钻进系统

2024-07-12

钻进系统（精选七篇）

钻进系统篇1

1. 钎具

合理选用钎具有助于提高凿岩机钻孔凿岩效率、钻孔质量和使用寿命。凿岩机的钎具主要有钻头、钎杆以及钎尾等凿岩用具。

(1)钻头

一般来讲,钻头分为钮扣钻头、片状钻头、复合片齿钻头3种,本文仅介绍应用最为广泛的钮扣钻头。

钮扣钻头通常作一次性使用,其优点是:齿冠钝化缓慢,不需要中途更换和修磨钻头,有利于加速工程进度和减轻工人劳动强度;钻头最大直径不受限制,制造方便。其缺点是:不适用于钻凿单轴抗压强度高于350MPa的极坚韧的岩层;带有15°～45°外倾角的外侧钮扣承受弯曲应力,容易发生损坏;使用寿命较短,一般仅为片状钻头(反复修磨用)寿命的2/3,为复合片齿钻头的1/2～1/3。

纽扣钻头的钮扣数量、钮扣布置、钮扣形状,与凿岩效果的好坏有很大关系。钻头上钮扣的数目与钻头直径、结构形式和承受冲击能量大小有关,一般可分为4颗、7颗……14颗等多种。钮扣布置的原则是破岩有效、负担合理、磨损均匀、安装牢固、修磨方便,钮扣钻头所用钮扣的常见布置方式如图1所示。

钮扣的形状主要有子弹头状和球状2种,如图2所示。子弹头状钮扣拥有更高的凸起度,钻头穿透速率较高,钻孔的平直度远远高于球状钮扣钻头,凿岩钻孔清洗效果也较好。一般情况下,应优先选用配置子弹头状钮扣的钻头。但在某些坚硬且具有磨蚀性的岩层中钻凿时,应选用配置球状钮扣的钻头。因为在该类岩层中钻凿时,球状钮扣比子弹头状钮扣使用寿命长。

若钮扣磨损严重,不仅会使凿岩机钻孔时穿透速率降低、钻孔偏差增大,还会引起钻头本体磨损加剧、旋转扭矩减小,钎具使用寿命降低。

(2)钎杆

钎杆横截面分2种:一是六角形截面,二是圆形截面。圆形截面钎杆与六角形钎杆相比,其优点是横截面积较大,制造材料用量多,钎杆的硬度较大,钻凿的孔偏差较小。圆形截面钎杆的缺点是对岩渣的冲洗效果较差,在岩石裂缝较多的岩层钻孔时,容易出现卡钻。尤其是在钻凿直径45mm以下的岩孔时,卡钻的危险更加严重。

钎杆主要有标准型和加速型2种类型,如图3所示。标准型钎杆两端都为外螺纹结构,其优点是结构简单、可靠,价格便宜。缺点是:与钎尾连接时必须通过连接套连接:螺纹连接容易松动,由此导致钎杆连接点的能量损失大。

加速型钎杆的一端为内螺纹,另一端为外螺纹,与标准型钎杆相比具有以下优点:一是穿透速率高,钎杆连接点的能量损失小;二是螺纹连接更加紧密,传递能量效果更好。其缺点是结构复杂,加工工艺要求高,且价格要比标准型钎杆高。一般来讲,选用钎杆应遵循2项原则:一是尽量选用具有完整耦合设计的可接长加速型钎杆;二是尽量选用与钻孔直径差不多的钎杆。

(3)钎尾

钎尾的主要作用是传递扭矩、推进压力、冲击压力,其不仅要能够承受冲击能量,还要承受钻孔时由于摩擦岩石而产生的旋转扭矩。

钎尾由特殊钢材制作,并经过渗碳处理。钎尾按结构可分为内螺纹钎尾和外螺纹钎尾2种。内螺纹钎尾连接僵硬、配合差,使用寿命短,仅适用于某些特定的机型,如可用于凿岩机推进梁有长度限制的场合。外螺纹钎尾配合精度高,应用广泛,使用寿命长,应优先选用。

2. 岩孔冲洗速度

冲洗岩孔是指采用水或压缩空气(也可采用二者组合)将岩孔中的岩渣冲出或吹出。冲洗岩孔可以提高凿岩机钻进效率,延长凿岩机使用寿命。

岩孔冲洗速度不仅与钻头直径、钻头与钎杆的型号有关,还与岩渣质量、粒径、形状有关。球状岩渣比片状岩渣需要更大的冲洗速度。岩渣质量越大、直径越大,需要的冲洗速度越高。通常地下施工用水冲洗,地面施工用压缩空气冲洗。使用水冲洗时速度最小为0.5m/s,使用压缩空气(或水雾组合)时冲洗速度最小为10m/s。

凿岩机正常冲洗压力在0.6～1.8MPa,一般来说,冲洗压力越高,冲洗速度越快,冲洗效果越好。采用高冲洗压力,能及时更快地冲洗掉积于钻孔内的岩渣,减少能量损失和钎具消耗,提高钎具的使用效率及穿透力,从而提高钻进系统使用性能。

3. 工作参数

钻孔时的冲击压力、冲击频率、推进压力、旋转速度等参数必须协调匹配,钻进系统才能获得最好的使用性能。在实际操作中,首先应给凿岩机设定合适的冲击压力,然后再根据冲击频率和钻头直径设置转速。

(1)冲击压力

冲击压力主要根据岩石的硬度进行调整,钻凿不同硬度的岩石,所需破岩的冲击压力不同。钻凿不同硬度岩石所需的冲击压力如图4所示。

(2)冲击频率

高冲击能量与低频率结合或低冲击能量与高频率组合,均能产生同样的冲击功率,但产生的钻孔效果及钻孔效率不同,如图5所示。简而言之,冲击能量与岩石性质、钻孔尺寸有关。

若要提高凿岩的钻进性能,则需调整凿岩机活塞的冲程长度,通过调整凿岩机活塞的冲程长度,便能获得不同的冲击频率。钻凿不同硬度的岩石时所需冲击能量不同,为获得最佳的使用性能,应适时调整凿岩机活塞冲程。

(3)推进压力

推进压力要根据钻头直径、钻头类型、冲击压力和岩石状况等条件而定。设置前,应确保钎杆的螺纹连接没有间隙,否则会造成其不正常磨损。推进压力设置不能过高,否则会给钎杆带来过大的应力,同时增大卡钻的概率。当在质地较软的岩石中钻进时,可适当降低冲击压力,以免冲击压力超过所用推进器的最大推进压力。

(4)旋转速度

要选择合适的旋转速度,确保钻头在岩面上正常旋转,否则就有可能造成卡钻,并对钻头、钎杆及凿岩机的使用寿命造成不良影响。出现卡钻时,应适当降低冲击压力和推进压力,这样既能使钎具保持良好的穿透效率,又可延长钎具使用寿命。

钻进系统篇2

在机械工程应用领域中经常遇到冲击振动系统,如冲击打桩机[1]、冲击钻进机[2,3]、夯土机[4]等。20世纪80年代以来,国内外学者开始用现代动力系统观点研究振动系统的动力学特性,研究内容也集中于振动系统的分岔、混沌问题,如研究系统的稳定性与分岔[5,6,7]、奇异性[8,9]、概周期碰撞运动[10]、倍周期分岔[11]等问题。文献[12,13]研究了以油作为介质建立的黏弹性模型的钻进运动。在实际工程应用中,如冲击钻探机一般采用高频率的外部冲击力来驱动钻头钻进,这种高频率的外部激励可以采用压电式换能器实现。但这种高频率的外部激励会使得系统的动力学行为更加复杂,而且系统在振动的同时伴随有钻进运动。文献[14]研究了一类冲击钻进机械振动系统的周期运动和分岔规律。该类系统的基本工作机理是滑块克服干摩擦力向下运动,因此,有限时间内的最佳钻进量对这类系统的有效工作非常重要。研究结果表明,在低激励频率范围内,系统呈现稳定的周期1单碰撞运动,且在周期1单碰撞运动速度的峰值附近,系统具有最佳钻进效果。文献[15]指出,低频激励所产生的稳定周期1振动—钻进运动可以用拍频激励的方式来实现。

