汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔套管护壁技术

护壁技术是解决复杂地层钻探难题的关键技术之一。介绍了一些特殊的套管护壁技术在WFSD-4号孔钻探中的应用情况,包括在小间隙条件下下大直径套管技术、复杂钻孔活动套管护壁取心技术和用于强缩径地层的两阶段下套管固井技术等。     

大口径深井取心钻进活动套管技术方法的探讨

在大口径深井取心钻进施工中,为了提高钻进效率、改善钻柱受力条件、封隔不稳定地层等,经常会下入活动套管。由于深井地层复杂、应力较大,井斜和井壁稳定性不易控制,如何保证安全、顺利地起、下活动套管,防止活动套管事故便成为施工中的突出问题。着重介绍了在施工过程中下入活动套管的技术方法及相关措施,并就施工过程中可能出现的相关问题提出了解决办法和思路。     

埋頭套管迴轉下降法介紹

在鑽进复杂的地层当中,除了采用适当的鑽进方法,如冲击鑽进、管下扩孔鑽进、特殊的冲洗液、止水混合液及凝固液以外,在很多情況下都须要依賴于下套管护孔,才能顺利地通过。当然在下套管时,操作最方便的乃是从孔口一直下到预期深度,但对—些深度大(或角度大),施工久的鑽孔成套的下入套管,也有一定的困难,如套管消耗大、难起拔等,而当遇到复杂地层时,又往往不可能一次成套下入套管,这时就需要根据具体情况采用埋套管或分段下入的办法。     

盐类矿床超深孔钻孔结构的设计

钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔孔身口径的变化，是钻孔施工的基础。钻孔结构方案应包括套管下入的层次，各层套管的直径和深度，以及封固等。钻孔换径越多，钻孔结构越复杂。     

东丽湖地热钻探CGSD01井钻完井技术

CGSD01井是由中国地质调查局组织实施的一口水热型地热资源调查井。该井完井深度405168 m,终孔直径216 mm。施工过程中遇到大直径套管下入安全系数不足、地层漏失、复杂地层岩心采取率低等问题。文章介绍了该井的井身结构设计、钻完井工艺技术。通过采用浮力法下管,多工艺堵漏,改进复杂地层取心工艺等措施解决了施工过程中的复杂问题,总结了该地区深部地热钻探钻井工艺并提出了完井建议。     

钻孔固管止水注灰器的应用

大直径(直径168～600mm)工程孔,不仅需要良好的止水效果,而且还需要对钻孔的套管进行有效固定。基于直接通过套管加压注灰技术的分析,开发研制成功了钻孔固管止水注灰器。该钻孔固管止水注灰器利用弹簧的无压释放特性,在注浆泵的作用下将上部水泥浆液压入钻杆,使之流入接头的注灰通道内,水泥浆液顶开锥形顶,弹簧被压缩;而当注浆泵不再工作、无压力作用时,锥形顶在弹簧的反作用下顶住灰浆通道,靠锥形顶的锥面封严灰浆通道,使灰浆不会反流到钻杆内。5.12大地震后发现,在同一地区,使用该技术的钻孔套管均未发生变形,其它套管则出了不同程度的变形,由此可见该技术的科学性和实用性。     

跟管钻进下套管技术在大洋钻探中的应用

大洋钻探通常采用无隔水管开路钻进,在松散破碎地层常因孔壁失稳导致孔内事故,最理想的护壁方式是下套管将不稳定地层封隔开。传统下套管方法程序复杂,作业时间长,易发生缩径、塌孔,套管不能顺利下入到预定位置,施工风险大、成本高。本文介绍了一种跟管钻进下套管技术,利用套管下扩孔器、井下动力钻具、套管送入工具等配套设备,实现钻进和下套管工序“合二为一”,简化了施工程序,可显著节省施工时间,解决了深海无隔水管钻进复杂地层下套管作业困难、施工风险大、成本高等技术难题,为实现海洋深部钻探取心目标提供了技术支持。     

