顶板高位定向钻孔无线随钻测量定向钻进技术及应用

针对顶板高位定向钻孔钻进速度慢、钻孔直径小、扩孔效率低、钻具损坏严重等问题,提出了采用泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术施工顶板高位定向钻孔的技术方案,开发了泥浆脉冲无线传输技术、复合定向钻进技术、孔口动力二次回转扩孔技术等关键钻进技术,研制选配了定向钻机、矿用泥浆脉冲随钻测量系统、泥浆泵、四级螺杆马达、高强度高韧性钻杆、定向钻头等关键钻进装备,形成了成套技术与装备,在晋城寺河煤矿5304工作面进行了现场试验,完成顶板高位定向钻孔12个,最大孔深480 m,总进尺4 929 m,成孔率达到91.7%,机械钻速提高30%以上,显著提高顶板高位定向钻孔施工效果。     

煤矿井下1800m水平定向钻进技术与装备

针对现有煤矿井下定向钻进技术与装备存在的技术问题,提出采用ZDY12000LD大功率定向钻机、泥浆脉冲无线随钻测量系统、配套钻具及复合定向钻进工艺进行煤矿井下定向钻进。结合现场试验,完成了主孔深度1 881 m的定向长钻孔,验证了ZDY12000LD钻机功率大、钻进及事故处理能力强的特点。同时,无线随钻测量系统测量精度高;配套复合定向钻进技术形成的钻孔孔壁光滑,沉渣少,钻孔曲率小,钻进效率高。说明上述钻进技术与装备可满足水平定向长深钻孔等的施工要求。     

煤矿井下随钻测量定向钻进技术与装备现状及展望

煤矿井下近水平定向钻孔可实现超前、区域、精准灾害防治与瓦斯抽采利用,在煤矿地质保障中发挥着重要作用。系统介绍了国内外煤矿井下随钻测量定向钻进技术发展历程与应用现状,对国内定向钻进装备中的钻机、泥浆泵车、防爆型随钻测量系统、包括中心通缆钻杆、螺杆马达和钻头在内的配套钻具、包括滑动定向钻进和复合定向钻进在内的定向钻进工艺技术与套铣打捞工艺技术等关键技术和装备进行了简要分析和总结,对小体积防爆型随钻测量系统中的有线随钻测量系统、泥浆脉冲无线随钻测量系统、电磁波无线随钻测量系统和地质导向随钻测量系统的功能特点及适用性作了阐述,针对解决提高复杂顶板岩层中定向钻进成孔率、超深孔钻进施工能力和地层适应性等难题,介绍了该成套技术与装备在保德煤矿、龙王沟煤矿和顾桥煤矿进行顺煤层超深定向钻孔和复杂顶板高位定向钻孔的典型现场应用案例。基于成套技术与装备发展现状和现场应用,展望了煤矿井下随钻测量定向钻进技术与装备的发展方向和趋势,指出装备的自动化、信息化和智能化将成为技术攻关的方向与现场重点需求,高效快速钻进的旋转导向钻进系统和大直径定向钻孔将得到现场实践验证。     

螺杆钻具使用要点

液动螺杆钻在定向钻井中获得了广泛的应用。然而,我国大多数钻井队或机台,对这一钻具还比较陌生。螺杆钻具钻进的进尺速度、钻具寿命和定向精度,直接影响着螺杆钻具钻进的钻探质量和经济效益。虽然螺杆钻具价格比较高,但只要使用得当,不但不会增加钻孔成本,而且还由于提高了钻进速度、提高了钻井成功率、避免报废钻孔,还可以从一个主孔钻若干分枝孔,     

扭力冲击器-螺杆复合钻进工艺应用实践

扭力冲击器可以将钻井液的动能转化成下部钻具的高频周向动能,从而消除粘滑振动,保护PDC钻头,提高施工效率。在广西百色及贵州毕节2口地热钻井施工过程中,受软硬夹层的影响,粘滑振动效应强烈,导致PDC钻头的复合片迅速崩碎,钻头提前报废。使用扭力冲击器-螺杆钻具复合钻进工艺,通过合理设计钻具组合和钻进参数,与单纯的螺杆钻进工艺相比,因粘滑振动得到有效控制,钻头复合片崩齿现象显著减少,使用寿命增加,平均机械钻速提高了1倍以上,整体提高了施工效率和经济效益,为软硬夹层等易发生粘滑效应的地层施工提供了新的解决方案。     

单弯螺杆马达与液动潜孔锤复合钻具研究

为解决煤矿井下硬岩层定向钻进效率低的难题,提出将单弯螺杆马达与液动潜孔锤组合在一起,形成的复合钻具具有硬岩层中轨迹可控和钻进效率高的特点。介绍了复合钻具的组成及实现冲击回转定向钻进的原理,研究了具体实施方法,包括:钻具组合形式、工具选型、流量匹配、随钻测量系统防振以及专用钻头设计。研究结果表明:液动潜孔锤置于单弯螺杆马达与钻头之间较为合理;为满足液动潜孔锤低转速的要求和单弯螺杆马达调角的需要,定制了低转速可调弯外壳螺杆马达;随钻测量系统与钻具之间设计了双向减振短节;根据不同工具工作排量,提出了3种流量匹配的方法;基于复合钻具碎岩机理,设计了柱-片混合型钻头;最后指出了可能存在的问题,并给出了解决问题的建议。     

