科学钻探

科学钻探（精选十篇）

科学钻探 篇1

一、《科学钻探》钻探课程内容及特点

课程名称:科学钻探;英文名称:Scientific Drilling;学时:32;学分:2;课程类别:专业选修课;授课对象:勘查技术与工程, 石油钻井工程。

1. 课程任务。

任务:通过本课程的教学, 向学生讲授大洋科学钻探 (IODP、ODP、DSDP等) 、冰层与极地科学钻探钻进、大陆科学钻探 (ICDP) 及星球钻进等内容, 使学生对这些特殊钻进方法有基本的了解。

2. 课程的基本内容。

(1) 科学钻探的科学意义和目标。 (2) 大洋科学钻探———从DSDP到IODP, 大洋科学钻探的科学目标;大洋科学钻探的发展历程;大洋科学钻探的主要成果;大洋科学钻探的发展目标。 (3) 大陆科学钻探:大陆科学钻探的科学目标;俄罗斯科拉超深钻;德国大陆科学钻探;美国大陆科学钻探;中国大陆科学钻探;大陆科学钻探的国内发展概况;各国大陆科学钻探的技术对比。 (4) 冰层与极地科学钻探钻进:极地科学钻探的科学目标;极地科学钻探的技术特点;极地科学钻探的主要成果。 (5) 星球钻探技术:行星地质学与钻探技术的关系;星球钻探技术难点;星球钻探技术进展与展望

3. 课程特点。

从上述课程内容可以很清楚地知道, 《科学钻探》不是关于一项专门技术的专业基础课程, 而是在前期所有专业基础课以及专业课的基础之上, 探讨如何综合利用那些所学过的专业知识来完成科学家们为了满足某种科学研究的需要而设计的、不以找矿或者其他某种具体要求为目标的科学钻探孔, 这就要求学生们首先了解自己的专业在现代地学研究中是如何发挥重要甚至是不可替代的重大作用的, 之后, 重点教会学生明白自己前面课程学习的重要意义, 最后, 才是如何结合科学钻探钻孔的特殊要求, 把所学专业知识有针对性地应用于具体的科学钻探工程。

二、教学方式改革的预期目标

自从我接手该课程的教学任务之后, 即开始认真思考如何上好这门课。根据前述《科学钻探》的课程特点, 结合自己十多年从事科学钻探的具体实践以及在国外院校考察、学习的体会, 决定从教学方式改革入手作为对专业选修课教学的改革尝试。基本思路如下:以课堂互动教学为主。培养学生主观能动性, 并强调学生自己搜集、总结资料、备课件、上台讲解, 大家提问、质疑、讨论, 教师点评、总结。要求同学们自己按照课程内容, 准备授课课件并登台讲课, 同时开展课堂讨论。方法:先把课程分解, 同学们根据分解内容, 自由组合成小组, 分担备课内容, 有分工、有合作, 共同负责, 荣辱与共。目的:锻炼同学们按照主题进行资料搜集、归纳整理、提炼精髓、制作课件、登台演讲等方面的能力。

三、改革的实施

课程的第一课“科学钻探概论”是教师自己讲授。首先给学生们简单介绍课程主要内容、课程特点等。

然后重点给同学们介绍课程教学方式的改变及其设想。以讲故事的方式, 从一些参与学习、学习方式、学习目的为主体的典故着手, 让他们真正了解这种教学方式改革尝试的实施方式与具体目标, 提高他们主动参与的积极性。比如以游戏的方式提问:我们已经学习了大量专业基础课和专业课, 那么如何灵活运用这些知识使其服务于科学钻探的具体工程?什么是融会贯通?成语源自哪里?同学们开始有些兴奋, 纷纷举手回答。发现同学们的回答虽然大致正确, 但依然不十分准确, 便将准备好的答案PPT页面打开:

然后结合该成语给同学们讲几个历史上有名的故事, 使同学们的听课热情开始高涨, 注意力也开始集中。反复给同学们讲“师父领进门, 修行在自身”的道理, 要让他们知道什么是“响鼓不用重锤敲”, 并充分鼓励他们DIY (Do it by yourself) 课件。结合各种中外典故, 让同学们充分发挥主观能动性, 掌握正确的学习方法, 学会举一反三。

在这种类似战前动员的介绍之后, 根据前述课程的基本内容进行分解并让学生分头进行课件准备, 并重点为同学们讲授了如何在浩如烟海的各种信息中寻找自己需要的资料, 找到资料后如何进行消化吸收和归纳利用, 如何充分利用PPT生动活泼地把主要内容在合适的版面中展示出来, 如何在讲台上把自己辛辛苦苦准备的内容用准确、简洁的语言表达给听众, 如何从容不迫地回答听众的提问等等。

四、效果评价

通过3年的教学实践, 同学们对这种教学方式从疑虑到感兴趣到积极主动参与并尽情发挥, 使得该课程的教学始终保持几乎全员的到课率, 且到课学生上课时的注意力高度集中, 课堂互动热烈。通过同学们自己组织材料、准备课件、上台宣讲, 同学们纷纷感叹当一名合格教师的不容易, 真正要备好一节课, 付出的努力远远数十倍于课堂上讲授的那些内容。而把准备的资料用PPT展示出来的技能锻炼, 也为他们后来的毕业答辩进行了预习。特别是分别登台宣讲课件, 更是对他们的一个全新锻炼。这种教学方式试验之初, 每个小组集体准备素材、制作课件, 但通常都是选择一名口才较好的同学作为小组代表登台宣讲。后来改变成每个同学都要登台宣讲, 否则必然会有部分同学缺乏“讲课”的切身体会, 而宣讲过程中同学们的掌声鼓励, 也极大地增强了他们的自信心。几年来的教学实践表明, 同学们的学习主动性一旦被激发出来, 就会表现出来丰富的创造力, 他们在进行课件准备时, 既有分工, 又有合作, 既重视了技术内容的整理, 也充分重视了表达形式, 有许多同学把自己从事动画制作的业余爱好应用于课件制作, 使得完成的课件不仅内容丰富, 表达形式也生动活泼, 同学们在课堂上的鼓励更使得他们体会到了“成功”的喜悦。下面的图片就是部分同学课件的展示。

同学们在进入专业课学习阶段之后, 虽然也在努力学习相关课程, 但对于所学内容到底将来会有什么具体作用尚不甚了了, 《科学钻探》课程的设立, 其实就是给同学们展示自己今后将从事的专业在促进人类整体进步和可持续发展中的重要地位与作用, 使他们树立起自豪感, 同时意识到自己的责任, 而要承担起必要的责任, 就必须熟练掌握专业技术知识并学会如何灵活运用所学知识。通过这种让学生走上讲台的教学方式改革, 较好地达到了预期目标, 课程结束之后, 同学们普遍反映自己按照主题进行资料搜集、归纳整理、提炼精髓、制作课件、登台演讲等方面的能力都有了不同程度的提高, 对专业课的学习兴趣也大幅度提高, 并在教学评价上给予该课程以较高评价, 充分肯定了这种新型的教学方式。

摘要：《科学钻探》课程教学方式改革以课堂互动教学为主, 强调培养学生主观能动性, 并强调学生自己搜集、总结资料、准备课件、上台讲解, 大家提问、质疑、讨论, 教师点评、总结。要求同学们自己按照课程内容, 准备授课课件并登台讲课, 同时开展课堂讨论。通过这种让学生走上讲台的教学方式改革, 较好地达到了预期目标, 课程结束之后, 同学们普遍反映自己按照主题进行资料搜集、归纳整理、提炼精髓、制作课件、登台演讲等方面的能力都有了不同程度的提高, 对专业课的学习兴趣也大幅度提高, 并在教学评价上给予该课程以较高评价, 充分肯定了这种新型的教学方式。

科学钻探 篇2

中国大陆科学钻探预先导孔-Ⅱ岩性剖面重建方法研究

大陆科学钻探通过采集井下不同深度岩石物理化学性质和物理场的各种数据,研究地壳特征及演化过程的`各种科学问题.岩性剖面的重建是大陆科学钻探的重要目的之一.在岩性复杂的变质岩地区,利用测井资料达到这个目的是很重要的.提出了利用沃尔什变换和灰色关联系统来重建钻孔岩性剖面的新方法.从所重建的岩性剖面结果可以看出,该方法对于变质岩地区18种不同岩性的划分和识别是比较有效的.

