南极冰盖深层取心钻进技术及设备

日本南极穿隆富士观测站,继1993年钻进深度112m的导孔和下套管之后,从1995年起用2年时间实施正式深层取心钻进,于1996年12月钻井深度达到2503．52m,超过了2500m的设计深度,正式钻进中的取心钻进总次数1369次,冰屑回收作业837次,平均一次心深度1．75m,平均一日取心钻进深度8．21m,本文介绍了现场使用的钻进系统概要,钻进方法以及各种事故对策,同时还提出了今后研究课题。     

顺煤层超长定向孔滑动减阻钻进关键技术研究

煤矿井下大盘区瓦斯治理客观上要求顺煤层超长定向钻孔长度达到3000 m以上,受制于目前煤矿井下定向钻进技术与装备,顺煤层钻孔滑动定向钻进最大孔深不超过2000 m;从定向钻进工艺角度出发,对超长定向钻孔滑动钻进过程中钻进阻力影响因素进行分析,并从理论分析和实钻数据统计的基础上揭示了超长定向钻孔滑动钻进阻力随孔深的变化规律,得出钻具与孔壁之间摩擦阻力随孔深增加加速上升是制约钻进深度的根本原因;基于此开发出煤矿井下水力加压减阻钻进技术及正反扭转减阻钻进技术,分别从改善孔底钻具受力状态和孔口钻具滚动摩擦替代滑动摩擦出发,有效缓解超长定向钻孔钻具托压问题;在保德矿二盘区81210工作面进行了现场应用。试验结果表明:水力加压钻进将钻进阻力缓慢线性增长区域从1000 m以内提升至1500 m以内,正反扭转钻进将2000 m以后滑动钻进压力降低了2~4 MPa,通过水力加压钻进及正反扭转钻进技术结合成功将滑动定向钻进深度提升至2700 m,有效提升了超长定向钻孔轨迹控制精度及钻孔长度,为大盘区瓦斯抽采提供技术保障。     

特厚表土层钻井法成井技术

主井采用Φ4.0m超前钻和Φ7.1m、Φ8.7m两级扩孔钻进方案,风井采用Φ4.0m超前钻进和Φ6.1m、Φ7.8m及Φ9.0m三级扩孔钻进方案。Φ4.0m超前钻钻头根据不同情况,分别使用刮刀钻头和锲齿滚刀钻头。各级扩孔钻井深度根据井壁锅底设计形状确定。     

适合新疆某矿区软岩地层的孕镶钻头设计与应用

新疆某矿区绳索取心钻进过程中,遇到钻头打滑、钻进效率低下等问题,作者从胎体配方、烧结工艺入手,适当降低胎体的耐磨性,改善了钻头的钻进效率,在矿区取得了良好的钻进效果,平均钻进时效约3 m/h,平均使用寿命达120 m。     

2311m顺煤层超长定向钻孔高效钻进技术

针对保德煤矿超长工作面瓦斯区域治理需要,提出采用国产大功率定向钻进技术与装备进行顺煤层超长定向钻孔施工。根据工作面布置情况及钻遇煤层地质特征,优化钻孔设计、优选钻进装备,利用复合定向钻进技术减小孔内摩阻,实现深孔钻进钻压的传递;利用煤层钻孔递进式延伸技术和钻孔轨迹控制技术提高煤层钻遇率,实现深孔精准钻进。结合保德煤矿生产需要施工完成了主孔深度2 311 m、孔径Φ120 mm的顺煤层超长定向钻孔。钻进结果表明:钻进装备稳定可靠,钻进工艺技术先进,钻孔日平均进尺达到200 m以上,孔深2 000 m以上单班进尺达到90 m。研究可为顺煤层超长定向钻孔施工和超长工作面区域瓦斯治理提供重要借鉴。     

厚基岩地层竖井钻机钻井法钻进技术参数及其速度分析

竖井钻机钻井法具有施工安全性好、机械化程度高、井壁质量好等优点,可实现打井不下井,本质安全的目标。分析了我国西部与中东部钻井地层的差异性,中东部地层基岩占比不超过20%,而西部地层基岩占比超过80%;针对西部煤系地层厚基岩特性、井筒设计和钻机能力等条件,分析并计算了厚基岩地层竖井钻机钻井直径、深度和钻进分级,提出了进风立井“一钻成井”和回风立井“一扩成井”的钻井工艺;分析了不同地层条件下机械破岩钻进的钻压、转速等技术参数及对应的钻进速度,一次全断面钻进φ8.5 m井筒,钻头的破岩面积近56.8m²,宜采用低钻压和低转速的方式钻进,而φ4.2 m钻头超前钻孔和φ8.5 m钻头扩孔钻进时,可适当提高钻压以达到体积破岩的目的;根据钻井工程数据实测统计,进风井φ8.5 m全断面一次钻进深度达到491.0 m,最高月进尺62.3 m,回风井φ4.2 m钻头超前钻进深度513.1 m,最高月进尺110.4 m,φ8.5 m钻头扩孔钻进深度为511.0 m,最高月进尺171.3 m。陕北可可盖煤矿中央进、回风竖井是竖井钻机钻井法在西部煤系地层的首次成功应用,可为西部厚基岩地层竖...     