近年来,冲击振动系统从实践角度得到了国内外学者的普遍关注,但同时考虑冲击振动和钻进运动的研究还较少。实际上,钻进运动对系统的振动是有影响的,这就要求建立考虑两种运动的综合性模型。本文建立了一类冲击钻进机械振动系统的力学模型,并考虑将高频低幅激励转化为低频高幅响应。这种转化要求冲击振动系统能够产生一种合理的内部作用力,以克服介质的阻力而产生钻进运动。

1 力学模型与运动微分方程

图1所示为冲击钻进系统的力学模型。2个不考虑质量的薄板组成运动基,其间距U可根据实际要求的激励模式随时间发生变化。运动基上板由刚度为K3的线性弹簧和阻尼系数为C3的线性阻尼器连接于质量块M2,质量块M2由刚度为K2的线性弹簧和阻尼系数为C2的线性阻尼器连接于质量块M1(含机架),质量块M1由刚度为K1的线性弹簧和阻尼系数为C1的线性阻尼器连接于滑块上,滑块的质量忽略不计。X1、X2、X3和X4分别表示滑块、质量块M1、质量块M2和运动基下板的位移,V表示运动基下板的速度。当质量块M2和质量块M1的位移差X3-X2=L时,质量块M2冲击质量块M1,假设该碰撞为塑性碰撞。碰撞后,两者或同步运动直至分离,或立即分离。质量块M2第i次冲击质量块M1以后,弹簧K1被压缩,对滑块产生向下的回复力。当作用于滑块的向下的回复力和阻尼力的合力大于干摩擦力F时,滑块向下运动,即系统发生钻进运动。滑块于本次冲击后瞬间钻进的深度为Li(i=1,2,…,n),整个系统于瞬间向下平移Li。当质量块M1向下运动的过程结束,开始向上运动时,滑块受到的弹簧回复力和阻尼力的合力小于干摩擦力F,滑块静止。此时滑块与土壤间的干摩擦力F由滑动摩擦力变为静摩擦力,滑块在土壤中不再发生滑移,直到下一次冲击来临为止。此刻滑块已钻进的深度为L1+L2+…+Li,并且不能回弹,即整个系统向下平移了L1+L2+…+Li。系统的静平衡位置相对滑块而言并没有改变。

系统最基本的功能是要能克服阻力(即干摩擦力)并向下移动。当质量块M2对质量块M1进行冲击后,滑块克服干摩擦力F向下移动。因此必须为运动基下板选择合适的运动形式才能使整个系统有效地向下移动。在运动基下板上加一个外力对系统的钻进运动并无益处,这相当于在质量块M2上直接加了一个外力,意味着实际中的高频激励是没有效果的。这样,就应该仔细选择运动基下板的运动形式。本文假定运动基下薄板的速度为一先验的确定函数V,其具体形式下文讨论。

分析质量块M2和M1在任意相邻两次碰撞间的运动过程。以振动体在重力作用下的平衡位置为原点,并设两质量块的碰撞时刻为系统运动的初始时刻。如果质量块M2冲击M1后,两者同步运动,则两者的加速度在此阶段是相同的,质量块M1和M2所受的合力分别为

式中, $\bar{Ν}$ 为两质量块间的相互作用力;u为U的量纲一函数。

由F1=F2/μm得

$\begin{array}{l} (1 + μ_{m}) \bar{Ν} = μ_{k 3} (x_{3} - x_{4} - u) + 2 ζ μ_{c 3} (\dot{x}_{3} - \dot{x}_{4} - \dot{u}) - \\ μ_{m} (x_{2} - x_{1}) - 2 ζ μ_{m} (\dot{x}_{2} - \dot{x}_{1}) + (1 + μ_{m}) μ_{k 2} l (2) \end{array}$

同步运动时, $\bar{Ν} ＞ 0$ ,同步运动结束瞬间, $\bar{Ν} = 0, x_{3} - x_{2} = l, \dot{x}_{3} = \dot{x}_{2}$ 。

如果质量块M2冲击质量块M1后两者非同步运动,质量块M2和M1的加速度是不相同的。

式(1)和式(2)中,“·”表示对量纲一时间t求导,其中量纲一量为

$\begin{array}{l} μ_{m} = \frac{Μ_{2}}{Μ_{1}}, μ_{k i} = \frac{Κ_{i}}{Κ_{1}} (i = 2, 3), μ_{c i} = \frac{C_{i}}{C_{1}} (i = 2, 3) \\ l = \frac{L Κ_{1}}{F}, ζ = \frac{C_{1}}{2 \sqrt{Κ_{1} Μ_{1}}}, ω = Ω / Ω_{0} ‚ Ω_{0} = \sqrt{\frac{Κ_{1}}{Μ_{1}}} \\ t = Τ \sqrt{\frac{Κ_{1}}{Μ_{1}}}, x_{i} = \frac{X_{i} Κ_{1}}{F} (i = 1, 2, 3, 4), v = V \sqrt{\frac{Κ_{1} Μ_{1}}{F}} \end{array}$

其中,Ω为频率,T为时间。

在任意的连续两次冲击之间,系统可能存在4种不同性质的运动状态:

(1)x3-x2>l,滑块静止,质量块M1和M2非同步运动,此时系统的量纲一运动微分方程可表示为

(2)x3-x2>l,滑块钻进运动,质量块M1和M2非同步运动,此时系统的量纲一运动微分方程可表示为

$\begin{array}{l} x_{1} - x_{2} + 2 ζ (\dot{x}_{1} - \dot{x}_{2}) = 1.0 \\ \ddot{x}_{2} + 2 ζ μ_{c 2} (\dot{x}_{2} - \dot{x}_{3}) + μ_{k 2} (x_{2} - x_{3}) = 1.0 \\ μ_{m} \ddot{x}_{3} + 2 ζ μ_{c 2} (\dot{x}_{3} - \dot{x}_{2}) + 2 ζ μ_{c 3} (\dot{x}_{3} - \dot{x}_{4} - \dot{u}) + \\ μ_{k 2} (x_{3} - x_{2}) + μ_{k 3} (x_{3} - x_{4} - u) = 0 \\ \dot{x}_{4} = v \end{array}} (4)$

(3)x3-x2=l,滑块静止,质量块M1和M2同步运动,此时系统的量纲一运动微分方程可表示为

(4)x3-x2=l,滑块钻进运动,质量块M1和M2同步运动,此时系统的量纲一运动微分方程可表示为

质量块M2和M1的冲击方程为

$(1 + μ_{m}) \dot{x}_{+} = \dot{x}_{2 -} + μ_{m} \dot{x}_{3 -}$ (7)

其中,下标“-”“+”分别表示碰撞前后。

因塑性碰撞,碰撞后的瞬时速度为 $\dot{x}_{2 +} = \dot{x}_{3 +} = \dot{x}_{+} 。$

根据文献[15],其高频激励u(t)可表示为

其中,a=AK1/F,A为幅值,ω为高频,而Δω=ΔΩ/Ω0为低频,要求等于固有频率,即Δω=1是为了满足共振条件。

选取量纲一参数:ζ=0.005,a=0.3,μk2=0.1,μc2=0.1,μk3=0.2,μc3=0.2和ω=20,当运动基下板静止时高频低幅激励u(t)作用在质量块M2上的力 $F_{Μ 2} = μ_{k 3} u + 2 ζ u_{c 3} \dot{u}$ 如图2所示,根据式(3)计算质量块的响应如图3所示。通过图2和图3可以发现,系统将高频低幅激励转化为低频高幅响应,另外,激励是非对称的,即只用调制波正值部分激励质量块M2。

2 运动基下板速度函数

在系统发生钻进运动之前,假定运动基下板的速度等于0,即在无钻进的运动过程中,令运动基下板的量纲一速度v等于0。在系统发生钻进的运动过程中,令运动基下板的量纲一速度v等于滑块的速度,即 $v = \dot{x}_{1}$ 。

选取量纲一参数:l=0.1,a=1.0,ζ=0.005,μm=0.25,μk2=0.1,μc2=0.1,μk3=0.2,μc3=0.2,ω=20。图1所示系统的时间历程如图4所示。由图4可见,在任意的连续两次冲击之间系统存在如下的运动过程:非同步运动→碰撞→同步运动→非同步运动→非同步运动伴随有钻进运动→非同步运动。随着系统钻进运动,位移值xi(i=1,2,3,4)的绝对值也会随之增大。此时,下板的位移x4等于滑块的位移x1。