作 者：王祝文 刘菁华 李舟波 陆敬安 门少华 作者单位：吉林大学,地球探测科学与技术学院,吉林,长春,130026刊 名：吉林大学学报(地球科学版) ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF JILIN UNIVERSITY(EARTH SCIENCE EDITION)年，卷(期)：200232(3)分类号：P631.8关键词：大陆科学钻探 岩性剖面 重建方法

科学钻探 篇3

关键词：科学发展观；石油钻探企业；思想政治工作；创新

科学发展观是以人为本的可持续发展策略，员工是企业的主体，是企业发展的不竭动力，企业应激发员工的热情，培养员工的主人翁精神，使员工从工作中获得满足感，员工就会全身心的投入到工作中。思想政治工作是企业与员工沟通和交流的主要途径，企业将经营理念和企业文化渗透给员工，促使员工的职业规划与企业的战略目标逐渐达成一致，这有助于企业文化的建设和战略目标的实现。所以说，用科学发展观指导企业的思想政治工作是十分必要的。

一、石油钻探企业思想政治工作的难点

自从我国加入WTO以来，GDP有了大幅度的增长，各行各业的竞争也愈发激烈。国外的大型企业看到了中国市场的巨大商机，争先恐后的在我国的各个地区投资办厂，使得我国企业不仅需要与本土企业竞争，还要与外资企业竞争，生存环境面临着极大的挑战，在此背景下，石油钻探企业作为我国的龙头企业需要面对的压力可想而知。众所周知，二十一世纪企业之间的竞争就是人才的竞争，因此石油钻探企业将更多的精力放到争抢人才方面，反而忽视了企业的思想政治工作，导致很多石油钻探企业仍然沿用传统的形式和内容来指导新时代的员工，工作效率十分低下。企业现有的员工两极分化现象较为严重，一部分员工的年龄较大，具有丰富的工作经验，他们没有耐心听思政人员的长篇大论；一部分员工的年龄较小，对于反复提倡的思政理论耳熟能详，他们没有兴趣接受思想教育。再加上新兴媒体的出现牢牢的吸引了员工的注意力，为员工提供了更多获取信息的平台，导致员工的思想意识不容易受到思政人员的影响，因此企业的思想政治工作很难开展。

二、石油钻探企业思想政治工作的创新思考

（一）思想政治工作应为提升企业的核心竞争力服务

首先，石油钻探企业应重视对现有员工的培养和教育工作，定期组织对员工的培训工作，从思想、技术、能力等多个方面全面提高员工的素质，使员工树立高度的责任感和使命感，以增加企业的人才储备。企业还应加大对核心技术的投入，让更多优秀的技术人员参与到新技术的研究开发中，以缩短技术的研发周期，使新技术早日应用到实际的生产中。

其次，企业应做好宣传工作，与媒体建立良好的关系，在各大媒体上发布企业的科研成果，介绍产品的主要性能和优势，吸引广大投资商和合作伙伴，使企业获得更多的资金支持。企业还要提高服务质量，为每位客户提供全面优质的服务，让客户感受到企业合作的诚意，提高客户的满意度。在拓展新用户时不忘维护老用户，经常进行客户回访，收集客户的意见和建议，在不断改进中完善企业的服务体系。

最后，建立科学的激励制度，提高员工的福利待遇，特别是长期工作在生产和服务第一线的员工和技术人员更应受到足够的重视，为他们设置奖金和各类基金，满足他们在工作上和生活上的合理需求，并提供内部晋升机会，以激发员工的工作积极性。企业领导可以在节假日时到员工家中送温暖，让员工感受到来自组织的关怀，使员工怀着感恩的心理努力工作。企业还需优化企业的岗位结构，根据员工的技术和能力将其安排到合适的岗位上，使员工的才能得到最大化的发挥，从而实现对人才的合理利用。

（二）思想政治工作要在缩小文化差异性、融和文化建设上发挥作用

石油钻探企业的员工来自不同的生长环境，有着不同的生活阅历，他们在思想、文化、风俗习惯等方面都有着巨大的差异。企业应尊重每位员工的风俗文化，并将这些文化与企业的发展理念融合到一起，建设属于石油钻探企业特有的企业文化，同时将企业文化通过思政教育逐渐渗透给员工，让员工了解企业的经营理念和战略目标，使员工从企业文化中找到自己的价值，从而认同和接收企业文化，并致力于为企业的战略目标奋斗终身。

（三）思想政治工作要为创造和谐企业不懈奋斗

子女就业问题困扰着大多数的员工，严重影响了他们的工作效率和工作质量。思政人员应主动与员工谈话，了解员工家庭的实际情况，并及时向上级反映，帮助员工子女解决就业问题，减轻员工的思想负担。思政人员还应成为企业的润滑剂，如果员工之间产生了分歧和矛盾，思政人员应尽力调节、化解，使员工重归于好，消除企业的不稳定因素，这对于创造和谐企业有着重要的作用。

（四）思想政治工作要与时俱进，不断创新

1.加强思想政治工作者队伍建设，注意选拔优秀中、青年骨干充实企业政工队伍，帮助他们解决思想、工作、生活、待遇等方面的实际困难，建立相应的学习培训制度，提高他们做好思想政治工作的积极性和创造性。

2.广开信访渠道，变堵为疏，变群众上访为干部下访，加强政策引导和思想疏导，准确了解和把握群众的思想状况，了解群众关注的热点、难点问题，并针对存在的问题，研究制定切合实际的解决办法和措施。

3.定期组织调研组，深入基层单位，与一线干部员工促膝交流，详细了解和掌握其思想动态；建立和完善思想政治工作的舆情信息网络，加大对有倾向性问题的预警和调控，逐步形成布局合理、上下贯通、灵敏高效的信息网络系统。

4.充分发挥思想政治工作党政工团群体的作用。主动靠前，思想引导为先，落实党政工团的思想政治工作职责，确保思想政治工作队伍有作为，有地位。

三、小结

思想政治工作有助于企业文化的建立，还能提高企业的凝聚力和核心竞争力，这对于促进石油钻探企业的和谐发展来说有着重要的意义。企业应重视思政人员队伍的建设，并培养和吸收高素质的思政人员为广大员工服务，转变员工的错误思想，解决员工的实际问题，同时提高员工的福利待遇，使员工对企业产生信任和依赖，从而真正将科学发展的理念深入贯彻到企业的日常工作中。

参考文献：

[1]吴鹏举.企业员工队伍思想政治工作的探索与研究[J].赤子（上中旬），2015（07）.