VLD-1000钻机突破2000m长钻孔钻进主要问题及对策

介绍平滑定向钻进和基于VLD-1000定向钻机的平滑旋转复合钻进技术关键;利用复合钻进成功钻进一系列超1 746 m长钻孔,其中有6个为超2 000 m长钻孔;复合钻进极大提高了定向钻进技术,丰富了井工煤矿瓦斯预抽的方案对策,增加了抽采、掘进和回采整体规划的自由度。复合定向长钻孔钻机技术应用于煤矿瓦斯治理及特殊区域的瓦斯治理具有重大意义。     

高位定向长钻孔钻进工艺研究

为了有效抽采邻近层和采空区瓦斯,提出了采用高位定向长钻孔替代顶板高抽巷进行瓦斯抽采,针对红阳三矿钻进施工时,推进阻力大等问题,进行了定向钻孔与回转扩孔相结合的钻进工艺试验,及不同弯度孔底马达与不同直径钻头组合的钻进工艺试验。试验结果表明:3-5号钻孔采用1.25°弯头孔底马达配备φ96 mm钻头钻进,钻进至350 m出现推进阻力大的问题,采用φ153 mm钻头扩孔至320 m,可以多钻进约120 m;3-2号钻孔采用1.25°弯头孔底马达配备φ104 mm钻头钻进,钻孔深度610 m;3-3号钻孔采用1°弯头孔底马达配备φ100 mm钻头钻进,钻孔深度616 m,通过减小孔底马达弯头角度、增大钻头直径均可以有效减小推进阻力,明显增加钻孔深度。     

煤层顶板硬岩大直径定向钻孔施工关键技术

根据顶板高位定向钻孔快速钻进成孔与工作面卸压瓦斯高效抽采治理需要,针对现有螺杆马达定向钻进技术与分级扩孔方法存在的问题,开展了顶板硬岩定向钻进与大直径扩孔钻进关键技术研究,开发了冲击回转定向钻进技术、扭冲回转定向钻进技术、扭冲旋转扩孔技术以及双级双速扩孔技术等钻孔提速新技术,研制了冲击螺杆马达、矿用小直径扭力冲击器、双级双速螺杆马达、组合式扩孔钻头等配套钻具。综合试验结果表明,硬岩定向钻孔平均机械钻进效率达到8.34 m/h,最高达到13.6 m/h,较常规螺杆马达定向钻进技术提升20%~30%;硬岩大直径扩孔终孔直径达到200 mm,机械钻进效率平均达到5.6 m/h以上,最高达到10.5 m/h。该技术提升了顶板硬岩定向钻进效率与大直径扩孔钻进效率,缩短了顶板高位定向钻孔的综合施工周期,为大直径高位定向长钻孔快速成孔与高效抽采治理回采工作面卸压瓦斯提供了可靠的技术手段。     

卵砾石地层金刚石钻头的试验研究

卵砾石地层钻进是钻探的难题之一,不仅钻进速度低,钻头的使用寿命短,而且钻探成本高。针对卵砾石地层钻进,开展了新型结构钻头的试验研究,研制成一种金刚石-聚晶体复合型钻头,现场试验表明,钻头的钻进速度能够≮1.8 m/h,使用寿命能够达到50 m,钻探成本较低。     

郑州沿黄水源地不同钻井工艺试验研究

以生产科研相结合的方式,在郑州沿黄地下水源地地区使用正循环钻进工艺施工水井8眼,泵吸反循环钻进施工工艺施工水井11眼,通过这2种水井钻进工艺的效率和经济性分析,得出郑州沿黄地下水源地地区使用泵吸反循环钻进施工工艺的最佳成井深度为140.75 m以浅,正循环钻进施工工艺最佳成井深度为140.75 m以深的结论,以此为今后类似地区水井施工钻进工艺选择提供参照依据。     

潜孔锤钻进工艺在煤层勘探中的应用

为探明新矿区煤炭资源的储量,选用车载一体化钻机配合空气潜孔锤工艺,进行钻探勘察。实践表明,空气潜孔锤钻进工艺很适合浅层煤炭勘探,钻速最高在49m/h。随着孔深的增加,逐渐遇到破碎带、地层水,空压机也不能同时满足钻进与排渣的需求,钻孔轨迹也开始出现偏斜。空气潜孔锤钻进工艺已经不能满足进一步钻探的需要。针对以上问题,将钻进工艺调整为泡沫潜孔锤钻进工艺,进行了泡沫剂选型实验。为了控制钻孔轨迹,钻进时平均每50m测一次井。调整工艺后,克服了复杂地层,保证了钻孔轨迹在设计允许范围之内,并顺利钻进至681m。     

VLD型定向钻机在大宁矿瓦斯抽放中的应用

定向钻进技术是一项新的钻进技术,VLD-1000型钻机是井下定向钻进设备,具有钻进能力大的优点,可以钻进1 000 m以上;在山西大宁矿用2台VLD钻机总共钻进420个钻孔,总进尺228 488 m.日瓦斯抽放纯量（40～50）万m^3,在矿井即将转入生产期时,矿井瓦斯抽放率达到85%,实现了真正意义上的先抽后采.     