现考虑驱动运动基下板所需的能量。当下板固定时,随着滑块钻进量的增大和质量块M2振动幅值A的增大,作用在运动基上的力的绝对值也增大。保持下板固定不动所需的外加量纲一载荷fext为

$f_{e x t} = 2 ζ μ_{c 3} (\dot{x}_{4} + \dot{u} - \dot{x}_{3}) + μ_{k 3} (x_{4} + u - x_{3})$ (9)

但是,当 $\dot{x}_{4} = 0$ 时,这个力并不做功。当fext>0时,弹簧K3伸长并趋于将运动基向下拉。如果此时下板向下移动,即 $\dot{x}_{4} ＜ 0$ ,外力将做负功,也就是说外部能量不能补充到系统中。如果这种情况发生在下板的速度等于滑块的速度即系统发生钻进运动的情况下,那就很令人满意,因为要保持下板预期的运动并不需要额外的能量。但是,下板的运动可以是不同的。当fext>0,弹簧趋于将运动基向下拉时,移动下板自然会减小fext到0,并使其向下移动。

现在讨论控制下板运动的另一种替代方法。一旦外力fext达到某临界值fcrit,下板将被释放。但是,为了防止运动基出现不符合需要的大跳动,外力用一个系数β来减小,而非完全释放(fext=0),即

fext=β fcritβ<1 (10)

这可以通过下面的算法实现。假定下板的速度等于0,则外加载荷fext为

$f_{e x t} |_{\dot{x}_{4} = 0} = 2 ζ μ_{c 3} (\dot{u} - \dot{x}_{3}) + μ_{k 3} (x_{4} + u - x_{3}) (11)$

如果满足如下条件:

$β f_{c r i t} \leq f_{e x t} |_{\dot{x}_{3} = 0} \leq f_{c r i t}$ (12)

则下板的速度可由式(9)和式(10)决定:

$\dot{x}_{4} = \dot{x}_{3} - \dot{u} + \frac{1}{2 ζ μ_{c 3}} (β f_{c r i t} - μ_{k 3} (x_{4} + u - x_{3}))$

选取量纲一参数:l=0.1,a=1.0,ζ=0.005,μm=0.25,μk2=0.1,μc2=0.1,μk3=0.2,μc3=0.2,ω=20,fcrit=0.54和β=0.8。滑块、质量块M1、质量块M2和运动基下板的时间历程如图5所示。由图5可见,在任意的连续两次冲击之间系统存在如下的运动过程:非同步运动→碰撞→同步运动→非同步运动→非同步运动伴随有钻进运动→非同步运动。当作用于滑块的向下的回复力和阻尼力的合力大于干摩擦力F时,滑块向下运动,即系统发生钻进运动。下板的运动和滑块的运动并不一致,当下板静止时,滑块在质量块M1和M2碰撞作用下会发生多次钻进运动。图6为系数β分别等于0.8、0.75和0.7时下板的时间历程图,由图6可见,系数β越小,跳动次数越少,而跳动位移越大,但系数β对钻进效果的影响极小。

3 结语

本文建立了一类冲击钻进机械系统的力学模型。为了使得系统能够发生钻进运动,且能够将高频低幅激励转化为低频高幅响应输出,选用了一种特殊的拍频运动激励。该拍频运动激励有两个主要特征:①低频调制激励与振动系统的固有频率(所期望的低频)吻合;②激励是非对称的,即只用调制波正值部分激励质量块M2。结果表明,该激励能够产生有效的冲击力即锤击效应。图1所示系统要求提供克服干摩擦力和形成稳定钻进运动的条件。在无控制的条件下有两种途径能够使得系统向下移动。但是,这些条件下得到的钻进量都比较小,有待于研究一种控制策略给系统提供额外的能量,以获得较好的钻进效果。

钻进系统篇3

定向钻进技术的应用, 使得钻孔轨迹得以控制, 在极大延伸钻孔深度的基础上, 提高了有效钻孔长度 (目的层位的钻孔长度) ;同时, 利用该技术施工的分支孔, 可提高钻孔的覆盖面积, 不仅能够大幅度提高瓦斯抽放 (疏放水) 效率, 还可以显著降低钻场数目, 减少钻场搬迁带来的工期和工人劳动强度。

然而, 在定向钻进技术推广过程中, 出现过定向钻进测量系统无法采集数据现象, 这不仅制约着定向钻进的顺利施工, 还增加了频繁起、下钻带来的超高劳动强度以及处理数据采集故障时发生孔内事故的风险。为了能够充分发挥定向钻进技术的优势, 对定向钻进测量系统无法采集数据现象进行分析, 查找原因并给出相应处理措施是十分必要的。

1 煤矿坑道定向钻进随钻测量系统

随钻测量定向钻进配套装备由定向钻机、泥浆泵、孔底马达、下无磁钻杆、测量探管、上无磁钻杆、中心通缆钻杆、送水器 (通缆式) 、通信电缆、孔口计算机等组成, 随钻测量系统为YHD1-1000 (A) 数据采集控制程序。其系统连接如图1所示[10]。

测量数据时, 施钻人员通过防爆计算机 (或孔口监视器) 输入“测量”指令, 数据采集控制程序将该指令编码, 传输至测量探管, 测量探管工作, 测量钻孔倾角、方位、工具面向角等相关参数, 并即时将这些参数编码反馈至数据采集控制程序, 解码后以数据或曲线的形式显示相关钻孔参数、轨迹, 使得施钻人员随时了解钻孔施工情况, 及时调整工具面方向和工艺参数, 确保钻孔尽可能地按照设计的轨迹延伸。

煤矿坑道定向钻进随钻测量系统的数据采集控制程序在解码测量探管传输的电信号时存在“门槛电压”, 即当电压小于该“门槛电压”时, 程序无法解码, 则测量失败。根据图1, 可以将通缆钻杆末端电压认为是数据采集控制程序的“驱动电压”, 即当“驱动电压”大于“门槛电压”时, 数据采集控制程序可以正常工作, 反之则不工作。正常情况下, 定向钻进时“驱动电压” (通缆钻杆末端电压) 随着钻孔深度的增加而减小。

根据现场施工经验, 通缆钻杆带水时电压压降约1.2V/100m, 不带水时电压压降约0.8V/100m, YHD1-1000 (A) 随钻测量系统数据采集程序工作的“门槛电压”约为2.6V, 即当通缆钻杆末端电压降至2.6V以下时, 随钻测量系统将无法解码数据。

2 常见数据采集故障及处理措施

根据定向钻进施工经验, 定向钻进数据采集故障主要表现形式有4种:有电压无数据;测量数据时有时无;无电压和电压衰减过快。

2.1 有电压无数据

“有电压无数据”故障, 指的是通缆钻杆末端电压远高于2.6V, 出现测量数据失败的现象。导致此类数据采集故障的原因主要有4种:数据采集控制程序错误;数据采集线连接不牢固;探管装配不达标;测量短节问题。当出现这种情况时, 应按以下顺序进行排查。

1) 退出数据采集控制程序运行环境, 重新运行后再次测量;

2) 检查数据采集线连接状况, 确保数据采集线未发生破损 (短路) 、断裂 (断路) ;

3) 若 (1) 和 (2) 正常, 即可判断导致数据测量失败的原因在探管上。应果断提钻, 检查探管的装配是否存在探管锁紧螺母未紧固、探管固定套是否松动以及电池与测量短节连接丝扣是否损坏或松动等现象。

以上3步检查均正常, 则可判断故障原因发生在测量短节上。应及时更换测量短节, 并将有问题的测量短节返厂维修。

2.2 测量数据时有时无

“测量数据时有时无”故障, 指的是多次测量同一孔深处的数据, 有一次或多次数据测量失败的现象。遇到此类情况应检测通缆钻杆末端电压是否稳定, 并根据电压值采取相应措施。

1) 若电压稳定且远高于2.6V, 首先检查数据采集线夹子、通缆钻杆端口处是否严重锈蚀, 再检查数据采集线连接是否牢固可靠;