科学钻探 篇4

WFSD-4井设计完井深度3350m, 完钻口径150mm。0~1450m井段完成全面钻进、导向钻进;1450m~1550m进行金刚石半合管取心钻进;1550m~2000m井段采用φ250.8 mm三牙轮钻头全面稳斜钻进, 之后进行稳斜取心钻进。设计完钻井斜35°、方位133°。最终钻穿F4、F5两主要断裂带。

1 地质工程概况

1.1 WFSD-4地质概况

WFSD-4井位于地震断裂带上, 地质条件复杂。0-1100m, 寒武纪地层:深灰色板岩为主, 夹有泥质粉砂岩及少量的砾岩;1100m-2319.07m, 震旦纪地层, 主要为板岩、变砂岩、千枚岩、深灰色泥岩、页岩夹石英灰砂质泥岩、变质泥岩、含砾砂岩等, 钻遇地层裂隙发育, 期间经历了F2和F3断层。井深2300m至3350m属震旦纪地层, F4、F5断裂带的重点所在。

1.2 WFSD-4井身结构

井口φ442mm牙轮钻头×23.20m+导管φ340mm×22.77m+一开φ316mm牙轮钻头×502m+φ273mm套管×501.73 m+二开φ250.80 mm牙轮钻头×1970.30 m+φ219mm套管×1970.00m/固井 (二开φ250mm牙轮钻头×1435.00m+φ219mm活动套管×1439.61m取心100m后起拔套管) +三开φ150mm取心/φ200mm钻头扩孔×2300m+φ168mm套管×2295.24 m/固井+四开φ150mm双心取心钻进×2338.77m。实际钻探施工中由于资金问题最终完钻井深为2338.77m。右图为钻孔结构与套管程序图。

2 钻井施工难点及钻井液要求

2.1 钻井施工中遇到的主要技术难点

(1) 钻进中大直径斜井的岩屑携带困难、钻具摩阻大

在WFSD-4井上部全面钻进中, 井眼大井段长, 泥浆携带岩屑困难。而在下部井段钻进中存在着泵效不足的问题, 大斜度井眼地层破碎井壁不稳, 易形成岩屑床, 钻具回转扭矩大, 存在着卡钻的风险。

(2) 井斜不易控制

寒武纪为深灰色的板岩, 地层倾角大岩石硬, 钻进中井眼自然造斜, 一开井深501m处测得井斜17.2°, 方位角115.3°。

(3) 地层中有害离子及气体对钻井液的污染

上部地层中的Ca2+及酸性气体CO2对钻井液的交替污染, 给二开钻进高坂泥浆的使用带来了相当的难度, 泥浆性能难以控制, 增大了使用、维护成本。

(4) 钻井液循环量大, 类型转换、性能调整周期长。

(5) 地层破碎, 岩心采取困难, 对钻井液性能要求高。

(6) 井壁坍塌、掉块, 地层水敏剥蚀、蠕变缩径, 井壁不易维护。

(7) 井场设备、器具限制, 青州QZ3NB-350泵效低, 承压能力有限, 深井钻进中泵压较高, 加上使用了井下动力工具, 提高泵排量空间受到限制, 井眼难以保证干净, 复杂情况频发。

WFSD-4井布置于地震断裂带上, 地层倾角大, 地层破碎并伴有地应力、井斜30°左右。钻进中 (尤其是全面、扩孔钻进中) 经常发生掉块和坍塌现象, 加上井眼岩屑床的存在, 经常上下钻遇阻。三开钻进2220m以深地层水敏剥落、扩径严重, 2260m~2300m在地应力作用下地层塑性变形蠕变严重, 曾发生多次遇阻卡钻事故。

2.2 WFSD-4钻井液性能要求

WFSD-4井在钻井中会遇到地层有害气体及离子的污染、坍塌掉块、地层蠕变、缩径等复杂情况, 因此要求钻井液既能满足井壁稳定、又能满足各种施工工艺要求。

(1) 具有超强的防塌性、低滤失量、泥皮薄而韧;

(2) 钻井液抗污染能力强、性能稳定;

(3) 具良好的配伍性、易于调整、剪切稀释性好;

(4) 具有良好的润滑性, 降低摩阻、减少钻器具的磨损;

(5) 具有较好的抑制性能, 封堵性能强。避免泥岩、页岩及断层泥等地层由于水化膨胀缩径造成卡钻事故;

(6) 利用固控设备组合, 根据地层需要可随时调整钻进液密度;

(7) 钻井液体系工艺简单易于维护;环保、成本合理。

3 WFSD-4孔钻井泥浆设计

3.1 WFSD-4不同钻进方式对钻井液的要求

3.2 钾石灰聚磺泥浆体系的理论基础

(1) K+的直径 (2.66A0) 与硅氧四面体的六角环的直径相等, 恰好镶嵌在硅氧四面体的六角环中, 易导致水化的泥岩、页岩惰性, 从而降低泥页岩的水化分散;

(2) Ca2+交换和吸附降低了黏土颗粒的亲水性和分散度, 从而抑制泥页岩的水化分散;

(3) 高分子量阳离子聚合物的包被絮凝剂配合磺化类处理剂使用, 能有效地抑制地层膨胀, 进而解决坍塌。

3.3 钾石灰聚磺钻井液的主要组分

(1) 抑制、防塌能力强。利用K+、Ca2+的强抑制作用, 有效地解决了长段泥岩及硬脆性地层的坍塌掉块问题;

(2) 具有低分散、低固相、低滤失量特性;

(3) 抗污染能力强, 具有较好的抗盐、钙及岩屑污染的能力;

(4) 流动性好, 维护处理简单, 成本合理。

4 WFSD-4井钻井液应用概况

4.1 一开钻井液的使用与维护

(1) 基浆配方

6%-15%NV-1膨润土+2-3%纯碱 (土重) +0.3-0.5%HV-CMC。

(2) 钻进液的处理与维护 (钻井液性能见表2)

钻进中由于井眼大, 泵排量小, 返速低 (0.35m/s) , 泥浆粘切较低, 携砂能力不够, 井底沉砂严重, 通过增加NV-1和HV-CMC的用量, 提高黏度至50S以上。经过认真分析和小样实验, 认为问题是出在二号井钻井液使用上 (为降低成本, 2号井完钻后的钻井液运至4号井继续使用) , 陈浆对基浆产生了包被与稀释作用, 决定选用烧碱进行处理, 加入75kg的NaoH, 性能有所改善。见表3

钻井中钻井液黏度增大导致钻井液中无用固相也在增加, 比重上升, 应加强固控作业除去钻井液中的无用固相。离心机使用效果图1

4.2 二开钻井液的使用与维护

(1) 二开钻井液类型的转换钻进液类型转换井段513m-1150m。二开上部井段使用CMC高坂含钻井液体系, 体系简单、成本较低, 但防塌抑制能力差, 抗离子污染能力不足。钻进中存在着Ca2+和酸根离子 (C032-、HCO3-) 交替污染, 通过加入SMP、SMC、CMC和多种护胶处理剂, 体系抗污染能力明显增强, 防塌抑制性及润滑性都得到提高。测井显示平均井径272.9mm, 井眼规则, 井径扩大率较小, 测井和下活动套管作业顺利, 均一次成功。

