5000 m新型能源勘探智能钻探装备与技术研究

结合我国地下新型能源勘探工作的重大需求,开展了“5000 m新型能源勘探智能钻探装备与技术”的研究,取得了5000 m多功能交流变频电动钻机、多参数孔底自动监测装置、高温环保泥浆及泥浆性能自动测量装置、取心和无心钻进不提钻互换钻具等系列成果,填补了国内空白,推动了新型能源深部钻探技术向智能化方向发展。     

银额盆地蒙苏地1井钻井设计与施工

蒙苏地1井是中国地质调查局部署在银额盆地艾特格勒凹陷的一口大口径重点油气地质调查井,根据该区块地层地质概况和钻井施工技术难点,从井身结构、钻具组合、钻头选型和钻进工艺等方面对蒙苏地1井钻井工程进行了优化设计。综合采用 “简化井身结构+非常规钻具组合+常规钻头选型+强抑制性泥浆”的钻井技术方案,解决了中生界巴音戈壁组和二叠系上部地层的高硬度、可钻性差、裂缝构造易井斜及井壁失稳等一系列难题,顺利完成了该井的钻井施工任务。该井完钻井深2763.66 m,完钻口径215.9 mm,平均机械钻速3.51 m/h,成功揭示了中生界和石炭-二叠系岩石组合特征及含油气性,优质、高效、零事故完成各项目标任务。     

四川尔呷地吉铅锌矿区复杂地层钻探施工技术

四川尔呷地吉铅锌矿区位于南北向甘洛-小江断裂（本区内称为马拉哈断裂）北段与马拉哈背斜的复合部位。区域地质条件复杂,岩层破碎、裂隙发育,存在钻孔坍塌、漏失、缩径、掉块等钻探难题。为避免井内复杂事故、缩减钻井周期、降低作业风险,在该矿区开展了钻探技术研究工作。以ZK4522、ZK4737、ZK7545钻孔施工问题为例,重点剖析了钻孔事故频发的原因,提出了改进措施,总结了适合该矿区钻探施工的钻孔结构设计,并对不同地层使用冲洗液配方进行了阐述,对水泥浆护壁工艺、套管护壁工艺采取了技术管控措施,在该矿区取得了良好的效果,形成了一套具有实际参考价值的钻探施工方案,为该矿区以后的施工提供了技术保障措施和经验,同时对其他类似钻探施工也具有一定的借鉴意义。     

洗砂泥浆压滤脱水性能及快速检测方法

工程渣土在水洗砂过程中产生的洗砂泥浆存在脱水效果差、不稳定的问题,这与泥浆的脱水性能密切相关。通过模拟现场洗砂工艺获得不同脱水性能的洗砂泥浆,开展了改进滤失试验及模拟压滤试验,研究了洗砂泥浆脱水性能受洗砂工艺的影响规律,获得了一种能够快速表征泥浆脱水性能的指标,用以指导优化渣土洗砂工艺。结果表明：洗砂泥浆脱水性能受洗砂粒径和加水量影响明显,滤失量及渗透系数与脱水性能有较好的相关关系;而30 min滤失量与最终滤失量、最终泥饼含水率呈现较好的相关性,能够较准确地反映泥浆脱水性能;经模拟压滤试验进一步验证,30 min滤失量可以作为洗砂泥浆脱水性能的快速表征指标。基于此提出了一套洗砂泥浆脱水性能的快速检测及工程渣土洗砂工艺优化方法,能够及时为洗砂工艺参数调整提供指导,以获得脱水性能较优的洗砂泥浆,最终使脱水效果得以改善和稳定。     

