钻井利器的故事之“铝合金钻杆”

地球科学的发展对地球深部数据的依赖程度越来越高,作为“入地”重要手段的科学超深井工程是研究深部地质学的重要方法,被誉为是“伸入地壳的望远镜”。与钢钻杆相比,铝合金钻杆以其独特的优越性(质量轻、比强度高、钻进深度深、所需能耗少),已成为难进入地区、大位移井、超深井等钻柱设计的优选方案。本文从科普的角度介绍了钻柱与钻杆的区别、钻柱的使用极限长度、铝合金钻杆的技术优势及其现存的不足之处,以此提高对铝合金钻杆的认识,促进铝合金钻杆的研究和发展。     

页岩气基础地质调查皖南地1井钻探施工技术

皖南地1井是部署在安徽省南陵县烟墩镇的一口页岩气基础地质调查井。文章详细介绍了该井的钻探施工工艺技术以及遇到复杂问题的处理方法,并对钻效进行了分析,提出了实现优质高效钻探的措施。项目的顺利实施,梳理了皖南地区地层层序,为页岩气储层理论推测提供了有力的实物数据支撑和验证。     

准噶尔盆地浅覆盖区浅钻化探找矿方法探索

通过拉伊克勒克典型浅覆盖区浅钻化探成果,介绍了浅钻化探工作方法和取得的试验研究成果,显示该方法有效,经济可行,效率较高,操作简便,充分证明了浅钻化探技术在准噶尔干旱荒漠浅覆盖区是有效的找矿手段。     

螺旋式扶正器与钻铤组合满眼防斜钻具在基岩地层深水井施工中的应用

井斜问题是钻井工作,特别是深井钻探中普遍存在的一个问题,它直接关系到钻孔的质量和钻进的安全.本文分析了造成孔斜的原因、防斜原理,介绍了螺旋式扶正器与钻铤组合满眼防斜钻具的工作原理、结构及相关的参数计算方法,并通过工程实例阐述了其在基岩水井钻探中的具体应用,分析了其防斜效果,总结了该技术的特点及其应用前景.     

河元背地区绳索取心钻进泵压计算模型的建立与应用

泵压是反映金刚石绳索取心钻进时井内作业是否正常的重要参数。为了进一步研究泵压波动变化与实际钻进作业之间的关系,指导钻进工作的快速、安全开展,结合江西相山河元背地区CUSD2井实际泵压波动数据及相关钻进资料,建立了适用于本井的循环系统压力损失计算模型。对比分析模型计算的理论泵压与实际泵压的波动变化趋势,将模型应用于实际钻进,在此基础上预测后续地层的泵压波动区域范围,发现7 MPa的泵压安全值不再适用于后续地层钻进,调整设置泵压安全值为10 MPa,并利用邻井泵压波动数据进一步验证其可靠性。适当调整修正理论模型,使其可应用于河元背以及相山地区绳索取心钻进中,指导该地区钻探工作。     

长江主干流的球面重心计算及其尺度效应分析

长江不仅具有长度这一非空间属性,还具有重心、方位、密度以及形状等多种空间分布属性。为了对长江的空间分布特征进行统计分析,提出了一种基于球面坐标的空间分布统计方法。采用空间随机抽样的方法,通过对组成长江水系的2种有限线段(即原始数据线段和等长切分线段)进行了不放回空间随机抽样,估计了长江球面重心位置的不确定性。为了解长江水系空间数据固有的多尺度特性,还研究了长江水系不同分辨率的空间切分(1 000 m、100 m、10 m)条件下的球面重心的规律。长江球面重心的计算方法不仅适用于球面线状物体球面重心的计算,也适用于球面面状物体重心的计算。研究长江水系的空间分布特征可以增加人们对长江水系的认知,为研究长江流域的经济、政治等相关的研究提供重要的地理参考信息或背景信息。     

中国大陆科学钻探现场分析与地下流体异常识别

对中国大陆科学钻探深孔中泥浆进行脱气,采用质谱仪、气相色谱仪和测氡仪在线测定He、CO2、CH4、H2、N2、O2、Ar、C2H6、C3H8、n-C4H10、H2S、CO、Rn等多种气体。在排除钻井过程、钻具磨损、泥浆性能、仪器波动、气路设计等对气体分析的严重干扰后,可以发现气体异常与岩心和地层裂隙、破裂面及构造破碎带等具有相关性。同时采用高效液相色谱分析泥浆清液,也发现了来源于地下的流体。     

瓦斯地质钻探工艺研究

在论述了瓦斯地质钻探目的和非平衡钻探工艺理论的基础上，总结了瓦斯地质钻探施工工艺及相关技术措施并强调了安全施工要求。     

深部地质钻探钻进过程流式大数据分析与动态预处理——以辽宁丹东3000 m科学钻探工程为例

深部地质钻探钻进过程数据价值密度低,传统方法难以在钻中流式大数据条件下有效去除尖峰、毛刺等各类钻进过程数据噪声。本文提出一种深部地质钻探钻进过程流式大数据分析与动态预处理方法,并成功应用于辽宁丹东3000 m科学钻探工程。首先,深入分析过程工艺和数据处理需求,建立深部地质钻探钻进过程流式大数据分析与动态预处理框架结构;然后,运用限幅滤波结合过程数据分布特征、司钻/机长人工操作经验去除过程数据中的离群值;接着,引入滑动窗口策略对流式钻进大数据进行动态处理,在每个窗口中运用Savitzky Golay滤波进一步提升数据质量。仿真实验和工程应用结果验证了本文方法具有很好的工程适用性和有效性。     

地质钻探垂钻定向纠偏控制的工程实现与实验分析

理论提出的纠偏方法需反复进行实验验证方可应用于实际工程,然而垂钻纠偏控制过程复杂,操作难度大,所需时间长、资金庞大,直接将所提方法放置现场调试是不可取的,而仅采用计算机仿真对算法进行验证也有一定局限性,因此发展和研究纠偏控制工程实现方法十分必要。本文以地质钻探钻进过程定向纠偏控制的工程实现为导向,首先分析并给出实际纠偏工艺过程以及纠偏控制的特点与目标;然后总结基于模型预测控制的纠偏控制问题与优化目标,结合笔者早期的一些纠偏控制理论研究,分别阐述不同纠偏工况下的纠偏控制方法;其次开发定向纠偏控制系统,用于集成纠偏控制算法,使得算法能够应用于实际工程;最后设计纠偏控制实验,以验证纠偏控制算法的工程适用性。实验表明,所提纠偏控制方法能够有效应用于实际纠偏过程,并应对和完成多种纠偏任务。