在日常维护中, 主要加入高分子聚合物KPAM, 提高钻井液的包被抑制性, 润滑井壁, 防止钻屑分散;中分子聚合物以K-PAN和NH4-HPAN为主, 配合SMP、SMC、SPNH、LV-CMC等加强护胶, 控制失水。

随裸眼段的加长, 加大了润滑剂FKRH和沥青类处理剂的用量, 降低钻井液黏附系数和摩阻, 同时加强地层的封堵胶结能力, 防止井壁坍塌, 确保了钻进施工的正常进行。

二开选用钾石灰聚磺钻井液, 加强了钻井液的防塌防卡功能;加大氯化钾、石灰及铵盐的用量, 保证钻井液中有充足的主聚物及防塌处理剂;钻进中加入适量的超细钙及沥青类处理剂, 改善泥皮质量, 封堵微细裂缝;提高钻井液的润滑性。

(2) 钻井液配方

(1) 513.2m-665m井段使用CMC高坂含钻井液:

(2) 665m-1444.55m井段使用钾石灰聚磺钻井液:

其他处理添加剂:NaOH、JN-A、FKRH、XC等。

(3) 钻井液的处理与维护 (钻井液性能见表4)

复杂情况泥浆性能的调整。1642.47m-1754m段地层较为破碎, 钻具回转扭矩大, 并且在1664.56m处发生掉块卡钻事故。因此增加FT342的加量至4%, QS-1至3%, KCl至5%。处理后的泥浆性能较好, 顺利穿过了破碎地层。详细性能见表5。

(4) 活动套管与钻进液处理

二开250mm全面钻进至井深1444.55m时按设计要求进行100m的采心钻进。由于上部地层不稳定, 同时为了提高钻井液上返速度, 决定下219mm活动套管 (不封固) , 完成取心后再次起拔套管。此时裸眼段最大井斜32.9°, 施工中下入及起拔都比较顺利, 活动套管入井25天后起拔时大钩最大负荷950KN, 井内最大阻力250KN。钻井液的处理如下:

下活动套管前加强钻进液的抑制防塌和润滑性处理, 在通井和下套管时分多次加入FKRH处理剂, 降低摩阻, 增强润滑性。套管下入后, 配制防卡润滑浆30m3, 泵入环空24m3, 将环空全部封闭。

防卡润滑浆配方:井浆30m3 (内含FKRH3%) +0.6%费机油+0.17%SP-80+2%FKRH

4.3 三、四开钻井液的使用与维护

(1) 地层复杂情况分析

1980-2300m井段钻遇的地层主要是震旦纪变质泥岩、碳质板岩。岩层产状陡, 片理发育, 黏土矿物含量高, 水敏性强, 强度低, 易碎裂, 冲蚀性强。

钻进中井壁坍塌、扩径严重, 起下钻遇阻、憋泵时有发生。2250m-2300m井段存在地层蠕变缩径等复杂情况, 起下钻、划眼及钻进中经常遇阻、憋泵、扭矩增大, 曾发生多起卡钻事故, 给钻井液技术带来很多挑战。

复杂情况见图2-5

三开以深地层破碎、塑性蠕变, 钻井液除加强封堵润滑处理外, 更需从钻井液密度着手。根据综合测井资料分析确定钻进液密度力学稳定窗口, 钻井液密度安全窗口上限应保持在地层不发生破裂压力的泥浆当量密度, 下限应不发生剪切破坏的坍塌压力泥浆当量密度, 即上限漏失压力梯度, 下限为孔隙压力梯度。四号井地层应力曲线及钻井液密度关联图见图6。

图中显示, 复杂地层钻进中钻进液密度总的来讲处于窗口之内, 最合理的应该是1.70g/cm3左右。在S4至S8的侧钻钻进中, 钻进液密度基本达到了这个要求, 但仍旧发生了卡钻事故。

专家分析认为在逆断层应力模式下, 垂向应力为最小主应力时, 大斜度井最优钻井方向为平行于最大水平主应力方向, 即水平最大地应力方位井壁最安全, 水平最小地应力方位井壁最危险。而四号井地钻进方位正好处于地层水平最小的地应力方位, 因此导致井眼不稳定, 发生多起井内卡钻事故。钻进方位与水平地应力方位见图7。

(2) 钻井液配方

其他处理添加剂:Na OH、JN-A、XC、JD-6、FGL、重晶石粉等。

针对破碎地层, 封堵防塌是关键, 适当提高密度、增加不同软点的改性沥青和超细钙的用量来提升体系的封堵和黏结能力, 控制失水。主要性能见表6。

标注:S1-S7三开侧钻后的井眼标号, S8四开钻进井眼标号。

钻进中主要通过尽可能提高排量、提高粘切, 增加井眼的清洁程度;优化钻具组合, 降低环空间隙;充分利用固控系统, 降低无效固相含量。

(3) 钻进液的处理与维护

三开以深钻进中地层严重破碎, 钻井液应具有良好的防塌性, 主要是用SMP、LV-CMC等降低滤失量;用沥青类和超细碳酸钙配合封堵稳固井壁;KCL、石灰、KPAM等抑制地层;在润滑防卡方面主要采用控制劣质固相, 用改性沥青和超细碳酸钙配合改善滤饼质量, 再配合FKRH、KPAM等降低摩阻使其具有防塌防粘卡的钻井液体系。在保障以上性能的基础上根据井下情况对各井段钻井液密度、粘切参数进行调整。

(4) 钻井中存在的问题

三、四开钻井中各侧钻井眼的基本情况:

(1) 泥浆泵效能不足影响井眼净化和性能优化

三开钻井中由于泵效不足, 钻井液在200mm多的斜井眼和219mm套管内返速小于0.4m/s, 排屑困难, 井壁上易形成岩屑床和沙桥, 岩屑重复破碎混入泥浆中, 增大了泥浆的净化难度, 影响泥浆性能稳定。

(2) 泥浆密度安全窗口不易确定

在钻进中, 泥浆密度无资料可查, 无可对比的实钻资料, 只能通过经验和实际钻井情况来调整, 带有很多随意性和不确定性, 对钻井液调整带来难度。

(3) 地层应力大, 地层破碎是影响井壁稳定的主要因素

三开地层全井段存在较大的地应力, 2260m以浅地层多以碳质板岩为主, 破碎严重, 胶结性差, 劈理发育, 硬度较低, 脆性, 在钻井液中水化程度较低, 在地层应力和外力的作用下, 很容易发生剥落、坍塌。同时, 剥落下来的掉块和在钻进产生成的岩屑, 在钻具的碾压后形成细小颗粒, 混入钻井液, 增加了处理工作。2260m-2300m井段, 碳质板岩泥质含量较重、质软, 在地应力的作用下极易发生蠕动变形。破碎的井壁易造成坍塌, 较完整井壁整体向内蠕变形成缩径, 两种复杂情况造成了多起井内卡钻事故。

(4) 三开三次卡钻事故都发生在本井段, 都属于地层应力释放所致。

几次卡钻事故都是在正常钻进中, 上提钻具加单根倒划眼时遇阻, 随着时间的推移钻具下放困难, 上下活动余地逐渐减小, 钻具无法回转, 最后导致严重憋泵, 无法建立循环而造成井内卡钻事故。由于构造复杂, 钻井液工艺在施工中边研究边改进。

