公益性陆域油气地质调查钻探工程技术进展与攻关建议

公益性陆域油气地质调查主要针对“新区、新层系、新类型、新领域”开展基础性、公益性、战略性工作。近年来,通过部署多项油气地质调查科技攻坚战,取得了一批重要地质发现及页岩油气突破,为国家能源安全保障做出了应有贡献。但“新区、新层系、新类型、新领域”的陆域油气地质调查工作区具有复杂构造区多、工作程度低、工程实践少、资料相对缺乏的特点,导致钻探工程面临复杂故障预见性差、安全风险高、地质目的实现难度大等挑战。结合近年来油气地质调查钻探工程实践,对公益性陆域油气地质调查钻探工程总体现状、难点挑战、技术进展进行了阐述,从安全环保、取全取准各项地质资料、提速降本等角度,提出了技术攻关建议,以期对公益性陆域油气地质调查钻探工程的发展和进步起到一定推动作用。     

国内外土壤环境调查声波钻机研究进展及发展探讨

主要论述了声波钻进技术在理论以及应用方面的研究进展。阐述了声波钻进技术的发展历程;其次调研并对比了国内外声波钻机代表机型,分析得出国内同类钻机存在的不足。分析了声波钻机在土壤环境调查中的应用,可满足不同地层的连续完整原位弱扰动采样要求。探讨了声波钻机研发方向,如高频声波动力头双振子结构和复合橡胶减振材料的研发,以稳定达标150 Hz高振频并增强动力头寿命;抗疲劳、抗冲击铬钼合金材料的研发,以解决高振频下钻具疲劳损伤问题;故障诊断识别和自动修复、远程无人化操作和挥发性有机污染物在线监测系统的研发,以提升高频声波钻机的智能化和自动化水平。     

高原铁路水平定向试验孔施工概况和关键技术

川藏铁路地处高原高寒高山峡谷地区,铁路隧道勘察十分艰难。开展了千米级水平绳索取心钻进技术与装备研发,在川藏铁路卡子拉山一号隧道DZ-卡子拉山一号-定向实验-01孔进行应用示范。成功完成1212 m水平定向试验钻孔,查明陡倾岩层3条断层和19处节理密集带,方位角偏差≤1°,孔斜0.76°/100 m,机械钻速3.09 m/h,台月效率350.29 m,创造国内水平绳索钻杆PQ、HQ深度588 m和974 m两项最新记录。攻克难进入地区钻孔无法搬迁和查明混杂陡倾岩层构造的难题,突破过去垂直“点”勘察变为水平“线”勘察,直观查明隧道洞身段地层岩性、陡倾岩层构造、水文地质条件等情况,为解决高原铁路长大深埋隧道勘察难题提供了借鉴,具有示范与推广作用。     

煤层水平井中随钻电磁波仪器影响因素分析及电阻率模拟计算

为掌握煤层水平井中随钻电磁波仪器探测影响因素,通过有限元数值模拟研究顶底板围岩电阻率、仪器偏心、煤层井眼垮塌和煤层厚度等因素对电阻率测量值的影响,分析高阻煤岩地层条件下幅度比和相位差计算的电阻率响应规律。在此基础上,建立三层地质数学模型,模拟不同发射频率情况下随钻电磁波仪器钻进煤层时,幅度比和相位差电阻率计算解析解和数值解的差异,以及煤层相对介电常数对幅度比和相位差计算的影响。模拟结果表明:幅度比和相位差计算的电阻率解析解和数值解符合度很高,但当电阻率大于100 Ω·m时,幅度比电阻率已经不能反映煤层的真实电阻率,所以在实际处理解释过程中用相位差电阻率要好些;高阻煤层不同发射频率情况下,电阻率数据主要对煤层电阻率敏感,对介电常数不敏感,只有在超高频时,介电常数才会对电磁波传播造成较大影响。      