泥水盾构泥水仓泥浆压力控制模型研究

目前隧道施工过程中泥水盾构施工参数多根据现场施工经验调整,缺乏系统的模型泥水盾构施工参数与泥浆压力大小之间的理论计算模型。通过对泥水平衡盾构的类型和工作原理进行细致的研究分析,提出盾构掘进过程中各施工参数需满足的关系式,并以此建立了泥水盾构泥水仓泥浆压力控制模型,得到了泥水盾构可控施工参数直接量化控制泥水仓泥浆压力的计算方法,并提出泥水仓内的泥浆需要满足盾构施工泥浆渣土悬浮和输送能力的要求,推导了泥水盾构掘进速度与进浆流量的关系式。研究结果表明,泥水仓泥浆压力随着进浆流量及盾构掘进速度的增大而增大,随着排浆流量的增大而减小。结合长沙地铁6号线泥水盾构施工工程,通过实例仿真计算,验证了此计算模型的有效性。研究成果为泥水平衡盾构泥水仓泥浆压力控制的研究提供了理论基础。     

考虑动态泥膜效应的盾构开挖面稳定理论研究

泥水盾构工法被广泛应用于高压富水复杂地质环境中修筑隧道,其中开挖面稳定控制是工程成败的关键,在盾构掘进时,由于刀盘不断旋转切削地层,开挖面上的泥膜处于“形成―破坏―再形成”的动态循环过程,泥膜透水性增强,这种动态泥膜作用下开挖面的稳定如何评价有待于进一步探索。对此,对泥水盾构掘进过程中的动态泥膜进行了分类,提出了考虑盾构运动和泥浆渗滤特征的动态泥膜理论。在此基础上,采用空间离散法将泥水压力引入旋转体模型,建立了考虑动态泥膜效应的开挖面稳定力学模型,提出了泥水盾构动态掘进过程中开挖面临界泥浆压力及泥浆支护效率评估方法,研究指出：当盾构在强渗透性地层中掘进时,在尽量提高泥浆成膜率的同时,应注重泥浆黏度调节,充分发挥渗透力支护作用,同时可适当提高盾构掘进速度并降低刀盘转速,有利于开挖面稳定控制。以泥浆成膜率、等效渗透系数为依据给出了泥浆支护效率设计图,研究工作对盾构掘进支护压力控制和泥浆配置有一定的借鉴意义。     

简介SWY无固相钻井液

无固相钻井液不含固相物质,是优质处理剂的复合产品。主要成份为高分子聚合物,其混浆性能指标完全超越一般普通钻井液,是优质钻井液的首选。特别在防塌、防漏、护井壁、降失水、润滑减阻等方面成效显著,且适用广泛,易于推广。     

工程钻井泥浆压力对泥浆失水过程影响实验分析

工程钻进过程中钻井泥浆在井液压力作用下通过孔壁泥皮失水是导致水敏性地层失稳的主要原因。为了深入了解井液失水规律,本文通过改变井液的压力差,对不同井液压力作用下钻井液漏水情况进行了模拟试验研究。实验结果表明:在相同时差内,失水量随井液压力的增大呈现先减小后增大规律; 在相同井液压力下,失水的速率随时间逐渐减小,并最终趋于稳定值,失水速率的稳定值与井液压力大小没有明显的相关性; 不同井液压力下,随钻井液压力的增大,前期失水量所占的比重增加; 形成泥皮的质量随着井液压力的增大而增大。标准失水量随形成泥饼质量的增加呈现先减小后增大的规律。研究成果为钻井泥浆的失水特征评价、失水量的控制提供了参考依据。     

几种毛管式粘度计泥浆体流变试验的比测

清华大学水利系等7个单位分别以自制的大尺度毛管式粘度计,对两种统一采集的土样进行了泥浆体流变试验。各组试验数据经统一处理后,并进行对比。结果表明:试样流变特性与宾汉模式相近,各单位试验所得的流变参数——宾汉切力和刚度系数的离差分别为±20—40％和±15—25％;两者的离差超出仪器可达到的测试精度甚大。出现这种情况的原因可能在于:泥浆体流变特性复杂,又具触变性。因此有必要制定一套试验操作规定。