5 配浆与固控

5.1 现场循环系统及关键设备 (见图6)

5.2 现场固控设备的能力

5.3 固相控制

WFSD-4井施工过程中, 井下动力钻具的使用对钻井液的固控处理提出了更高的要求。现场采用三级固相控制系统, 即振动筛、除砂除泥器、离心机。固控设备的启动取决于钻进方式。牙轮钻头全面钻进、扩孔钻进中产生的岩屑量大、颗粒粗要重点加强固控, 每个班次都要进行密度监测, 除振动筛连续工作外, 还要按时开启除砂除泥器, 清理泥浆中的无用固相。而取心钻进产生的岩屑小而少, 必要时可开启离心机进行固控。

井场固控设备合理组配使用可以有效地清除钻井液中的岩屑和劣质黏土固相, 维持含砂量<0.5%之下, 保证最佳的钻井液性能。

6 结论与建议

(1) 高坂含体系钻井液在上部井段钻井中基本可以满足了大直径钻进携岩和井壁稳定的要求。

(2) 钾石灰聚磺钻井液体系, 具有较强的抑制性能、低滤失量且封堵性强、剪切稀释性好、抗污染能力强, 满足了WFSD-4钻探施工要求。

(3) F3、F4断裂带钻进中, 保持钻井液密度在1.5~1.70g/cm3之间, 可有效地预防缩径。

(4) 钾石灰聚磺钻进液体系, 成本合理、使用和维护方便。

(5) 加强2000m~2260m井段碎碎、坍塌地层钻井液的井壁稳定性处理, 进一步研究分析水敏性地层剥蚀机理, 采取有效的井壁稳固措施。

(6) 断裂带地层破碎、泥质含量高, 易发生蠕变缩径卡钻, 钻进当中除操作技巧外, 更应加强钻进液性能的优化, 进一步研究地层三大应力及井眼围岩应力对钻井的影响, 依此确定不同井段钻井液的密度安全窗口, 为钻井液的密度确定提供理论依据。

(7) 对于井内复杂地层, 施工中钻井液必须保持良好的性能, 这是钻井的必要条件, 但不是解决井内复杂情况的唯一途径, 钻井液不是万能的, 往往需要采取其他手段预防井眼缩径等复杂情况, 如使用双心PDC钻头, 双心取心钻头等, 效果可能更加理想。

(8) 大斜度大直径复杂地层钻进, 保持井眼干净是钻进的关键环节, 提高泥浆的粘切, 增大泵的排量, 采用科学的钻井方式, 以消除或减弱破碎井段存在的岩屑床, 防止卡钻、埋钻事故。

参考文献

[1]张伟, 等.汶川地震科学钻探项目的概况和钻探技术[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) , 2009, 增刊.

[2]贾军.中国大陆科学钻探先导孔及扩孔钻井钻井液工艺[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) , 2003, 3.

[3]鄢捷年.钻井液工艺学[M].北京:中国石油大学出版社, 2006.

[4]高德利, 等.复杂地质条件下深井超深井钻井技术[M].北京:石油工业出版社, 2004.

钻探工操作规程 篇5

编制：王国平日期：二

〇一二年一月

钻 探 工 操 作 规 程

西合煤业钻探工操作规程

1．井下钻探施工前，必须了解工程的设计目的、任务，严格按照《作业规程》施工。

2．无风地点打钻必须安设局部通风机通风或采用导风筒通风，在打钻过程中不准停风，并有可靠的风电闭锁装置。特殊情况停风时，必须按规定撤出施工地点的所有人员。

3．打钻时，必须加强原有的支护；改变支护方式，应制定安全措施，报有关部门批准后施工。

4．钻进时要严格按照地质技术人员、测量人员标定的孔位及施工措施中规定的方位、角度、孔深等进行施工，不经技术人员同意不得擅自改动。

5．下井前认真了解设计和施工的要求。

6．根据工作安排，准备、检查、带足本班所需的工具、材料等。7．设备的运输必须遵守下列规定：

（1）钻机在车盘上必须捆绑结实，不得超长、超宽、超高、超重，并符合井下运输的有关规定。拆下的螺钉等零件，要用有盖的箱子装好。容易丢失的零件，由钻工自带，不得装车。

（2）运送超长管材时，必须遵守有关运输安全技术措施。

（3）井下人工搬运设备时，要用绳子系牢，并要轻抬轻放，有专人统一指挥，起落行动一致。

8．设备的安装必须遵守以下程序和要求：

（1）安装前要检查、整修设备，并检查加固钻场及其周围支架，防止冒顶片帮；清理各种脏杂物，挖好清水池和疏水沟。

（2）钻机立轴对准钻孔位置，摆正钻机架，机座与地梁木之间用螺栓连接，固定于基台木上。基台木要安放牢固、平稳，用水泥打基础，并用底固螺丝固定或卧入底板，四角打上压柱及戗柱固定。使用木柱时，直径不小于18厘米。

（3）机身安放平稳，上紧底固螺丝。各种电气设备必须防爆，机械传动部分要安装防护栏、保护罩。

（4）电器设备的安装，必须执行《煤矿安全规程》和有关规定。（5）在上山施工斜孔时，需支设密集支柱，防止钻机下滑。（6）准备好各种材料、配件、备用工具，摆放要整齐有序。（7）调试钻机。检查钻机各传动部分运转是否正常，开关启闭是否灵活可靠，各种零部件及钻具是否齐全、合格。发现不符合规定者，必须进行处理或更换。

（8）施工前要具备自然泄水条件。9．安装钻杆时应注意以下问题：

（1）钻杆应不堵塞、不弯曲、丝口未磨损，不合格的不得使用。（2）接钻杆时要对准丝口，避免歪斜和漏水。

（3）卸钻头时，应严防管钳夹伤硬质合金片、夹扁钻头和岩芯管。（4）装钻杆时，必须一根接一根依次安装。10．井下钻场必须具有下列安全设施和条件：

（1）在上山工作面或独头巷道探水时，应有安全躲避硐室及安全撤离措施。（2）有照明及专用电话。

（3）采用局部通风机通风时，钻场的动力设备应与风机实现风电闭锁。

11．开钻前的准备工作：

（1）检查有害气体含量。当瓦斯浓度达到或超过1 ％时，不得开钻。（2）工作人员进入钻场必须首先检查钻场及其周围的安全状况，如防水、防火、通风设施等，如有不安全因素，不得开钻。

（3）检查机械设备安装质量及安全设施情况，经试车合格后，方可开钻。

12．打钻时要做到：

（1）按地质技术人员所标定的孔位及施工措施中规定的方位、角度和钻孔防斜措施施工，不经地质技术人员同意，不得擅自改动。（2）钻探工人穿戴要整齐、利落，衣襟、袖口、裤脚必须束紧。（3）启闭开关时，注意力要集中，做到手不离按钮，眼不离钻机，随时观察和听从司机命令，准确、及时、迅速地启动和关闭开关。（4）禁止用手、脚直接制动机械运转部分；禁止将工具和其他物品放在钻机、水泵、电机保护罩上。