梧桐庄矿新增大口径3号排水孔施工技术

介绍了梧桐庄矿大口径排水孔钻探成井、固井施工技术。该孔设计孔深646 m,终孔直径520 mm,落点坐标水平位移≯5 m,下入重达90余吨的Φ426 mm套管646 m,水泥固井。由于钻孔直径大,垂直度要求高,施工难度大,预防钻孔超斜、确保顺利安全下入Φ426 mm套管并固井是关键。通过采用小口径先导孔钻进再扩孔成井的施工方法,并采取合理的钻具组合和泥浆,制定有效的防斜技术和下套管措施等,顺利完成了施工任务,施工质量满足设计要求。     

王洼103-1号水文地质钻孔极其复杂事故的处理

王洼103-1号水文地质钻孔施工过程中出现沉砂卡钻,在处理卡钻事故过程中又使套铣筒也被卡在钻孔内,强力起拔套铣筒,造成断裂,且断口不平整、倾斜靠边,形成了极其复杂的孔内事故。事故原因是泥浆中含沙量过大所致。另外处理钻铤卡钻时下入的表层套管直径偏小,也给后期处理事故造成了很大困难。根据孔内事故特点,制定了先起拔表层套管,更换大直径表套,再套反套铣筒、钻铤的处理方案。为此专门设计制作了起拔表层套管钻进的主动钻进钻杆、钻头;设计加工了加长套铣筒、扶正事故套铣筒的扶正工具等,及时成功处理好了本次超复杂卡钻事故。本文详细论述了钻孔事故的处理过程及措施,总结了事故教训和处理经验,对于处理类似卡钻事故具有指导和借鉴意义。     

渤海油田大位移井下套管设计难点及对策研究

渤海油田大位移井套管下入困难的问题亟待解决。本文以渤海油田一口大位移水平井A井为例,从设计的角度分析了该井φ244.5 mm套管下放技术难点,并利用LANDMARK软件对影响套管下放的因素进行了分析,结果表明,轨道造斜点的提高、表层套管下深的增加、超大稳斜角条件下套管磅级的减轻、摩阻系数的降低、漂浮段长的增加均能减小套管下放的摩擦力,提高套管下放悬重。通过逐一优选A井轨道造斜点、表层套管下深、套管磅级、摩阻系数、漂浮段长,最终设计A井φ244.5 mm套管采用漂浮法下入,漂浮段长1200 m,预测套管下放到位的悬重与实测值的相对误差为6.34%,在工程误差允许范围内。制定了渤海油田大位移井下套管设计流程,设计过程中,应综合考虑轨道造斜点、表层套管下深、套管磅级、摩阻系数、漂浮段长对套管下放悬重的影响,优选最优方案,确保套管顺利下放。     

双孕镶金刚石钻头跟套管连续钻进机构设计及模拟分析

跟管钻进技术是解决复杂地层钻进的有效方法之一,针对跟管钻进过程中内外管环空间隙卡阻、钻具受力复杂、能耗大和套管连续下入深度有限、深孔干热岩花岗岩在热应力作用下破碎卡钻等技术难题,本文创新设计了一种双孕镶金刚石钻头跟套管连续钻进机构。理论分析表明：双钻头同心回转钻进岩屑小,避免内外管卡阻,极大地改善了钻具的受力状态,降低了钻具发生断裂的风险;内钻头通过齿轮啮合方式带动外钻头独立回转,相较于常规跟套管钻进能量消耗降低29.29%;外钻头采用高胎体交替式结构,有效避免了钻井液局部循环现象的发生,从而提高了套管连续下入的深度。该机构设计为跟套管钻进技术提供了一种新思路。     

大直径工程井成井下管方法探讨

根据用途不同,大直径工程井成井后套管直径一般在450～1300 mm范围,井眼和套管尺寸大、套管质量大是该类工程的显著特点之一。简要介绍了大直径工程井常用下管方法、套管连接方式及大直径工程井套管强度设计原则。结合工程实例,阐明了只要科学地进行套管柱强度设计、采用合理的下管方法和套管柱连接方式,选用提升力100 t的钻机也能安全实现重约300 t套管的下管作业。     

打捞套管的一种方法

以丝锥打捞井内套管,往往捞不上.且套管母扣部份呈喇叭形,如将小一级钻具下入被打捞套管内,外面加入钢砂进行打捞,铜砂不易控制会掉入套管外面,使打捞工作更加复杂化.为此,可采用下述方法,如图所示.即在此被打捞工具小一级的三用接头(異径接头)上,对称钻四个1/2时的斜孔,在三用接头下端打入木塞,并连接钻具,以防钢砂从此掉入孔内,然后从钻杆内加入直径为2.5～4.0公厘的钢砂,井轻轻击打钻杆,使钢砂从三用接头的斜孔进入被打捞套     

