空气潜孔锤在松散地层中的钻进试验

空气潜孔锤钻探工艺在基岩地区已是首选的一种技术。传统观念认为空气潜孔锤钻进工艺适用于坚硬岩石（硬、脆、碎地层）,在松散地层中则需要常规泥浆回转钻进或冲击钻进。通过典型松散地层的试验证明：空气潜孔锤在松散覆盖地层中可以实现正常的钻进,并且具有效率高、成本低、劳动强度小等优点,在粘土和潮湿粘土地层中钻进效率最高可达87和72 m/h。为解决页岩气、地热、煤层气、地下水等能源资源勘探时上覆地层的开孔或一开钻进提供了行之有效的方法,同时,也解决了缺水地区或严重漏失地层钻井液用水困难和传统开孔或一开泥浆回转钻探工艺复杂等问题。     

空气潜孔锤钻进技术在舜皇山基岩地热深井的应用

空气潜孔锤钻进技术不仅可以提高钻探效率,而且不损害地热储层,因此在地热井中的应用十分广泛,但是仍受到钻探深度和出水量的限制。在湖南永州舜皇山基岩地热深井钻探过程中,常规牙轮钻进与泥浆钻进工艺存在钻进效率低、堵塞储层、影响出水量的可能。应用空气潜孔锤钻进技术实现了钻探深度的突破,钻探深度达到1820 m,实际出水量400 m³/d,出水温度43 ℃,符合设计指标。本文总结了相应的钻进工艺措施,以期促进对该技术在地热深井中的推广应用。     

加强科技创新能力 服务经济社会发展——河南省深部探矿工程技术研究中心创新工作回顾与展望

“十二五”期间,河南省深部探矿工程技术研究中心根据专业学科特点和环境资源新形势,紧密结合生产实际,围绕“加强科技创新能力,服务经济社会发展”的思路和原则,积极开展系列自主创新活动。将空气潜孔锤、气举反循环、孔底螺杆马达、石油钻井、液动潜孔锤、绳索取心等技术根据地层特点进行组合,实现了多工艺钻探技术。在国家应急抗旱救灾、地热清洁能源勘查、复杂地层钻探和钻探相关标准化建设等方面取得了显著成效。结合环境形势和地质工作新常态、利用大地质理念提出了民生地质（工业地质、农业地质、灾害地质、医学地质、新能源地质等）新概念和“十三五”钻探工作的新思路。     

RD20Ⅱ型钻机及空气潜孔锤钻进施工中若干问题探讨

采用RD20Ⅱ型钻机及空气潜孔锤钻进工艺,有效地解决了大口径煤层气孔、矿井通风孔、电缆孔及水源井等钻探施工中硬岩钻进效率低,干旱缺水地区钻探成本高,地层遇水易坍塌、缩径等问题。在介绍了RD20Ⅱ型钻机和QL系列潜孔锤结构特点的基础上,总结了在空气潜孔锤钻进中的一些问题及解决思路和措施。     

多参数液动潜孔锤测试平台的研究

液动冲击回转钻进技术现已广泛应用于地质勘探领域,但在石油、地热、煤层气等其他钻井领域应用还较少。原因之一是现有的液动潜孔锤正常工作所需泵量和泵压与输出冲击功和冲击频率难以适应上述钻井领域的要求。针对这一问题,分析了冲击功与冲击力的关系,利用压电石英传感器测定液动潜孔锤的冲击功,并研制了多参数液动潜孔锤测试平台,探索液动潜孔锤结构参数对其输入、输出性能参数的影响,以适应不同领域钻井技术的要求。新研制的液动潜孔锤测试平台由数据采集和处理模块、循环动力模块和机械固定模块3个主要模块组成,实现了在尽可能不破坏液动锤结构的前提下对其输出冲击功、冲击频率及泵量、上下腔压力、背压等多个参数进行实时动态监测,进而开展液动潜孔锤理论研究,进一步提高其研究水平和适用领域。     

河南省水热型地热成因模式及钻探方法

按照热储赋存的地质环境划分,河南省水热型地热资源有沉降或沉积盆地、山前盆地和山地隆起3种类型。由深部大断裂对流热传导和侵入岩热传导提供高温热源,并与新近系、古近系和古生界浅层地下水进行热交换,最终形成孔隙型、裂隙型和岩溶型地热资源。“十四五”期间,河南省的水热型地热资源勘查开采目的层主要以1800～4000 m岩溶热储为主,这将对地热钻探工程带来新的挑战。根据地层特点和经验,提出了深部地热钻探应该遵循“绿色环保、高质高效、安全健康”的总体原则。针对地层特征和钻探要求,首先选择空气钻进（空气潜孔锤、气举反循环、空气正循环回转取心）,其次选择钻井液+空气（气举反循环）,最后选择钻井液（回转+螺杆）等,实现“一井多工艺”的复合钻探方法。     