基于轨迹控制的煤矿井下复合定向钻进工艺

为了解决煤矿井下连续滑动定向钻进工艺在长孔施工中存在效率低、能力差的问题,提出了复合定向钻进工艺,并从轨迹控制角度进一步明确了复合定向钻进的含义、研究分析了其工艺特点,结合典型实例分析总结了复合定向钻进工艺的技术优势:能力强、效率高,应用结果表明:本煤层孔最大实钻孔深1 881 m、顶板岩层孔最大实钻孔深1 026 m、处理卡钻事故最大孔深1 188 m,平均机械钻进效率提高20%以上,综合钻进效率提高40%以上。煤矿井下复合定向钻进工艺革新了近水平孔轨迹控制模式,提升了井下本煤层深孔、超深孔和顶板大直径定向孔施工能力。     

郑州市地面沉降监测基岩标施工技术

根据区域地质条件,郑州市地面沉降监测网基岩标建标场地选择在淮河西路与西三环交叉口东南600 m的河南省地质环境监测院内,建标深度为732m。地质鉴别孔孔深780m,孔径108mm,全孔取心钻进,施工的重点是保证岩心采取率,采用泥浆护壁回转钻进,根据钻进层位的岩性不同配置不同特性的泥浆;基岩标标孔孔深780m,孔径311mm,施工的控制目标是孔身质量和垂直度。采用三牙轮钻头宝塔式钻具组合不取心钻进施工工艺。取得了较好的施工质量,创造了良好的效益。     

HCF-20回转—冲击反循环钻机介绍

目前灌注桩孔的施工大量采用回转钻机进行,这种钻进方法遇到基岩就很难钻进,钻进效率极低,如应用冲击反循环工艺方法进行钻孔可解决此难题。泵吸反循环在孔深50～60m内效果良好,但冲击反循环钻进在复盖层中的钻进效率又不如回转钻进。为此我厂研制了采用复合钻进技术的HCF-20型回     

大直径集束潜孔锤正循环快速扩孔钻进技术试验

空气潜孔锤钻进是基岩尤其是坚硬岩石地区施工首选的一种高效钻进技术。但目前国内直径大于660 mm的空气潜孔锤一次性扩孔钻进的不多,特别是660 mm的集束潜孔锤正循环一次性扩孔排渣钻进更是屈指可数。在金能2号瓦斯抽放立井的钻进试验证明,660 mm集束潜孔锤扩孔能够实现正循环一次性扩孔排渣钻进,并具有扩孔速度快、钻进效率高、施工周期短、适应性强等优点。在较坚硬的岩石地层平均钻进速度6.36 m/h,最高钻进速度9 m/h,比正循环牙轮钻头钻进速度高10倍。对矿井发生灾害事故时,可在最短时间内进行被困人员施救提供了行之有效的方法,同时,也可解决缺水地区或严重漏失地层钻进技术难题。     

定向钻进技术在张集煤矿掩护巷道掘进探放水中的应用

定向钻进技术是煤矿井下深孔顺层钻进的有效手段。张集煤矿为了保证巷道掘进安全,引进该技术进行设计运输巷底部灰岩顺层探放水钻孔施工,保护范围覆盖设计巷道左侧和右侧40 m,设计钻孔3个。通过现场应用,完成1#钻孔孔深518 m,1-1#钻孔孔深483 m,2#钻孔孔深558 m,未见地层出水,成功实现了掩护巷道掘进探放水目的,并总结出"钻进岩性变化、地质资料判断、钻进方向指导、地质资料修正"探索式循环渐进钻进方法、"定向+复合"控层钻进方法和硬质岩层低速磨削开分支技巧等实践经验。张集煤矿使用顺层定向长钻孔替代了普通探放水钻孔,成为该矿掩护巷道掘进探放水钻孔施工的新技术。     

空气潜孔锤钻进技术在沉积岩地热深井中的应用

目前采用空气潜孔锤钻进技术的沉积岩地热钻井深度多在1000 m左右,地层深度越大,空气潜孔锤钻进的难度也会随之增大。在辽宁康平某地热井应用空气潜孔锤技术钻进,实现了沉积岩地热井深度的突破,钻井深度达到2250 m。全井采用空气钻进技术施工,通过选择合适的工作风压和风量,以期促进对该技术在沉积岩地热深井中的推广应用。     

空气潜孔锤钻进技术在舜皇山基岩地热深井的应用

空气潜孔锤钻进技术不仅可以提高钻探效率,而且不损害地热储层,因此在地热井中的应用十分广泛,但是仍受到钻探深度和出水量的限制。在湖南永州舜皇山基岩地热深井钻探过程中,常规牙轮钻进与泥浆钻进工艺存在钻进效率低、堵塞储层、影响出水量的可能。应用空气潜孔锤钻进技术实现了钻探深度的突破,钻探深度达到1820 m,实际出水量400 m3/d,出水温度43 ℃,符合设计指标。本文总结了相应的钻进工艺措施,以期促进对该技术在地热深井中的推广应用。