（5）扶把时，要站在立轴和手把一侧，不得紧靠钻机；钻机后面和前面的给进手把活动范围内，不准站人，防止高压水将钻具顶出伤人或给进手把翻起打伤人；给压要均匀，根据孔内情况及时调整钻法及压力。

（6）采用清水钻进时，要保证有足够的水量，不准打干钻；为防止埋钻，钻具下至距孔底1 ～2 米时，立即开泵送水，见返水后，才能钻进。

（7）钻进过程中，一旦发现“见软”、“见空”、“见水” 和变层，要立即停钻，丈量残尺并记录其深度。

（8）若发现孔内涌水时，应测定水压、水量。

（9）若发现煤岩松动、片帮、来压、见水或孔内水量、水压突然加大或顶钻时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆，不得直对或任意跨越钻杆，迅速向有关部门汇报，并派人监视水情。

（10）透老空后，需经瓦检员检查有无有害气体溢出，并严格按作业规程要求对钻孔进行处理。13．下置孔口管：

（1）套管要下在坚硬完整的岩层中，套管下置深度、固结方法及耐压试验，必须符合设计要求。

（2）止水套管的接头必须用棉丝、铅油严加密封，防止漏水。（3）下套管遇阻时，禁止猛墩套管。

（4）套管固结后，必须进行耐压试验。试验时间不少于30 分钟，以套管不松动、不漏水为合格，然后安装止水闸阀。揭露高压水的钻孔，还要装好防喷装置，方可钻进。14．下钻具时要按下列要求施工：

（1）提钻前，准确丈量机上余尺，认真检查升降机的制动装置、离合装置、提引装置以及拧卸工具是否安全完好，发现问题要及时处理。下钻前，除上述检查外，还要认真检查钻具接头、接箍、丝扣加工是否合格，钻杆有无弯曲、磨损等。凡钻杆直径单边磨损达2 毫米，或均匀磨损达3 毫米，每米弯曲超过3 厘米及各种钻具有微小裂隙，丝扣严重磨损、松动或其他明显变形时，均不得下入孔内。

（2）在提、下钻具的过程中，操纵升降机人员必须与其他岗位工人紧密配合，互相关照。操作要轻而稳，不得猛刹、猛放，不得超负荷作业，不得用手脚去扶摸钢丝绳。其他人员要注意钻具起落，在完成摘挂作业后，必须站在钻具起落范围以外。岩芯管提出孔口后，应立即盖好孔口，不准用手探摸、伸头观看管内岩芯。

（3）孔口人员抽插垫叉时，禁止手扶垫叉底面或用脚勾垫叉。（4）升降钻具时，必须使用垫叉，禁止用管钳、链钳代替。（5）及时准确全面地记录各种数据，包括加尺、残尺、孔深、分层厚度、涌漏水情况、岩芯采取率、套管下置深度、耐压试验数据、班报表等。提出的岩芯必须清洗干净并编号，按序次摆放在岩心箱中。15．砂浆封孔时应注意以下问题：

（1）砂浆封孔需下套管，套管可采用钢管或外端用钢管里端用塑料管，煤层注水孔的套管也可采用钢丝编制的高压胶管。

（2）封孔部分需扩孔，孔径一般不小于100 毫米。煤层注水钻孔封孔深度一般应大于5 米。

（3）封孔时先把套管牢固地固定在钻孔内。固定方法可采用木塞或在套管上缠麻丝、海带等方法。套管一般要露出孔口10 ～15 厘米。（4）套管下入钻孔后，可用人工或用封孔注射器、泥浆泵，将按规定配制好的水泥砂浆送入管套壁外的钻孔内。（5）人工送砂浆封孔，要边送砂浆边用力捣实；用泵送砂浆封孔时，灌浆管要固定于钻孔内，孔口要密封，工作结束时要用水把泵内砂浆清洗干净。16．探放水操作

（1）在接近积水地区掘进前或排放被淹井巷的积水前进行探放水时，必须根据编制的探放水设计及安全措施规定的方位、角度、孔深等进行施工，不经技术人员同意不得擅自改动。

（2）在采掘工作面探放水时，遇到下列情况，必须按《作业规程》的规定，经技术人员确定的探水线进行探放水操作： ①接近水淹或可能积水的井巷、老空或相邻煤矿时。②接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时。③打开隔离煤柱放水时。

④接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等连通的断裂构造带时。

⑤接近有出水可能的钻孔时。⑥接近有水的灌浆区时。⑦接近其他可能出水地区时。

（3）煤系底层有强承压含水层并有突水危险的工作面，在开采前进行探放水，必须严格按编制的探放水设计及安全措施施工。（4）安装钻机探水前，必须遵守下列规定：

①更加强钻场前、后10 米范围内的巷道支护，并打好坚固的立柱和栏板。②认清理巷道，挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时，必须配备与探放水量相适应的排水设备。③在打钻地点或附近安设专用电话。

④测量和探放水人员必须亲临现场，依据设计，确定主要探放水孔的位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。

（5）预计水压较大的地区，探水钻进前，安设探放水钻孔孔口管及其固定的方法必须符合设计的要求。（6）操作钻机时，应遵守以下规定：

①打开立轴箱时，横、立轴齿轮应加防护罩。合立轴时，应待齿轮停止转动后进行。

②禁止用手和脚直接制动机械的运转部件。

③操作高压电器时，应戴绝缘手套，穿绝缘靴，脚踏绝缘垫。④在探放水钻机后面和前面的给进手把活动范围内，不准站人，防止高压水将钻具顶出伤人或给进手把翻起伤人。

（7）下置的孔口管，必须进行耐压试验，达到设计压力，安装闸阀后，方准继续钻进。

（8）钻孔内水压过大时，应采取反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。

（9）在钻进中，一旦发现“见软”、“见空”、“见水” 和变层，要立即停钻，丈量残尺并记录其深度。

（10）在钻进中，若发现孔内涌水时，应测定水位（压）和耗水、涌水量。（11）钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，但不得拔出钻杆，现场负责人员应立即向矿调度室报告，并派人监测水情。如果发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。

（12）探放老空水必须遵守下列规定：①探放老空水前，首先要分析查明老空水体的空间位置、积水量和水压，老空积水区高于探放水点位置时，只准用钻机探放水。

②放水孔必须打中老空水体，并监视放水全过程，核对放水量，直到老空水放完为止。

③钻孔放水前，必要估计放水量，根据矿井排水能力和水仓容量，控制放水量。

④放水时，必须设专人监测钻孔出水情况，测定水量、水压，做好记录。

⑤若水量突然变化，必须及时处理，并立即报告调度室。

（13）透老空后，如孔内无水流出，经瓦斯检查员检查有有害气体涌出时，必须立即停止钻进，用木塞黄泥封闭。

（14）疏通钻孔时，操作人员不准直对钻杆站立操作。

（15）探放老空水钻孔接近老空，预计有瓦斯或其他有害气体涌出时，必须有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班，检查空气成分。如果瓦斯或其他有害气体浓度超过《煤矿安全规程》规定时，必须立即停止钻进，切断电源，撤出人员，并报告矿调度室及时处理。17．探放瓦斯操作要求