2) 若电压稳定在2.6V左右, 即“驱动电压”与“门槛电压”相近, 则此现象为正常现象;

3) 若电压不稳定, 且跳动幅度较大, 但即将钻至设计孔深, 可通过控水、提放及回转钻杆的方法尝试完成钻孔;若电压在2.6V左右, 但钻孔深度离设计孔深较大则应及时提钻且逐根检测通缆钻具。

2.3 通缆钻杆末端无电压

出现此类情况, 说明定向钻进随钻测量系统“硬件”某处发生断路, 其发生的主要原因有:

1) 通缆钻杆或上无磁钻杆弹簧脱落;

2) 某处通缆钻杆松扣严重。

遇见此种情况, 应提钻逐根检查钻杆。挑出有问题的钻杆后, 可继续下钻正常钻进。

2.4 通缆钻杆末端电压衰减过快

“通缆钻杆末端电压衰减过快”故障, 指的是测量时通缆钻杆末端电压衰减幅度远大于经验值 (通缆钻杆带水时电压压降约1.2V/100m, 不带水时电压压降约0.8V/100m) , 遇到此类情况应提钻检查钻杆。主要检查事项包括:

1) 通缆钻杆、上无磁钻杆、探管塑料接头是否变形;

2) 通缆钻杆、上无磁钻杆塑料公接头处密封圈是否破损或脱落;

3) 通缆钻杆、上无磁钻杆、探管塑料接头是否松动;

4) 通缆钻杆、上无磁钻杆刚接头、弹簧是否严重锈蚀。

3 结论

煤矿坑道定向钻进测量数据发生故障时, 应根据故障的表现形式, 积极分析查找故障的原因, 从而采取针对性措施, 避免盲目提钻带来生产时效降低和劳动强度的增加, 甚至是孔内事故的发生。

参考文献

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松软突出煤层钻进技术篇4

经分析认为, 发生上述问题的主要原因是松软突出煤层中的高压瓦斯、地应力作用于孔壁煤体, 并通过钻孔高速释放潜能的结果。大众煤矿在11采区运输巷和22071回风巷掘进工作面打抽放钻孔时, 采用分段延伸钻孔的方法, 通过多次试验, 成功地解决了松软煤层深孔钻进的技术难题。

1 一次钻进工艺要求

为了解决软煤打钻问题, 并保证达到钻孔设计深度, 经过反复研究、试验认为:从稳固钻机开始, 到打钻的每一个环节都必须严格要求, 制订出符合松软煤层实际的打钻操作程序;在打钻工艺上, 要掌握好给进压力、钻进速度和排粉时间。如果配合不好, 不仅费工费时, 甚至会损坏钻杆、钻具。因此, 必须从钻机性能、煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度、煤体瓦斯压力和煤层突出危险程度等方面综合考虑, 根据测定的有关参数, 提前制订一套软煤打钻具体方案, 拟定给进压力、钻进速度等参数值。

(1) 控制给进压力。

钻进中要掌握好给进压力, 测定的参数不同, 给进压力也不同;但同一层位若发现压力突然升高, 很可能是遇地质构造或钻孔堵塞, 就要采取降压措施, 停止钻进, 充分排粉。

(2) 控制钻进速度。

掌握好钻进速度是保证正常钻进的前提, 软煤打钻不可求快, 要通过降低速度充分排粉, 要对钻机压力和排粉情况进行综合判断, 掌握前方钻进情况。

(3) 保证排粉效果。

压风排粉需保证足够风压, 管路中应安设风水隔离装置, 防止压风中有水, 导致排粉不畅;要充分考虑到松软煤层中地应力和瓦斯压力的作用, 防止因喷孔造成钻孔堵塞。

总之, 软煤打钻必须遵循“低压慢速, 边进边退, 掏空前进”的原则[1]。

2 深孔分段钻进技术

松软突出煤层掘进工作面深孔钻进的技术难题是防止打钻过程中发生喷孔、塌孔和卡钻, 根据掘进工作面前方压力分布规律, 可将工作面前方划分成3个区:卸压区、应力集中区、原始应力区, 根据“三区”应力分布规律, 采取“分段抽放, 充分卸压、延伸钻孔”的方法, 可减少在打钻过程中发生的喷孔、塌孔和卡钻等动力现象。

2.1 试验区工作面概况

11采区运输巷掘进工作面煤层厚度变化较大, 一般2.5 ～7.3 m, 煤质松软、破碎, 煤的破坏类型为Ⅴ类, 坚固性系数f为0.15, 瓦斯含量16.34 m3/t, 瓦斯放散初速度Δp为34, 低透气性煤层;该巷道顶、底板为砂质泥岩, 属屏障层岩性, 采用U型钢支护, 半圆拱形, 规格3.4 m, 掘进断面15.6 m2。设计抽放钻孔深度60 m, 孔径89 mm, 分2排交叉布置 (图1) 。

22071回风巷煤层厚度在1.3～6.0 m, 煤质松软, 易破碎, 煤的破坏类型为Ⅳ、Ⅴ类, 坚固性系数为0.15～0.20, 瓦斯含量13.5 m3/t, 瓦斯放散初速度Δp为26, 煤层透气性差, 顶、底板为泥岩、砂质泥岩。采用U型钢支护, 半圆拱形, 规格3 m, 掘进断面8.7 m2, 净断面7.7 m2。设计抽放钻孔深度70 m, 孔径89 mm, 分2排交叉布置 (图2) 。

2.2 软煤分段打钻抽放技术实践

(1) 11采区运输巷为严重突出区域, 在掘进时, 由于受构造应力、地应力和瓦斯压力的作用, 当钻孔钻进到10～15 m时, 发生顶钻、喷孔、响煤炮等动力现象, 之后继续钻进十分困难。根据掘进工作面前方煤体卸压区、应力集中区和原始应力区的分布规律, 认为该巷道卸压区宽度为6～8 m。为保证抽放效果, 钻孔至少应进入到应力集中区的塑性变形区内, 即钻孔深度应在15 m以上。因此, 当每个钻孔当钻进困难时, 应拔出钻杆, 迅速封孔, 并接管抽放。根据现场多次试验决定:第1段, 钻孔钻进深度一般在15 m以上, 用专用胶囊封孔器封孔, 抽放时间1～2 d, 同时, 测定抽放负压、浓度和流量, 当钻孔抽放浓度低于3%时, 停止抽放;第2段, 延深钻孔至30～40 m, 封孔管采用专用胶管, 用聚氨酯封孔, 抽放3～5 d, 抽放的同时, 测定抽放负压、浓度和流量, 当钻孔抽放浓度低于5%时, 停止抽放;第3段, 延深钻孔至设计深度, 用聚氨酯封孔抽放[2]。

(2) 22071工作面回风巷道开口位置在22采区轨道下山, 该轨道下山在煤层中布置, 巷道已掘进多年, 几经修复, 周围应力已充分释放。每个钻孔在开始打钻时, 钻进速度正常;打至20～26 m, 给进压力升高, 此时, 降低钻进速度, 利用压风充分排粉;当钻进到32～40 m时, 出现喷孔、卡钻、顶钻甚至损坏钻杆现象;即使进行充分排粉, 钻进依然十分困难。当钻进困难时, 拔出钻杆, 封孔并接管抽放。根据现场试验, 第1段:钻进深度一般为30～35 m, 用加长的专用胶囊封孔器封孔, 抽放时间2～3 d, 抽放的同时, 测定抽放负压、浓度和流量, 当钻孔抽放浓度低于3%时, 停止抽放;第2段:延深钻孔25～30 m, 封孔管采用专用胶管, 用聚氨酯封孔, 抽放5～10 d, 抽放的同时抽, 测定抽放负压、浓度和流量, 当钻孔抽放浓度低于5%时, 停止抽放;第3段:延深钻孔至设计深度, 用聚氨酯封孔抽放。

通过对2个抽放试验区实践情况进行分析, 认为, 钻孔各段的抽放负压可根据具体情况确定。一般情况下, 在第1段的抽放负压较低, 如果负压高, 容易造成钻孔周围漏气。第2段、第3段可增高负压至13 kPa以上。