ZMK5530TZJ100型车载钻机的试验研究

车载钻机可满足多种钻进工艺施工,具有钻进效率高、事故处理能力强、机动灵活和操作简单等优点,主要用于地面煤层气抽采井的施工。为检验ZMK5530TZJ100型车载钻机的性能,在山西晋城进行了实钻验证,完成了一口终孔直径171.50 mm、井深1 675.39 m的水平定向煤层气抽采井。施工过程中,采用了空气潜孔锤、泥浆正循环、孔底马达定向钻进等不同的工艺,检验了钻机对工艺的适应性;潜孔锤最高钻速达32 m/h,泥浆循环最高钻速达11.2 m/h,钻进速度快;设置的多种电液联动保护功能,避免了因误操作造成的机构损坏;试验中未发生任何机械故障并成功处理一次卡钻事故,该钻机为地面煤层气抽采井施工提供了一款实用装备。      

空气潜孔锤钻进技术在沉积岩地热深井中的应用

目前采用空气潜孔锤钻进技术的沉积岩地热钻井深度多在1000 m左右,地层深度越大,空气潜孔锤钻进的难度也会随之增大。在辽宁康平某地热井应用空气潜孔锤技术钻进,实现了沉积岩地热井深度的突破,钻井深度达到2250 m。全井采用空气钻进技术施工,通过选择合适的工作风压和风量,以期促进对该技术在沉积岩地热深井中的推广应用。     

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。     

川南筠连岩溶发育区块煤层气钻井施工工艺

川南筠连地区煤层气资源丰富,但该区块岩溶发育,地质条件复杂,在煤层气钻井施工过程中容易出现井漏、井斜、井塌、排渣困难等问题,造成钻井效率低下。针对此种情况,采用了空气潜孔锤和普通钻井液循环相结合的钻井工艺：一开采用空气潜孔锤钻进,至一开完钻后,下入表层套管固井,继续采用空气钻井至最大井深,然后换用常规钻井液钻井至完钻。钻探效果显示,该种工艺的钻进周期比常规的钻井方法缩短了4-10d,钻井效率较高,取得了良好的经济效益。     

泡沫潜孔锤应用于水文水井钻探的钻进工艺初探

泡沫潜孔锤是将普通潜孔锤的工作介质从单一流体(空气)变成两相流体的压缩泡沫,并以泡沫作为动力介质驱动潜孔锤工作的新型工艺方法.从分析泡沫潜孔锤的结构特点和工作原理出发,结合室内实验,在钻进设备的配套、灌注系统的设计、钻进规程参数的选择等方面,对泡沫潜孔锤应用于水文水井钻探的钻进工艺进行了研究.结果表明,泡沫潜孔锤钻进技术有着广泛的应用前景.     

空气潜孔锤孔底局部反循环封堵工具研究与应用

空气潜孔锤钻进工艺钻进效率是常规钻井工艺的10~20倍,对提高矿产资源勘探开发效率,促进贵州省经济发展具有重大意义。西南（贵州）喀斯特地区是全球最大的喀斯特连片分布区,碳酸盐岩地层分布广泛,溶洞及溶隙、裂隙发育,在使用空气潜孔锤钻进工艺钻进时,容易发生漏风现象,导致返渣困难,甚至发生卡钻、埋钻事故。双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺可以有效解决喀斯特地区空气潜孔锤钻进工艺使用困难的问题,但该工艺使用的封堵工具极易磨损,限制了该工艺在深井钻探中的使用。本项目主要以双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环封堵工具为对象,通过调整封堵工具结构,增加封堵环旋转性能等手段,对封堵环进行改良和优化设计,增加封堵工具的使用寿命,实现双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺在深井钻探中的应用。     

车载空气潜孔锤钻进技术在煤层气井施工中的应用

韩城矿区位于陕西渭北石炭二叠系煤田东部,在大地构造位置上处在鄂尔多斯盆地东南缘,边、浅部构造复杂,断裂发育,中深部地层平缓,断裂稀少。矿区煤层气资源丰富。在分析矿区地层及钻进施工难点的基础上,应用空气潜孔锤钻进技术进行煤层井的钻探施工工作。通过对钻进中钻井液技术和钻进参数的介绍,较为详细的说明了空气潜孔锤钻进技术在煤层井的应用情况。结果表明,采用车载空气潜孔锤钻进技术能大大缩小纯钻进时间,提高钻进效率,节约成本,同时也降低了孔内事故风险。     