（1）探放瓦斯的采掘工作面，必须加强附近巷道支护，严禁空顶作业。

（2）施工地点必须保持通风良好。在局部通风机供风地点施工，风筒必须跟到工作面，局部通风机必须由所在单位安排专人进行管理，杜绝无计划停电停风。

（3）施工地点必须安设专用电话。

（4）施工地点必须有瓦斯检查员或矿山救护队员监护，否则严禁施工。

（5）探放瓦斯时，必须思想集中，边钻进边观察孔内变化，发现异常及时停钻处理。

（6）钻孔透采空区发现有害气体喷出时，要停钻加强通风，并用黄泥封孔，同时向矿有关部门汇报。

（7）钻瓦斯抽放孔、防突孔出现瓦斯急剧增大、顶钻杆等现象时，要立即停钻，按规定及时采取措施。

（8）钻孔打到设计位置时，必须检查孔内气体含量，确定无溢出后，方可拔出钻杆。

18．水文孔、注浆孔钻探操作

（1）放水孔的钻进除执行钻探操作的有关规定外，还应执行以下操作：

①放水孔终孔孔径不大于58 毫米，观测孔终孔孔径不小于50 毫米，套管不小于二级，未级套管尽量靠近含水层，套管壁厚不小于5毫米，水门要安设在末级套管上，其承受压力不小于孔口压力的1．5 倍。②注浆孔终孔孔径不得小于75 毫米，注浆孔可根据现场地质条件只下一级套管，深度尽量靠近含水层，孔口要安设与注浆孔、注浆终孔压力相匹配的水门。

③钻孔内水压过大时，应采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤（岩）壁突然鼓出的措施。④开孔直径应比孔口管的外径大15 ～30 毫米。

⑤钻进时操作人员不准离开钻机，并做到“两听”、“三看”，即听机器运转声音，听孔内震动声音；看操作把手震动、给进压力和钻进速度，看压力表及回水情况，看胶带及接头情况，发现异常及时停钻处理。⑥取芯钻进时钻程不得超过岩芯管有效长度。

⑦钻进过程中若发生机械故障或突然停电，应立即断开开关，用人力将钻具提到安全高度。

19．钻孔结束后应清理钻机等设备，主要应做到：

（1）所有液压油缸的活塞杆缩回缸内，不能缩回的活塞杆应用油纸包好，以防划伤。

（2）卸开的油管接口处必须用堵头堵住，严防污物进入管内。（3）不需拆下的钻机油管，应堵好管口并牢固盘扎在运输钻机的平车上，严禁在运输过程中松散、损坏。拆下的油管应在堵好管口并经盘扎或捆绑后装入箱内。

（4）排除冷却器中的全部冷却水。（5）将清点后的钻机零部件、工具及配套设备等装箱，不能装箱的大件也应捆扎好，不得丢失任何器件。

20．钻孔竣工后，应做好各种善后处理工作。其中包括：钻机的撤除、搬迁、检修、存放；钻杆及接头的更换；钻孔质量验收和封孔；场地中脏杂物的清理及有关资料的移交等。

21．钻孔资料的整理，每个班都必须填写班报，包括钻孔角度、进尺、套管下置深度、岩芯采集、设备运转、钻探记录、作业时间、交接班记录等原始资料。记录要真实反映生产情况，做到全面、准确、详细和整洁。记录需经当班班长审核并签字。

22．钻机应经常清扫擦洗、保养，以防锈蚀。长时间不用时，须在清洁后将运动部位涂以黄油包好。

西合煤业钻探队

秀页5井钻探施工实践 篇6

【摘 要】简要介绍了渝黔湘秀山页岩气秀页5井钻探工艺，选择合理的设备和机具，优化钻孔结构，根据地层使用适合的泥浆体系，可为同类页岩气调查井提供借鉴。

【关键词】页岩气；钻探工艺；钻井液；秀页5井

1. 项目背景及概况

（1）“渝黔湘秀山页岩气区块”是2009年国土资源部《全国油气资源战略选区调查与评价国家专项（第二批）——中国重点海相地区页岩气资源潜力及有利区优选》项目的重点研究区，也是2010年国土资源部全国页岩气资源战略调查先导试验区项目的核心部分。

（2）渝黔湘秀山页岩气区块秀页5井钻探施工项目。根据设计要求，需完成1700m岩心钻探任务且终孔直径≥95mm。

2. 矿区概述

2.1 构造特征。

秀山页岩气区块处于扬子台地内的川湘凹陷南部边缘，主要构造线呈北东向展布，向斜倾角平缓，背斜倾角较大，局部受断裂影响，有倒转现象。秀页5井构造位属于蛮子腰向斜东部斜坡，具体表现为岩层产状平缓，倾角一般<15°，多半不超过10°；两翼为奥陶系和寒武系所组成，地层产状南东翼较北西翼缓，南东翼倾角20°～25°，北西翼一般为25°～50°。

2.2 矿区地质概况。

（1）0～16.20m，地层为第四系河床冲积层，以块石、鹅卵石为主。

（2）16.20～473.30m，地层为志留系中统秀山组，以粉砂质泥、页岩为主，局部夹灰白色粉砂岩条带，裂隙节理发育无填充，产团块状黄铁矿。

（3）473.30～902.21m，地层为志留系中统溶溪组，以紫红、灰绿色粉砂质泥、页岩为主，夹粉砂岩，化石稀少，顶部均以紫红色岩层为界。

（4）902.21～1193.31m，地层为志留系下统小河坝组，以灰绿色粉砂质泥、页岩，灰白色石英砂岩及灰白色生物碎屑灰岩为主，在1173.48m处倾角突然变大（60°左右），岩心较破碎，裂面含云母晶体，底部呈现砂包泥现象。

（5）1193.31～1747.63m地层为志留系下统龙马溪组，以黑灰色粉砂质页岩及灰绿色粉砂质页岩为主，中部夹钙质砂岩。

（6）1747.63～1765.11m地层为志留系下统五峰组，以以黑灰色粉砂质页岩为主，其上部为观音桥灰岩。

（7）1765.11～1779.00m地层为志留系下统宝塔组，以龟裂纹灰岩为主，岩心较完整，取芯率较高。

3. 钻孔技术要求

该区域地层比较复杂，钻孔上部地层为志留系中统秀山组，以粉砂质泥、页岩为主，局部夹灰白色粉砂岩条带，易掉块、漏浆、钻具顺层易出现孔斜。钻孔设计1700m，龙马溪组（目的层）岩心采取率≥90%，其余组、段岩心采取率必须达到75%以上。井深<1700m，井斜≤4°；井深>1700m，井斜≤5°。

4. 钻孔结构

采用4级以上的钻孔结构，并在较大口径金刚石绳索取心钻进时，依据钻探设备的施工能力，尽可能地施工至最大孔深。其目的是利用大径金刚石钻具进行很好地控斜。

钻孔结构：150mm-130mm-110mm-95mm；

套管，146mm-127mm-108mm。146mm套管下入孔深10.40m，127mm下入孔深17.50m，108mm下入孔深310m（110mm绳索取心钻进至孔深309.85m），终孔口径95mm。

图1

5. 设备及机具

5.1 钻机。

由于所选工作区以往一般较少或空白类似钻井资料，仅凭地质人员地表调查设计，控制性较差，部分钻井井深偏差较大，可能出现设备能力不足问题。因此，选用长沙探矿厂生产的XY-6B型立轴式液压钻机，钻进能力2500m，此型钻机设计功率99KW，立轴低速扭矩8500N·m，双油缸给进，长给行程600mm，液压卡盘夹持力大，能满足多种口径岩心钻进工艺，有利于提高钻效。