(3) 应用效果。①掘进工作面分段打钻抽放, 有效解决了松软突出煤层掘进工作面深孔钻进的技术难题, 通过实践, 降低了钻进故障率, 减少了喷孔、卡钻等动力现象, 提高了钻进深度和打钻效率。②实施钻孔分段打钻抽放, 可减少掘进工作面瓦斯超限现象, 减少因打钻喷孔、卡钻引起的停钻问题, 同时, 可杜绝在打钻中发生煤与瓦斯突出事故。

3 结语

(1) 大众煤矿通过改进打钻工艺, 研究制订出符合松软煤层实际的打钻操作程序, 摸索出了一套软煤打钻实施方案, 取得了较好的打钻效果。

(2) 松软突出煤层深孔钻进的技术难题是防止发生喷孔、塌孔和卡钻。该矿通过采用“分段抽放, 充分卸压、延伸钻孔”的方法, 有效地减少在打钻过程中发生的喷孔、塌孔和卡钻等动力现象[3]。

(3) 深孔钻进和分段打钻抽放技术, 既可减少掘进工作面瓦斯超限现象, 又预防了因打钻喷孔、卡钻引起的停钻问题。该技术的推广应用, 已成为大众煤矿治理松软突出煤层瓦斯和消除突出危险的主要技术手段。

参考文献

[1]张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2001.

[2]林柏泉, 张建国.矿井瓦斯抽放理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2007.

水平定向钻进管道铺设探讨篇5

1 情况说明

1)工程概况。铺设管道为污水管线,分520 mm,630 mm,710 mm三种规格管径,管材采用PE管电热熔接口,埋深为7～8 m,全部位于地下水位以下,为亚黏土夹带杂填土土质。管道铺设施工要求不得扰动上部现有建筑,尽可能不干扰道路施工。

2)施工方案。根据设计要求和现场实际以及钻机性能,每段铺设长度根据具体情况分别设定在100～150 m之间,每段在第一个设计井位处设置工作坑,在末端出钻点设置出钻坑(大小根据钻具实际情况,大约为5 m×1.5 m×4 m),为达到设计高程必须有一个合理的入钻点倾角和50～70 m不等的造斜距离,工作坑周围要采取必要的支护、降水等处理措施保证施工安全,钻进铺设中产生的泥浆从出钻坑内随时用泥浆车外运。完成拖管后,工作坑设置检查井,出钻坑回填,造斜段空洞加固处理,拖管工艺示意图见图1。

2 工艺流程

水平定向钻进的基本施工程序为:地下探测→钻孔轨迹设计→钻导向孔→逐次逐级扩孔清孔→回拉铺设地下管线。为完成上述工作,还同时进行钻液的配制和注入、拉管头的制作、PE管的焊接等辅助性工作。

1)地下探测和钻进轨迹的设计。地下探测分地层勘探和地下管线探测。地层勘探主要了解有关地层和地下水的情况,为选择钻进方法和配制钻液提供依据。地下管线探测主要了解有关地下已有管线和其他埋设物的位置,为设计钻进轨迹提供依据。

钻孔轨迹的设计主要是根据工程要求、地质条件、钻机性能和被铺设管线的材质等,给出最佳钻孔路线。城市市政工程中地下管网交错密布,能够利用的空间通常很小,另外,市政管道中的无压管道铺设埋深深度大,对坡度、高程的要求严格,所以钻进轨迹的设计难度比较大。

2)钻导向孔。2007年、2008年施工的管道均为无压管道,对坡度、高程的要求严格,只有导向孔很好地与设计轨迹符合,铺设的管道才能符合设计要求的坡度和高程,所以在钻进导向孔时,钻头的准确定位及变向控制非常重要。施工中采用了电磁波法导向,即钻进过程中在导向钻头中安装发射器,通过地面接收器,将接收到的孔底信息无线传送至钻机的接收器并显示,操作手根据接收到的信息调整和控制钻机按正确的轨迹钻进。由于部分现场周围电磁干扰强,使导向孔钻进轨迹符合设计轨迹难度增大,较正常条件施工消耗增大,成为施工中的关键。

3)扩孔。当导向孔钻进完成,钻孔轨迹与设计轨迹符合后,换导向钻头为扩孔器,在钻进轨迹基础上对钻进孔道逐级、逐次扩孔,当钻孔扩大至铺设管道外径1.2～1.5倍后,扩孔完成。扩孔过程中钻液通过泥浆拌和系统和泵送系统,由动力头、钻杆、钻头注入孔内,以稳定孔壁、降低旋转扭矩、冷却钻头、清除钻进产生的土屑等。

4)拖管。成孔后,在钻杆末端依次连接扩分动器、拉管头、拟铺管线开始进行拖管。拖管过程要连续、均匀地进行,同时保证给进钻液的压力、速度,否则泥浆漏失造成孔中缺少泥浆,钻杆及管线与孔壁间的摩擦力增大,会形成针筒形的负压,使管道无法继续拖进。

5)钻液。钻液由水、膨润土和聚合物组成,其中水是钻液的主要成分,主要是在钻进施工中用来与钻孔过程中切削下来的土(或沙石)屑混合、悬浮并将这些混合物排出钻孔,同时起到冷却钻头(冷却和保护其内部传感器)、润滑钻具的作用。孔洞中的钻液既为回拖管线提供足够的环形空间,又可减少回拖管线的重量和阻力,而残留在孔中的泥浆还有护壁的作用。

3 施工调查发现

1)水平钻进机械。投入使用的钻机主要有国产(DDW)和进口(威猛)两大品牌,从现场调查发现,相近规格的国产、进口机械在价格和工效上差别很大。以630 mm规格拖管施工为例,拖进每100 m有效长度,进口钻机消耗12～14个台班,国产钻机消耗18～22个台班,而配备完整的同等功率进口机械与国产机械价格比约在1.3～1.8之间,因而综合分析后认为,钻机投入费用基本相当。

2)钻液。在施工中还发现不同的地质条件所需要的钻液成分差别较大,同等地质条件下不同施工队伍的钻液用量差别也较大,另外钻液用量与钻机钻进用时、钻孔规格也密切相关。以710 mm规格拖管施工为例,在地质条件、高程要求和钻液配比相同的条件下,甲单位每100 m实际钻进长度膨润土用量17 t,而乙单位每100 m实际钻进长度膨润土用量达25 t,因此,钻液配比技术是施工企业进行成本控制和价格竞争的焦点,更是钻进技术和钻进技巧的比拼。

3)工程计量。在工程实际中进行拖管施工时,为了使铺设管道达到设定高程,必须有一定的造斜段,造斜段根据埋深长度不同,差别较大,另外,由于地形、地质条件及每次拖管长度不同,所以有时实际钻进长度和有效钻进长度之间差别很大。如文中举例的工程,根据现场状况每次拖管有效长度在100～150 m之间,每拖管段需造斜段达140 m,因此,实际钻进长度是有效长度的2倍多。而在笔者调查的另一工程中,每次拖管有效长度基本在150～200 m之间,每拖管段需造斜段仅为80 m,实际钻进长度是有效长度的1.5倍左右,因而仅根据拖管有效长度进行成本分析差别有时很大,而实际钻进长度与单位成本之间线性关系明显。

4)风险。在施工调查中发现,拖管施工存在三大风险,一是地下障碍物的风险,二是塌孔的风险,三是拖管过程中的风险。这些风险虽可以通过技术水平、技术措施进行预防,但因其风险有不可预见的特性,所以一旦发生仍会给企业带来很大的经济损失,因此在报价中如何体现风险与回报的关系也是一个必须面对的问题。

通过近两年对拖管施工工艺的追踪调查,发现拖管施工工艺的推广运用,一方面可以减少对地面交通、环境、生活和商业活动的干扰和城市环境的破坏,有很好的社会效益;另一方面在减少了道路开挖和恢复产生费用的同时,其直接成本与其他非开挖工艺成本基本持平,也有一定的经济效益,因此,拖管施工工艺在城市建设中的应用是有其合理性的。