螺杆钻具组合三维力学特性分析及应用

用螺杆钻具组合实施煤矿工程孔定向钻进时,钻头侧向力是其主要力学特性。建立了适用于上弯式螺杆钻具组合和下弯式螺杆钻具组合的三维小挠度静力学分析数学模型,并对影响上弯式螺杆钻具侧向力的主要参数(钻压、顶角、弯接头角度、装置角等)作了定量分析;对比分析了上弯式和下弯式螺杆钻具组合的造斜能力。分析所得的螺杆钻具组合主要力学特性结果,对煤矿工程孔定向钻进设计和施工具有一定的参考价值和指导意义。     

旋冲螺杆钻井工具研制与应用

为解决常规螺杆钻具+扭力冲击器配合PDC钻头钻进动力小、寿命低、机械钻速慢,尤其是定向造斜受限问题,将螺杆动力机构和旋冲工具冲击机构进行一体化设计,使带有振动冲击总成的螺杆具有较优的造斜性能;同时,根据工具和施工井特点进行钻头优选,在芳##-平9井进行现场试验,在平均机械钻速、单趟钻最长进尺、最高寿命方面体现了极大的优越性,提高机械钻速的同时使定向及造斜得到了高效施工。     

螺旋钻采煤机钻具定向控制技术的研究

分析了钻具在钻进过程中跑偏的影响因素,通过受压钻杆力学模型的建立,说明稳定器的安装距离对钻杆的弯曲变形有较大影响,同时,可以通过模型确定稳定器的安装位置,实现钻具定向钻进的控制,并对钻杆连接器及稳定器进行了结构设计。     

旋冲螺杆钻具在临盘油田的试验应用

本文阐述了旋冲螺杆钻具的结构原理及主要性能参数,该工具可以将冲击破岩和PDC钻头剪切破岩相结合,集合冲击钻井和螺杆钻井的各自优势,改善钻头的工作状态,大幅度提高机械钻速;该工具降低钻具摩阻,应用于定向井可以提高定向钻井效率。该工具冲击力与钻压成正相关关系,冲击频率与马达转速成正比。?178 mm旋冲螺杆钻具分别在临盘油田直井和定向井进行了试验应用,复合钻进机械钻速与邻井相比提高了22.1%～41.8%,滑动钻进机械钻速同比提高了51.1%,对加快油田勘探开发速度、降低钻井成本有积极的意义。     

承德闫营子地热勘探井钻井技术分析

承德闫营子地热井钻遇地层坚硬、造斜、岩性复杂,施工难度较大。施工期间,采用了螺杆钻具完成事故处理、纠斜、复合钻进工作。分析了螺杆钻具在3种工况下的使用效果;应用MD钻头解决了硬岩钻进常规钻头磨损严重的问题;最后针对钻进中存在的钻速低、钻铤断裂问题,提出了改进建议。     

复合钻进技术在红柳煤矿冻结孔施工中的应用

神华宁煤集团红柳煤矿地质构造发育、地层倾角大、软硬互层多,冻结孔钻进施工中钻孔易偏斜,使用陀螺测斜仪配合螺杆钻具纠斜作业次数多、易复偏,影响工程进度。针对这些问题,现场研究采用PDC或牙轮钻头配合1°单弯螺杆复合钻进技术,取得了很好的防斜打快效果,值得类似工程借鉴。     

直径73 mm弯外管螺杆钻具近水平定向钻进试验

为了确定弯外管螺杆钻具在煤矿井下近水平定向钻进的效果,在对()73 mm弯外管螺杆钻具的结构特征和现场试验的基本状况进行分析的基础上,通过对试验数据归纳研究,得出弯外管螺杆钻具近水平定向钻进轨迹为一条不规则的螺旋曲线、在煤层轨迹变化比顶板岩层快、钻孔降斜趋势比增斜趋势明显、反扭矩力导致工具面向角有左偏趋势、复合钻进钻孔轨迹下斜较快等定向效果,为煤矿井下定向钻进使用和选配螺杆钻具提供参考依据.     

