是莲花山断裂在南海西北部的延伸。基于目前滨海断裂带的研究现状,建议未来开展科学钻探试验时,选择阳江外海域滨海断裂带和琼东南断裂带为钻探靶区,并以钻取断裂两盘和断裂破碎带的岩芯为目的,可为进一步明确滨海断裂带在南海西北部的延伸方向,以及今后更加全面地开展滨海断裂带地震危险性评价提供支撑。     

南海东部69柱粒度分维指标与气候代用指标的分形比较及其意义

南海69柱粒度数据分析表明,晚更新世以来,粒度在0.2~11μm的标度范围内具有分形特征,粒度分维值DS为1.72~2.02,平均1.84;不同时期粒度分维值明显不同,氧同位素1期(冰后期)为1.88,氧同位素2期(冰期)为1.81,温暖的冰后期粒度分维值高且变化幅度大,寒冷的冰期粒度分维值低且变化幅度小,表明粒度分维值DS对沉积物的形成环境演化具有良好的指示意义。运用R/S分析法,对69柱沉积物的粒度分维值DS、UK37法估算的表层海水古温度、浮游有孔虫的δ18O、δ13C及其转换函数计算的冬季表层海水古温度、夏季表层海水古温度、季节性温差、沉积物SiO₂、CaCO₃含量9项指标进行尺度重整分析计算,得到其时间序列分维值D_H分别为1.2855、1.1712、1.2659、1.4244、1.2719、1.2214、1.2979、1.1366、1.1609。虽然这些气候指标是用不同物理单位测量的,但运用分形分析可以对它们进行数学比较,粒度分维值DS与季节性温差二者的时间序列分维值D_H最接近,从分形理论方面进一步证实粒度分维值D_S的变化主要反映气候的冷暖变化。综合粒度分维值DS及其他气候代用指标分析,识别出南海东部全新世以来的4次突发事件。     

中国南海珊瑚岛礁泻湖砂层钻探取心技术

中国南海珊瑚岛礁拥有巨大的资源潜力和科研价值。科学钻探是珊瑚岛礁研究工作中获取地层资料的重要技术手段。南海珊瑚岛礁地下普遍存在多层厚层泻湖砂层，主要结构为无胶结或轻微胶结的细粒珊瑚砂，这种层位钻探取心极端困难，是影响钻探成果的主要难题之一。南海两个岛礁所实施的3口千米以上深井施工过程中，为解决泻湖砂层钻探取心难题，在分析泻湖砂层性状的基础上，综合研究钻具合理选用、钻进参数控制、钻井液性能控制等钻探工程核心内容，形成了较完整的适用于泻湖砂层钻探取心的“多要素组合钻探取心技术”。使用该技术能确保珊瑚岛礁泻湖砂层岩心采取率达到95%以上，并基本保持岩心原状性。该研究成果对于珊瑚岛礁钻探具有重要的借鉴作用。     

便携式全液压钻机在秦岭地区地质钻探中的应用

本文介绍了便携式全液压钻机在秦岭地区固体矿产地质钻探中的应用情况,简述了EP600系列钻机基本概况与钻探工艺,结合不同工区11个钻孔分析了地层岩石级别与钻进施工效率的关系。针对该钻机在钻进效率、功率损耗、施工能力等方面的问题,通过合理选择（改进）钻头、降低钻杆孔内摩阻力及采用轻型高强钻杆等有效措施或建议,初步取得了较好的试验效果。提出了便携式全液压钻机的适用条件和优势,该钻机在地层岩石可钻性级别7级以下的浅孔（孔深<350 m）中钻进效率高,在复杂地形环境中具有搬迁便捷、组装快、环境破坏少的特点,满足了生态环境保护政策和绿色勘查工作相关要求,钻探综合经济成本明显降低。对于尚未解决的问题,给出了合理工作建议,为下步更好地发挥便携式全液压钻机效能起到了积极的指导与借鉴意义。     

南黄海大陆架科学钻探CSDP-02井钻探施工技术

本文介绍了南黄海大陆架科学钻探工程CSDP-02井施工概况以及采用的关键技术。主要有:海域岩心钻探钻井施工平台的建设;超前卡簧座加拦簧技术;高密实度砂层钻头内径镶合金保径技术;底喷式钻头技术;三层管钻具和MBM盐水泥浆技术。通过对以上难点的解决,取得了很多重要成果。钻井井深2843.18m(钻台至海底33.30m),实际进尺2809.88m,并完成了测录井等重要工作。为地质钻探在海洋钻探方面迈出重大一步。     

南海北部古俯冲带的位置及其对南海扩张的控制

为了确定南海北部古俯冲带的具体位置,作者利用美国LCT综合反演软件对收集到的重磁数据进行处理解释,结果显示在南海北部从台湾西南部到一统暗沙隆起,即沿南海海盆北部陆坡为一条布格重力异常水平梯度峰值带,指示了古俯冲带的具体位置;其北部的高磁异常代表了与之对应的古火山弧。深反射地震资料也验证了南海北部陆坡位置存在古俯冲带,钻井资料显示俯冲带存在的时代为晚侏罗世到早白垩世。据此绘制了南海地区晚中生代到现今的构造古地理演化图,指出南海的扩张应与晚中生代俯冲带这个先存的软弱带有关,南海海盆正是从古俯冲带的位置开始扩张。