摘要：介绍了水平定向钻进管道铺设的常规施工方案及工艺流程,并以调查结果论证了在城市建设中推广运用水平定向钻进管道铺设的可行性和合理性。

钻进油气层监督措施探讨篇6

关键词：油气层,损害机理,监督措施

钻进中防止油气层损害是保护油气层系统工程的第一个重要环节, 钻井过程中对油气层造成损害不仅影响油气层的发现和油气井初期产量、试油与测井资料的准确性, 造成储量估算不准, 影响合理制定开发方案, 还会对今后各项作业损害油气层的程度以及作业效果带来影响。搞好钻井、完井、试油保护油气层, 有利于发现油气层和正确评价油气层, 对提高勘探、开发经济效益至关重要[1]。

1 钻进中引起油气层损害的原因

油气层储渗空间特性、敏感性矿物组成、岩石表面性质和流体性质有可能引起油气层损害;工程因素如压差、浸泡时间、环空返速、井漏、井喷以及钻井液组成、性能等也会损害油气层。前者是储层潜在损害因素, 通过岩心分析实验、岩心敏感性评价实验, 能够分析储层损害原因与程度, 钻井液对油气层的损害程度通过模拟井下施工情况, 进行静态和动态评价, 确保钻井液对油气层损害程度较轻[2]。

1.1 油气层潜在损害因素分析

分析油气层潜在损害因素及程度非常重要, 能够为钻井液设计及开发方案提供依据, 降低钻井液及外来流体对油气层的损害。

1.1.1 储渗空间特性

储渗空间特性包括油气层的岩性孔隙度及渗透率、孔喉类型、孔隙及孔道的大小、形态、分布及连通性。通常, 孔喉半径越大, 渗透率越高, 固相颗粒随滤液侵入储层的可能性愈大, 有时可以进入深部, 堵塞孔喉, 造成渗透率下降。由于油水界面张力与孔喉半径成反比, 孔喉半径越小, 渗透率越低, 界面张力越大。要返排钻井液滤液, 必须克服界面张力阻力。渗透率越低, 水锁损害越严重。因此, 高渗透和裂缝性油气藏易发生较严重的固相堵塞损害, 不易发生水锁损害;低渗和特低渗油气藏易发生较严重的水锁和水敏损害, 不会发生严重的固相堵塞损害[3]。

1.1.2 敏感性矿物

蒙脱石、伊利石/蒙脱石混层矿物和绿泥石/蒙脱石混层矿物遇到外来流体时, 流体没有足够的抑制性, 会造成粘土颗粒水化膨胀或分散、剥落等, 并随外来流体运移, 堵塞孔喉, 造成渗透率降低, 发生水敏、盐敏损害。长石、微晶石英、各类粘土矿物和蛋白石等与高p H值外来流体作用, 造成分散、脱落或生成新的硅酸盐沉淀和硅凝胶体, 引起渗透率降低, 发生碱敏。含铁绿泥石、铁方解石、铁白云石等含铁矿物进行酸化作业时, 遇盐酸溶解, 释放出Fe2+, p H值升高, 会生成氢氧化铁沉淀;方解石、白云石、钙长石等含钙矿物与氢氟酸发生化学反应, 生成氟化钙沉淀, 这些沉淀物都可能会堵塞孔喉, 导致渗透率降低, 发生酸敏。粘土矿物和粒径小于37μm的各种非粘土矿物, 如石英、长石、方解石等, 在高速流体作用下发生运移, 堵塞孔喉, 容易发生速敏损害。

通常, 敏感性矿物含量越高, 由其造成的油气层损害的程度越大;在其他条件相同的情况下, 油气层的渗透率越低, 敏感性矿物对油气层造成损害的可能性和程度越大。

1.1.3 油气层岩石的润湿性

根据岩石表面被液体润湿 (铺展) 的情况将其分为亲水性、亲油性、两性润湿三大类。油气层的润湿性能够控制孔隙中油气水分布, 决定着岩石孔道中毛管力的大小和方向, 毛管力的方向总是指向非润湿相一方, 并影响油气层微粒的运移方向。

钻井液滤液由于岩石表面的亲水性, 毛管力变为动力, 使其更容易侵入深部地层, 由于毛管力成为滤液返排的阻力, 阻止滤液返出, 造成钻井液滤液损害油气层。

1.1.4 油气层流体性质

油气层压力和温度降低或外来流体与地层水不配伍时, 会生成Ca CO3、Ca SO4、Ca (OH) 2等沉淀, 钻井液滤液中的不抗盐高分子处理剂遇到高矿化度的盐水会发生盐析;石蜡、胶质和沥青质可能形成有机沉淀, 堵塞孔喉, 原油被钻井液中的高分子处理剂乳化, 形成高黏乳状液, 增加流动阻力;天然气中的硫化氢与二氧化碳, 腐蚀钻井设备, 腐蚀产物如Fe S、Fe CO3等沉淀堵塞孔喉, 造成油气产损害[3]。

1.2 钻井液造成油气层损害原因分析

钻开油气层时, 钻井液在正压差作用下, 固相侵入油气层堵塞孔喉, 滤液组分有可能与油气层岩石和流体不配伍, 诱发油气层潜在损害因素, 引起油气层敏感矿物发生水敏、盐敏、碱敏损害, 与流体生成有机和无机沉淀堵塞孔喉, 造成油气层损害。

1.2.1 固相颗粒堵塞油气层

钻井液中膨润土、加重剂、堵漏剂、暂堵剂等有用固相以及钻屑、杂质等污染物在钻井液液柱压力与地层孔隙压力之间的压差作用下, 随滤液进入油气层孔喉和裂缝中形成堵塞, 造成油气层损害。加强固控设备, 清除钻屑, 可以有效地减少固相颗粒堵塞孔喉。

1.2.2 滤液损害油气层

钻井液抑制性较差, 滤液进入水敏油气层, 引起粘土矿物水化、膨胀、分散、运移, 堵塞孔喉;滤液与地层水不配伍, 形成无机盐沉淀, 滤液中的高分子聚合物抗盐污染能力弱, 会发生盐析而产生沉淀, 堵塞孔喉。加入无机盐或有机高分子抑制剂, 提高钻井液滤液的抑制性, 防止井壁坍塌及滤液引起的油气层损害。

1.2.3 钻井液性能

钻井液性能直接影响井壁安全及油气层损害程度, 滤失量大, 易形成较厚滤饼, 容易发生卡钻, 钻屑等无用固相和滤液侵入地层深部, 造成油气层损害。钻井液黏度、切力过高, 起下钻、开泵所产生的激动压力增大, 也会造成油气层损害。钻井液抑制性不强, 引起地层岩石坍塌, 这些因素会导致油气层损害。应根据现场实际情况, 优选处理剂及钻井液配方, 采用与油气层匹配的钻井液是保证钻井顺利, 降低钻井液对油气层损害的首要条件。

1.3 钻进中影响油气层损害的工程因素

影响油气层损害的工程因素包括:压差、浸泡时间及环空返速。

1.3.1 压差

钻井液滤失量通常随压差的增大而增加, 因而钻井液滤液与固相进入油气层的深度和损害油气层的程度随正压差的增加而增大。当钻井液液柱压力超过地层破裂压力或钻井液在油气层裂缝中的流动阻力时, 钻井液会发生漏失, 从而加剧对油气层的损害。负压差可以有效阻止钻井液进入油气层, 减少对油气层的损害, 但过高的负压差会引起溢流甚至井喷和油气层出砂, 裂缝性地层的应力敏感, 也会造成油气层损害。

1.3.2 浸泡时间

钻井液滤液浸泡油气层时间越长, 越增加滤液和固相颗粒进入油气层的深度和数量, 损害油气层越严重。提高机械钻速、采用与地层相匹配的钻井液, 加强钻井工艺技术措施及井控工作, 防止井喷、井漏、卡钻、坍塌等井下复杂情况或事故的发生。控制工程事故并及时调整钻井液是保证钻井顺利, 减少滤液浸泡油气层最有效措施。

1.3.3 环空返速

环空返速越大, 钻井液对井壁滤饼的冲蚀越严重, 钻井液固相和滤液不断进入地层, 对油气层的损害程度增加。钻井液当量密度随环空返速提高而增大, 对油气层的压差增大, 造成油气层损害。环空返速小, 钻屑不能够从井底尽快返排出井口, 在井底堆积, 钻头重新研磨, 影响机械钻速, 钻井周期延长, 钻屑侵入油气层的机会增加, 对油气层损害程度增大。因此, 环空返速应控制在合理的范围内, 既能保证井壁质量, 又不影响钻屑从井底返出, 保证机械钻速。