刚果钾盐钻探用钙镁基钻井液研究及应用

在钾盐钻探过程中,采用常规水基钻井液普遍存在孔壁溶蚀扩径、岩心采取率低等问题。而采用油基钻井液虽然可以保证取心质量,但是成本高且环保性能差。因此,研究一种能高质量获取钾盐矿心且成本低的水基钻井液是极为必要的。基于前期钾盐钻探水基钻井液研究成果,针对刚果共和国光卤石型钾盐地层特点及绳索取心钻探要求,本文采用浸泡模拟实验和材料配伍性对比实验研究,攻关了抑制氯化钙、氯化镁和氯化钾溶解技术,研发了一套钙镁基钻井液配方,具体为：30%氯化镁+20%~30%氯化钙+1%锁水抑制剂+2%~3%钠膨润土+1.3%~1.6%接枝淀粉GSTP +0.4%~0.7%增黏剂GTQ+0.4%包被剂GBBJ。该钻井液具有良好的流变性、悬浮携带能力以及抑制光卤石和溢晶石溶解的能力。并且在刚果共和国奎卢省钾盐钻探工程成功应用,解决了以往使用常规水基钻井液出现的地层溶蚀和岩心采取质量差等问题,顺利完成钻探工作量3020余米,盐矿心采取率达98%以上,节约钻井液成本80%以上。钙镁基钻井液在光卤石型钾盐绳索取心钻探工程中的首次应用表明其可以完全替代油基钻井液,在钾盐钻探工程中具有广阔的推广应用前景。     

抗高温泡沫钻井液体系评价研究

高温地热钻井过程中,温度会对泡沫钻井液体系稳定性造成影响。针对高温地热井泡沫钻井液的技术要点,分别对发泡剂、稳泡剂、抗温土的优选,在此基础之上分别对泡沫钻井液的抗高温性能、抗污染能力进行了评价。实验结果表明:(1)优选出的发泡剂/聚合物/粘土体系在不同温度下进行测试,均具有良好的泡沫稳定性和发泡能力,说明初步形成的泡沫体系具有良好的抗230℃高温的能力。(2)通过模拟欠平衡钻进过程中地热水对泡沫钻井液体系的污染发现,该体系耐一价盐能达到20%,而且在加入5%CaCl_2后析液半衰期仍在5 min以上,最终形成一套抗高温能力可达230℃,具有较好悬浮携带能力的地热井抗高温环保钻井液体系。     

半干旱草原浅覆盖区手持钻机化探取样技术的应用及探索

浅层钻探技术是覆盖区化探取样技术研究的新方向。手持钻机是轻便钻机的一种。为了探索手持钻机的化探取样效果,以内蒙古拜仁达坝银铅锌矿区为代表的大兴安岭南部半干旱草原浅覆盖区作为研究区,采用回转式和冲击式手持钻机开展浅钻化探取样试验,分析该方法相对于常规化探方法的优势。结果表明,浅钻化探取样具有方便快捷、效率较高、成本较低等优点。通过对比两类钻机的钻进、取样工艺及效果,分析总结两类钻机对于草原覆盖区不同覆盖物的适用性及存在问题,为覆盖区浅钻化探技术和取样钻机的发展和推广提供借鉴和参考。     

永磁直驱变频泥浆泵在雄安地热钻井中的应用

泥浆泵作为钻井主要配套设备,在钻井施工中起着至关重要作用。目前大功率电动泥浆泵中多以交流异步电机驱动,气胎离合器、中间车、皮带轮减速的传动方式驱动泥浆泵。随着地热（干热岩）、页岩气等陆域清洁能源及深部资源勘探开发的需要,对大功率电动泥浆泵也提出了更高的要求。为此,在分析了雄安项目地热钻井的需求后,采用永磁变频电机直接驱动F-1300泥浆泵的小齿轮轴,具有传动结构简单、无级调速、节省能源、控制精度高的优势,适应了现代地热钻井技术的发展,提高了钻机的整体水平和作业能力,提高了钻井效率和质量。     

煤矿井下套铣打捞技术研究与应用

基于煤矿开采深度的增加,在复杂地层中进行定向钻孔施工发生卡钻事故的风险也在急剧增加。采用套铣打捞技术进行卡钻事故处理,能够提高事故处理的成功率,并起到保护原钻杆的作用,降低经济损失。文章分析研究了套铣打捞钻具的选择、冲洗液选择、工艺参数以及工艺方法,结合在玉溪矿和临涣矿打捞实例,优化了套铣打捞工艺及相关参数。     

螺杆钻进工艺在青海共和干热岩GR1钻井中的应用

本文重要介绍了转盘(顶驱)+螺杆钻具复合钻进工艺在干热岩钻井中的应用。为进一步提高干热岩钻井施工效率和减少孔内事故,在青海共和干热岩GR1井进行了转盘+螺杆钻具复合钻进应用,根据现场高温井况下螺杆钻具的工作特性,改进优选了螺杆钻具的耐高温橡胶和转子定子的配合间隙,是螺杆钻具复合钻进工艺在深孔高温干热岩钻孔(孔深3705m,孔底温度236℃)施工的首次成功尝试,并取得了良好效果,经受住了硬岩和高温的考验,为进一步改进螺杆钻具在高温井况下的应用提供了宝贵的现场施工经验,也将为我国干热岩科学钻探与深部地热资源勘探提供新的技术支撑。