贵州碳酸岩地层地热深井空气潜孔锤钻进技术应用研究

研究了空气潜孔锤钻井工艺在贵州省碳酸盐岩地层地热深井中的应用,涉及溶隙、裂隙发育,涌水、漏风、掉块、排渣困难等情况频发的碳酸盐岩地层的10～1100 m井段和φ216～406 mm井径的条件,探讨了在这样环境下空气潜孔锤钻进机具设备配置、钻具组合和钻进参数;分析了空气潜孔锤钻进工艺钻进过程中的常见问题并提出了相应的技术措施;总结了深井碳酸盐岩地层复杂井况的空气潜孔锤钻进效率与经济效益。研究结果表明,通过合理的设备机具配置和技术措施,可有效提高贵州省碳酸岩层空气潜孔锤钻进效率,进而大幅度提高贵州地热深井的钻进效率和经济效益。     

风动潜孔锤在某大桥锚固桩中的应用

空气潜孔锤钻进新技术应用于锚固桩工程中,在我省钻探上属首例.本文主要介绍了使用普通水井钻机进行空气潜孔锤钻进的一些具体作法和经验,并通过20条桩孔219m的生产试验证明,潜孔锤钻进新技术比老的合金、钢粒钻进具有速度快、效率高、质量好、成本低等优点.     

勘探技术研究所新技术二室简介

新技术二室是从事钻探设备和器具开发、工艺研究的专业研究室，拥有一流的专业设计队伍和先进完善的试验测试条件。在“七五”～“十五”计划中有多项技术获得国家专利和科技成果奖。“十一五”期间承担着多项国家“863”计划和地质调查项目。主要研究内容和提供的产品有：适用于地质岩心钻探、水文水井钻探、地热钻井、锚固工程施工及石油钻井施工等领域的多种结构形式和规格的液动潜孔锤、气动潜孔锤及其配套机具和钻头；[第一段]     

射吸式冲击器的应用效果

1978年我队分别在大红山南、北岸两个矿区14个钻孔使用了冲击回转钻进工艺,所用冲击器型号为SX54型。共完成钻探工作量2043m,占我队总工作量的12．5%,最大孔深为731．85m。取得了比较好的经济效果,平均时效提高5~385%;采取率提高4~     

空气潜孔锤钻进技术在援豫抗旱找水成井施工中的应用

介绍了空气潜孔锤钻进技术在援豫抗旱找水成井施工中的使用情况、成井工艺及孔内事故处理情况,分析了钻探效益,总结了该次施工取得的经验,得出在河南省太行山区,在无水情况下,运用空气潜孔锤钻进成井工艺取得成功,并可大幅提高钻进效率,保证成井质量,同时降低施工成本,提出今后河南省太行山区深部打井施工中增配专门钻机和增压机的建议。     

气动潜孔锤取心钻进工艺问题的研究

分析了研究气动潜孔锤取心钻进方法的必要性;介绍了CX-120型气动潜孔锤取心钻具的结构、工作原理;结合该钻具,提出了依据地层情况,确定气动潜孔锤取心钻具结构性能、制定其钻进工艺和操作规程的方法。CX-120型气动潜孔锤取心钻探实践验证了研究内容的合理性,从而完善了气动潜孔锤取心钻进工艺技术。     

高温硬岩空气潜孔锤钻头设计

干热岩试验性开发井钻井施工,在高温硬岩的地层条件下,如何实现高效钻进仍存在很多技术难点。空气潜孔锤钻进技术是解决硬岩地层钻进的有效方法之一,潜孔锤钻头是空气潜孔锤钻进的关键器具。根据青海共和干热岩GH-01井空气潜孔锤钻进技术应用情况,分析探讨了空气潜孔锤钻头断齿、掉齿、磨损严重、使用寿命短等问题,从钻头结构设计、钻头材料选取、钻头冷压固齿工艺等几个方面对空气潜孔锤钻头进行了优化。固齿优化过程中采用有限元分析方法,对钻头冷压固齿过盈量进行仿真分析计算,根据分析计算结果确定最优固齿过盈量。通过对潜孔锤钻头结构、材料、加工等优化,为适用于高温硬岩的空气潜孔锤钻头研制提供了借鉴。为提高空气潜孔锤钻进综合效率,为干热岩钻探开发提供了技术支持和技术储备。