2 钻进中保护油气层措施

监督人员熟悉油气层损害发生的原因, 可以根据现场实际情况, 采取相应的保护油气层措施。首先要熟悉地质设计和钻井工程资料, 油气层井段对钻井液处理剂及性能要求, 提前做好保护油气层的各项准备工作。

(1) 严格检查处理剂的质量, 杜绝不合格产品。

(2) 为降低成本, 钻开油气层井段前, 可以通过钻井液的改造成为保护油气层的钻井完井液。要充分发挥固控设备的工作效率, 清除钻屑, 降低固相含量。按照设计要求, 加入处理剂, 按设计要求控制钻井液滤失量及流变性能, 继续钻开油气层。

(3) 膨润土胶体颗粒对油气层有一定损害, 因此, 在保证滤饼质量的前提下, 可适当降低膨润土的含量。

(4) 保证井眼稳定前提下, 尽量降低钻井液密度, 实现近平衡或欠平衡钻井。

(5) 根据屏蔽暂堵技术和隔离膜技术保护油气层, 针对油气层孔喉尺寸, 加入不同粒径的碳酸钙作为架桥粒子和填充粒子, 在油气层井壁上快速形成致密的滤饼。加入超低渗透膜聚合物处理剂, 聚合物吸附在泥页岩井壁表面, 通过浓集、覆盖形成致密有孔膜或无孔膜, 形成的膜是无孔膜时, 泥页岩表面就形成隔离膜。加入磺化沥青、氧化沥青等可变形粒子, 通过变形部分嵌入不规则的微间隙, 在井壁表面形成保护膜, 能阻止滤液和固相颗粒进入油气层。

(6) 混油或加入润滑剂, 能降低摩阻, 提高机械钻速。

(7) 根据钻速等实际情况及钻井液性能, 慢慢补充聚合物处理剂胶液, 调整钻井液性能, 不要加入固体高聚物, 以防聚合物不能有效发挥作用。

(8) 加入KCl、Ca Cl2等无机盐、甲酸盐等有机盐、聚合醇、聚合物KPAM、FA367等抑制剂, 提高滤液的抑制性, 保证井壁稳定, 防止粘土颗粒水化膨胀, 损害油气层。

3 保护油气层效果

大港油田长芦地区板深51断块采用成膜封堵保护油气层技术, 在井壁上迅速形成一层隔绝物质通过的分子膜, 在井壁外围形成保护层, 阻止钻井液固相、钻屑堵塞孔喉, 阻止滤液进入油气层, 从而有效防止油气层水化膨胀, 有效封堵地层微裂隙, 防止井壁坍塌, 保护油气层。

6口试验井试油 (表1) , 其中5口井射孔后未经过压裂、酸化、排液处理, 获自喷高产。尤其是长22-15井射孔后, 井筒压力迅速恢复, 形成自喷油流, 日产油96t、产气3 600m3;长23-17K井试油自喷日产92t;长22-13井自喷最高达日产109t, 创该区块单井试采产量最高记录。成膜封堵保护油气层技术效果明显。

大港油田长芦地区板深51断块的长22-15、长23-17K、长22-13等井现场应用实例表明, 成膜封堵保护油气层技术有效地解决了含多套压力层系长裸眼段钻井过程中的事故复杂、保护储层等技术难题。监督在现场应充分发挥作用, 减少钻井过程对油气层的损害, 达到保护油气层的目的。

参考文献

[1]吕开河, 彭洪军.保护油气层的钻井与完井技术[M].东营:中国石油大学出版社, 2010.

[2]孙树强.保护油气层技术[M].东营:中国石油大学出版社, 2006.

浪漫小夫妻,钻进深山养“恐龙” 篇7

“史前巨鸟”迷倒一对情侣

陈跃洲老家在福建省永安市小陶镇坚村, 这是一个十分偏僻谧静的小山村。他的父母都是地道的农民, 一辈子种田靠天吃饭。2004年, 从南京大学食品科学与工程专业毕业后, 陈跃洲到一家外企工作, 不到3年, 在2000多个员工中被提拔为中层干部, 是全公司提拔最快的人。

然而, 面对一片羡慕的眼光, 小陈并没有显得有多高兴, 其实他一直有个梦想, 就是拥有自己的公司。其间, 他一边工作一边寻找着创业项目。直到有一天电视中闪过的几个画面, 让陈跃洲找到了机会。

2007年8月的一个晚上, 陈跃洲和朋友一起看电视, 对方正拿着摇控器在换台。突然间一个画面和声音仅闪过几秒, 却一下子刺激了小陈的神经, 他马上让朋友把台换了过来。当时陈跃洲被央视科普栏目播出的一种神奇鸟类吸引住了。它的体型很大, 成年鸟身高在1.5米以上, 体重超过90斤, 而且浑身是宝。这种史前就活跃在澳洲森林中的大鸟, 是世界上最古老的鸟类之一, 被誉为“活着的恐龙”。

后来他上网一查才知道, 这种鸟名叫鸸鹋 (ér miáo) , 是鸟纲鸸鹋科唯一的物种, 以擅长奔跑而著名, 是澳洲地区的特产, 也是世界上第二大的鸟类, 体型仅次于非洲鸵鸟。澳大利亚的国徽上面有两只动物, 左边是袋鼠, 右边就是鸸鹋。除多个部位可做成美味佳肴外, 鸸鹋还有观赏价值。

陈跃洲从在广州动物研究所工作的朋友那里了解到, 当时除了个别景区引进鸸鹋用做观赏动物外, 全国还没有大规模养殖的, 他认为这种“活着的恐龙”会给自己带来巨大财富。小陈的女友姚琼, 是福建漳州一家食品生产企业的白领, 两人的感情非常好, 听说他要辞职创业, 先是大吃一惊, 当女孩了解了鸸鹋美好的市场前景后, 毅然决定随心上人一起到大山里过“神仙生活”。

毕竟, 爱情的力量是伟大的。2007年9月, 一对恋人激情满满地回到了那个美丽的小山村。陈跃洲的父亲在村里是个能人, 早年开车, 后来又买了挖掘机, 本来一心想着儿子读完大学, 将来光宗耀祖。听说儿子和女友双双辞职回家要养什么鸟, 气得老人大骂“简直是不务正业”。

为了赢得家人的支持, 陈跃洲和女朋友两人一起做父亲的工作, 将鸸鹋的市场前景等分析给他听, 父亲半信半疑。但看到未来的儿媳妇心甘情愿陪他钻山沟, 又对这个创业项目信心十足, 最后总算勉强同意。小陈知道, 这一点非常重要, 因为在乡下办一些具体事情时, 老人远比自己有经验和威信。

2008年春天, 陈跃洲和姚琼来到一个前不着村后不着店的山坳里, 在紧挨山坡处建起两幢漂亮的房子, 一幢住人, 一幢住鸟。他们凑了30多万元, 以每年5000元的价格, 租下一片200亩的荒地, 又通过广州动物研究所从澳大利亚引进250只鸸鹋苗。

养殖场旁边是一片绿色芦苇地, 温暖的阳光下, 五颜六色的野花开得灿烂无比, 一些不知名的小鸟在草丛中叽叽咋咋的快乐觅食, 远处的青山云雾缭绕, 仿佛仙境。

鸸鹋爱吃青草, 一对年轻人经常背着大背篓在山上割草。除了蚊叮虫咬外, 有时一不小心, 身上还会被小树上的乱刺划伤。令他们兴奋的是, 自己的辛勤和汗水很快就赢得了回报。经过短短40余天的养殖, 刚运来时每只6斤重左右的鸸鹋, 一下就长到了25斤以上, 最大的已到30斤。“乖乖, 这速度可真有点吓人!”陈跃洲忍不住感叹。