煤矿井下复杂岩层跟管定向钻进技术研究

为了解决煤矿井下复杂岩层破碎定向钻进出现孔壁坍塌而成孔难题,创新发明出复杂岩层跟管定向钻进技术护住复杂破碎孔段。该技术先采用中心定向钻具外跟套管穿过复杂地层,然后提出中心定向钻具利用外部套管护住复杂岩层孔段,最后在外部套管内下入下一级定向钻具施工。本文通过开展跟管定向钻具设计、跟管定向钻进工艺研究,并将该技术应用于淮北某矿高位定向钻孔试验。试验中该技术成功护住了由2层煤线、1层泥岩组成的103.5 m复杂岩层孔段,最终定向钻进成孔孔深530 m。试验表明,本技术可有效护住复杂地层孔段,提高复杂岩层定向钻孔深度和保护抽采通道。     

减少套管报废的几点做法

在复杂地层钻进时,往往要下入套管加以护孔,如何便于日后起拔这些套管,减少套管报废,已成为当前钻探中的一项重要工作。现将我公司一些队的有关做法介绍如下,供同志们参考。     

李三台子铁矿普查2500m深孔钻孔结构设计

介绍钻孔结构设计的依据和原则,提出李三台子深孔钻孔结构设计口径与套管级配关系和考虑的因素。钻孔设计结构和实际结构对比分析,换径及下套管所要注意的问题。建议深孔钻进必须下套管,加大开孔直径,留足下套管隔离复杂地层的空间,下套管做好细节工作,为处理井内事故和起拔套管时打好基础。     

地勘水泥固结同径套管堵漏

我队施工地区为湘中石炭纪测水煤系，上部覆盖壸天灰岩，厚层状，中部为梓门桥灰岩，中厚层状、煤系地层以下为石磴子灰岩。在这种地层钻进，孔漏失，以壸天灰岩为甚。多年来所遇到的溶洞大小不等，大者二十余米，小则一米左右，多数溶洞二至三米之间，有的钻孔穿过溶洞群，或从溶洞内溢出流沙，导致施工困难。多数钻孔采用下入金属套管隔绝壸天灰岩溶洞，梓门桥灰岩遇到漏失，采用常规堵漏方法即可见效。以往下入金属套管甚多，难以全部起出，造成套管浪费。1981年以来，我队试验用地勘水泥固结同经套管办法进行堵漏，效果较好，减少了套管下入量     

基于Gudehus-Bauer模型的砂土中灌注桩护壁套管高频振动贯入速率

随着全套管护壁振动取土灌注桩施工工艺的发展,灌注桩在工程中的应用越来越广泛,但是关于灌注桩护壁套管高频振动贯入速率的研究较少。通过假定套管为刚体,将套管周围土体划分为同心轴的圆环柱体,利用Gudehus-Bauer亚塑性本构模型计算套管外侧各土体单元接触面间的剪应力和套管端部土体竖向应力,并考虑套管振动贯入过程中土塞效应,建立灌注桩套管高频振动贯入砂土中贯入速率的计算模型。将所提出的贯入速率计算结果和物理模型试验结果与有限元结果进行对比分析,验证了计算模型的合理性。通过参数分析,得到地基土体孔隙比、振动频率和套管直径对贯入速率的影响规律,为实际工程中快速、准确地预测套管振动贯入速率提供了可靠方法。     

在松软地层怎样扩大孔径

为了正确的取得水文地质资料,钻孔内下入大直径滤水管（6时～14时）以便顺利地进行抽水工作,往往不得不使用KAM-500型钻机来打大直径钻孔。     

赵集煤矿主井井筒检查孔施工技术

分析赵集煤矿主井井筒检查孔在岩芯采取,防止孔斜,扩孔下套管,分二次抽水的钻探施工技术。该井检孔设计孔深1 060 m,终孔直径110 mm,需全孔取芯、扩孔下入套管止水和抽水,最后封闭钻孔,该孔施工作业工序多,质量要求高,施工难度大。从正确选用取芯器具、预防孔斜和钻具组合与泥浆的选用等方面,制定有效的技术措施,顺利完成...