大雪山煤矿有线随钻定向钻进技术应用

简述了四川省珙县筠连矿区大雪山矿段(东段)煤矿普查工程的概况、项目由来及定向孔设计。重点介绍了钻探施工定向钻进的技术路线、方案及技术要点,有线随钻定向钻进效果、经济效益、取得的成果。主要工作包括:配套XY-2000型立轴式液压钻机、BW-320/10型泥浆泵、HC绳索取心钻杆;采用ADST测斜仪,通缆水笼头有线随钻测量定向,螺杆马达孔底动力钻具造斜施工受控定向钻孔。在2个1000 m以深的钻孔中,共造斜29回次,总进尺73.78 m。钻孔轨迹基本受控,达到了地质目的。施工中,探索了定向钻进螺杆钻具弯接头的角度选择、适宜绳索钻杆钻进的弯曲强度等问题。     

梅花井矿地面生命保障孔工程试验关键技术及应用北大核心

针对地面生命保障孔钻进效率低、中靶精度差等问题,选择梅花井矿为快速精准钻进技术工程试验地点,通过矿区地质条件分析、复杂地层与钻工工艺适应性分析、钻井工艺优选等研究,确定施工工艺为复合钻井;分别从井身结构、PDC钻头、钻具组合、钻进参数、轨迹控制5个方面进行优化设计,形成了以液压车载钻机和大排量泥浆泵为关键设备,以优化PDC钻头、增加液动单弯螺杆钻具、使用无线随钻仪(MWD)为关键钻具组合方式的大倾角-中软-涌水复杂地层快速精准钻进技术。现场试验表明:生命保障孔钻达井深670.5 m,用时46.83 h,完钻平均钻速14.32 m/h,井底水平位移0.27 m,满足600 m深钻孔72 h黄金救援时间内成孔要求,具有重要的矿山应急救援示范意义。     

长平矿软硬复合煤体高效钻进技术研究

为解决长平矿煤层钻进成孔深度较浅的问题,进行了软硬复合煤体高效钻进技术研究。结合软硬复合煤层特点,提出运用中高速宽叶片高螺旋复合钻进技术进行钻孔施工的工艺。在研究螺旋钻具排渣机理的基础上,设计制造了Φ110/63.5 mm螺旋钻杆+Φ120 mm三翼合金钻头和Φ95/60.3 mm螺旋钻杆+Φ110 mm三翼刮刀PDC钻头2种不同的钻具组合;改进了ZDY6000LR钻机的高转速动力头;使用ZDY3000LG、ZDY6000LR钻机与设计制造的钻具组合进行钻孔施工,完成3期现场工业性试验,形成了以中高转速螺旋机械排渣为主、风力排粉为辅的螺旋复合钻进技术,使得长平矿孔深大于150 m的煤层钻孔达到了52%,进一步提高了长平矿软硬复合煤体顺层钻孔效率。     

复杂顶板高位定向长钻孔钻完孔技术

针对亭南煤矿顶板高位定向钻孔施工存在的开孔段地层破碎、定向孔段泥岩缩颈、两级扩孔效率低和瓦斯抽采通道易堵塞等问题,提出了复杂顶板高位定向长钻孔钻完孔技术;集成了大直径套管护孔、缩颈地层扩孔、双级双速一次扩孔和钢筛管完孔等关键技术,配套了大功率定向钻机、泥浆泵车、随钻测量装置、液动螺杆钻具和双级双速扩孔螺杆钻具等钻进装备。在亭南煤矿3410工作面钻场进行了现场应用,顺利施工了2个顶板高位定向钻孔,成孔深度分别为511、610 m,孔径?200 mm,单班扩孔进尺在60 m以上,全孔下入?89 mm护孔钢筛管,钻进过程安全高效,为复杂顶板高位定向钻孔施工提供了一种新的技术途径。     

煤矿井下近水平随钻测量定向钻进技术与装备

在介绍国内外煤矿井下近水平定向钻进技术发展的基础上,分析和总结了定向钻机、随钻测量系统、配套钻具及定向钻进工艺的主要特点、适用范围和工艺方法.现场应用验证了煤矿井下近水平定向钻进技术在施工中具有钻进效率高、钻孔轨迹控制精度高(水平位移小于孔深的0.5％,上下位移小于孔深的0.1％)和施工可操作性强的特点.基于技术发展和现场应用现状,对煤矿井下近水平定向钻进技术与装备的发展趋势进行了展望.     

取心钻进技术在穿层钻孔施工中的应用研究

针对告成煤矿采用普通PDC无心钻头全断面切割钻进速度慢、钻机台效低的状况,提出一种新型穿层钻孔施工技术——取心钻进技术,克服了全断面切割钻孔施工技术中存在的缺陷和不足。以大功率小型化的钻机、孔口密封装置及取心钻具组成的取心钻进技术,通过现场与普通全断面切割钻进对比试验,验证了取心钻进工艺在提高钻进速度方面的优越性。     

ZDY6000L钻机定向化改造技术实践

为了解决寺河矿现有定向钻机数量不足问题,通过在ZDY6000L钻机上增加主轴抱紧装置和完善液压系统、配套矿用泥浆脉冲无线随钻测量系统、选配钻具,使其具备了定向钻进功能。在寺河矿进行现场试验应用,实现寺河矿400m以上区域递进式本煤层瓦斯抽采钻孔施工的定向钻进技术与装备的改造升级,提高施工效率和施工能力。