伴着鸸鹋哭与乐

为了节省开支, 陈跃洲和姚琼还在养殖场边上种上了红薯和青菜等。有时想吃肉了, 他就用铁丝做套子套野兔, 而且屡有收获。更有趣的是, 有时他们还能在山涧溪流的石头下面, 摸出一些牛蛙、螃蟹和小鱼, 那山间纯天然的美食, 味道真是妙不可言。

但在山上也有一些烦心事。姚琼说:“挺寂寞的, 很少有人交流, 除了跟那些不会说话的鸟叨咕几句。”那时候, 他们最开心的就是听鸸鹋的叫声, 尽管那种声音大而粗狂, 有点擂鼓的感觉, 但在这对情侣听来, 却如音乐般美妙悦耳, 这时所有的苦也都抛到了脑后。

更令人头疼的是, 因为这地方实在太偏僻, 加之山高林密, 连手机信号都不好, 每次和家人通电话, 都是要漫山遍野的找上半天信号, 陈跃洲和女友干脆就很少打电话。可是岳父岳母却时时刻刻都牵挂着自己的宝贝女儿。这年夏天他们翻山越岭过来探望, 吃惊地发现, 这个昔日有着一头飘逸秀发、皮肤白净如影视明星的“娇贵公主”, 如今取而代之的是利索的齐耳短发, 皮肤被太阳晒得黝黑。见面后老人没有太多的话, 只是默默地抹眼泪。

令老两口稍感欣慰的是, 这次他们举行了一个简朴的婚礼, 毕竟女儿有了爱的归宿。

结婚第二天, 当新娘子走进养殖场时, 一只雄性鸸鹋却给她搞了个恶作剧。当时, 那个调皮的家伙被困到了栅栏中间的夹缝里, 姚琼发现后赶忙去救。经过一番折腾, 它总算脱离困境, 不料却“恩将仇报”慌乱中踹了她一脚, 由于鸸鹋的爪子十分有劲, 新娘子的裤子立马就破了, 新郎见媳妇大腿都露出来了不由哈哈大笑, 她一时羞得满脸通红。尽管此后她总是小心翼翼, 但几个月时间, 牛仔裤还是被它们踹破了好几条。

后来, 姚琼摸索出一套抓鸸鹋的技巧, 拎一个翅膀, 就可以让它乖乖跟着你走, 这是鸸鹋的弱点。看着“活着的恐龙”一天天不断长大, 小两口心里像喝了野蜂蜜。当时, 第一批鸸鹋再有3个月就要出栏了, 这样夫妻俩一下就会有40多万元的收入, 他们都盼着这一天。一天深夜, 忽然雷雨交加, 鸸鹋受到雷声的惊吓, 拼命冲撞栅栏。因这些家伙力气很大, 时间不长栅栏就被撞破了, 鸸鹋纷纷出逃。夫妻俩听到动静后赶忙披衣起床, 当他们打着手电查看时, 不由大吃一惊:里面连一只鸟都没有了!

两人四处寻找, 天亮时才在十几公里外的一个山谷里发现它们, 当时, 鸸鹋都在草丛里面躲着。费了九牛二虎之力, 才把大鸟们赶回驻地。姚琼一清点, 发现还是少了20多只。

更可怕的是, 由于鸸鹋受了雷电惊吓, 加上淋了一夜的暴雨, 很多都变蔫了, 不吃也不喝。两天后, 它们开始一只只死亡。这时陈跃洲夫妇都慌了, 如果这种局面不能迅速控制, 就可能会导致全军覆没, 造成养殖场无法办下去。

250只鸸鹋是陈跃洲夫妻的全部希望, 因为一时的疏忽, 它们在短短5天内就损失掉了一半。而之前只有投入, 却没有一分钱的产出。看到眼前的悲催场面, 小两口不由暗自落泪。后来经过采取一系列措施, 剩下的120多只鸸鹋总算起死回生, 很快又恢复了往日的调皮与欢快。可是因给鸸鹋看病等, 却花掉了陈跃洲手里最后的钱。2008年11月的一天晚上, 陈跃洲原本第二天要去进饲料, 可找遍了全身口袋, 第一次感到了绝望。姚琼又凑了凑, 令人啼笑皆非的是, 整个养殖场竟然连100元钱都凑不出来了。当晚, 夫妻俩愁得怎么也无法入睡。他们不知道第二天该怎么办, 剩下的几个月怎么办?就在他弹尽粮绝陷入困境时, 多亏岳父及时汇来一笔钱, 帮他暂解了燃眉之急。

陈跃洲怎么也没想到, 2009年6月的一天, 一个人主动找上门来, 一开口就要给他投资500万元。原来这人名叫余劼, 是福州市一家国家重点龙头企业的董事长, 他们在一次政府举办的交流会上结识。当时听了陈跃洲和太太辞职养鸸鹋的事, 他觉得这个项目很有发展前景。其实余劼年轻时也是从学校出来白手创业起家的, 与陈跃洲有着同样的打拼经历, 所以一看到小伙子那种激情和韧劲就很喜欢他。余总说可以帮他们离开偏僻的大山, 在福州市建一个大型养殖场, 一起合作养鸸鹋, 这对正为资金犯愁的夫妻俩来讲, 无疑是件天上掉馅饼的好事。

姚琼兴奋地说, 有了这种有实力的合作伙伴, 事业很快就会做大。没想到就在她欣喜若狂时, 陈跃洲居然拒绝了这笔可以改变命运的500万。这让妻子无论如何也无法接受。

6年风雨收获香醇

不料陈跃洲却很淡定。在团市委的帮助下, 他向银行申请到了5万元的贷款, 总算度过了难关。2009年7月20号, 他开着一辆皮卡车出现在了永安市的街头上, 车的后面做了个大笼子, 里面装着一只活的鸸鹋, 这只大鸟站起来足有1.8米高!一下子吸引了很多人围观。有一个酒店的厨师对之非常感兴趣, 了解有关情况后当场就向陈跃洲订货。

因为在当地谁也没见过鸸鹋这种巨鸟, 如果借此开发一个新菜品, 肯定会受消费者欢迎。对酒店来说, 这种特色菜无疑是一张王牌。果然, 这家酒店推出用鸸鹋肉烹制的各种菜肴后很快就宾客盈门, 名声大噪。陈跃洲用这种办法, 很快与当地十几家大宾馆、酒店等建立了合作关系, 迅速打开市场, 3个月就赚到50多万元。

鸸鹋蛋绿油油的非常漂亮, 平均一个一斤多重。2011年10月, 在一次孵化实验后, 姚琼盯着这些孵不出鸸鹋的废蛋发呆, 难道这些蛋只能炒菜吃, 是不是太浪费了?她灵光一闪, 将其发到网上。他们的鸸鹋蛋一亮相, 就吸引了很多人的眼球。有人说像西瓜, 也有人说像珍稀翡翠。其中一位搞艺术的网友说, 这是世界上唯一的墨绿色蛋壳, 漂亮又很特别, 应该设法为其注入艺术元素“变废为宝”。对方的话让她的眼睛不由猛地一亮。后来姚琼和老公从网上联系了几个蛋雕师, 把鸸鹋蛋做成了工艺品。没想到还挺受时尚人士喜爱, 最贵的竟然可以卖到2000多元一个!有的还专门买去收藏。

就这样, 小两口没做任何广告就把产品卖到了上海、北京和广州等地。他们建立了粗加工厂, 把鸸鹋肉分割出售, 鹋肉140元一公斤, 鸸鹋掌更是高达200多元一个。这时, 对于当初为什么要拒绝500万元的投资, 陈跃洲说心里话:“余总的公司主要做蛋业, 像皮蛋、咸蛋这些, 鸸鹋只作为他蛋产业中的一部分, 我主要想把鸸鹋作为自己的一番事业做大, 把深加工, 包括鸸鹋油, 孵化等一条产业链做起来。”所以, 他尽管明白对方的好意, 考虑再三他还是选择了拒绝。

2013年, 陈跃洲与厦门理工大学合作, 共同研发出了鸸鹋油提炼设备, 提炼出的鸸鹋油每公斤可以卖到600多元。因它具有较高的药用价值。他说鸸鹋的身体结构有点像骆驼, 它最贵重的要属背上像“驼峰”的那个特殊脂肪袋。一只大鸟可以取出20斤左右的脂肪, 可制成大约7斤精油。

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