5.2 钻塔。

选用SGZ-23型加厚钻塔，塔高23.5m，销装式整体底盘更具安全性和稳定性。天车有效额定负载800KN。

5.3 泥浆泵。

选用H/BW-320M三缸往复式双作用泥浆泵，配输出功率为56KW潍柴柴油机作为动力。变量及额定压力调节范围较宽，能满足各种钻进泥浆流压参数的需要。

5.4 钻具。

5.4.1 在秀页5井的施工中，采用了110mm绳索取心钻进工艺，在钻孔结构上针对孔内出现异常情况处理留有充分余地。施工实践证明，采用110mm绳索取心钻进工艺具有以下优点：

（1）刚性强起到了钻孔防斜的作用；（2）提高了破碎地层岩心采取率，特别是在58.53～278.13m井段表现出了它的优越性（由于口径大，钻进时钻头不易被堵塞，满贯率高）；（3）劳动强度低且工艺简单，钻进效率高。（4）隔开了上部破碎带，防止了掉块、漏水、卡钻事故的发生。

5.4.2 110mm钻具装配见图1。

6. 钻井液技术

页岩气是蕴藏于页岩层中的天然气，页岩气主体位于暗色泥页岩和高碳泥页岩中，是以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气。随着钻井技术的发展，钻井深度逐渐增加，更多的钻遇高温、高压及各种复杂地层，对钻井液性能提出了越来越高的要求，促使钻井液技术不断发展。实践表面，钻井液的性能对于确保钻井的安全，起到十分重要的作用。

钻井液选型。

（1）秀页5井与2014年3月21日一开，本井段钻遇地层为残积层，鹅卵石层，全孔漏失，地层疏松、易垮塌，该地层主要为河床冲积物，以粒径为60～200mm的鹅卵石为主，厚度17.40m，采用300目优质粘土（加纯碱水化，水化时间>24h），火碱，Na-CMC，加清水搅拌成原浆。泥浆性能为：密度1.10～1.15g/cm3，粘度30～35s，失水量12～18mL/30min，泥皮厚度1～2mm，pH值9～10。虽然采用泥浆钻进，但是由于地层为河床冲积砾石、沙土且松散，外加第四系层位较厚，效果不是很明显，最后采取了分段水泥浆灌注方法才顺利穿过第四系河床冲积物。endprint

（2）秀页5井二、三开，本井段地层以灰色泥岩为主，地层中有易坍塌、缩径地层。要求钻井液能满足各种地层的需要，具有良好的护壁性能。泥浆配方： 1m3清水+3%膨润土+0.2%纯碱0.3-0.5%+CMC。性能指标为：比重1.03 g/cm3，粘度19～20s，失水量5～8 mL/30min，PH值8～10，泥皮厚度<0.5mm。

由于本井段钻速快，产生岩屑多，结合工程上进行大排量钻进，保证钻井液对井壁的冲刷作用，尽量防止厚泥饼的形成，做好固相控制。考虑到该地层复杂，泥岩段较多，不稳定，易坍塌，因此，在原有钻井液基础上添加：2%广谱护壁剂（IV）+3%防塌剂，钻井液性能：比重1.05 g/cm3，粘度20～23s，失水量4～7mL/30min，PH值8～10，泥皮厚度<0.5mm。调整后的钻井液有足够携带岩屑的能力，保持低粘切钻进，提高了清洁井眼的效果。在钻进过程中，能很好的保护孔壁。

（3）秀页5井四开，本井段地层以泥页岩为主，此类岩层，泥浆失水量大，易造成钻孔缩径、孔壁软化、坍塌等，应尽量降低泥浆失水量。因此钻井液选择低固相泥浆，泥浆配方：1m3清水+25～30Kg膨润土+0.75～0.84Kg纯碱+0.5KgNa-CMC（中粘）+0.5Kg磺化沥青+0.3KgPHP+0.8KgLG植物胶+0.2～0.3Kg腐植酸钾，比重1.05～1.08g/cm3、漏斗粘度20～25s、失水量8～12mL/min、PH值8～10。钻进时及时测量钻井液性能，根据钻井液性能变化随时调整钻井液性能，保证了井下安全。同时加强了密切配合，控制好起下钻速度，防止压力“激动”过大，起钻时及时向井内灌满泥浆，确保井壁稳定。

7. 主要技术指标完成情况

7.1 主要技术指标。

秀页5井施工为全孔取心钻进，该孔于2014年3月21日开钻至2014年7月9日终孔，总进尺1779.00m，终孔口径95mm，终孔顶角4.4°，方位角194.40°。全孔岩矿心总长1756.58m，采取率98.74℅。取心总回次647回次，平均回次长度2.74m。开动3.7个台月（2664h），台月效率480.81m，其中纯钻时间976.17h，平均机械钻速1.82m/h，。辅助时间1351.83h，水泥封孔168.00h，中途更换钻塔84.00h，待配件48h，山洪爆发停待36h。时间统计表见图2。

图2

7.2 找气成果。

该孔目的层段（龙马溪组）厚度554.32m（1193.31 ～1747.63m）。目的层共有两段气测异常明显，总烃最大值为24.63%，据现场解析，目的层含气量在0.34m3/t，具有良好的经济效益和社会效益。页岩气现场解析见图3。

图3

8. 结语

（1）秀页5井，严格按照组织设计施工，选择合理的钻孔结构，根据地层选择适合的低固相泥浆，保证施工质量。

（2）采用110mm绳索取心钻进工艺，刚性强起到了钻孔防斜的作用；提高了破碎地层岩心采取率，劳动强度低且工艺简单，钻进效率高。隔开了上部破碎带，防止了掉块、漏水、卡钻事故的发生。

（3）页岩气资源潜力评价选区阶段布设调查井设计井深控制性一般较弱，设备选型时应留够充足余地。

（4）在施工过程中严格执行钻井液设计，合理调整钻井液参数，钻井液具有良好的携砂、悬浮、防塌等性能，是保证钻井施工顺利进行的关键。

参考文献

[1] 王扶志，张志强，宋小军.地质工程钻探工艺与技术[M].湖南长沙：中南大学出版社，2008.

[2] GB/T16591-1997，金刚石绳索取心钻探钻具设备[S].

[3] 满国祥，杨宏伟.国产绳索取心钻杆设计与制造技术分析[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2012，39（2）.

[4] 乌效鸣，胡郁乐，贺冰新，等.钻井液与岩土工程浆液[M].湖北武汉：中国地质大学出版社，2002.

[5] 孙丙伦，陈师逊，陶士先：复杂地层深孔钻探泥浆护壁技术探讨与实践[J].探矿工程（岩土钻掘工程）2008，35（8）.

阳37井钻探研究 篇7

一、地质概况及施工难点

阳信洼陷位于惠民凹陷东北部,是惠民凹陷的次一级洼陷,其北面以一弓形大断层与无棣凸起相邻,东靠沾化北部,东南与宾县凸起相连。地质分层自上而下依次为平原组170.00m、明化镇组1100.00m、馆陶组1380.00m、东营组1540m和沙河街组地层,沙河街组顶深1700m,底深4400m。该井存在着以下施工难点:

1、馆陶组以上地层成岩性差、防坍塌、防糊井眼。

2、沙河街组地层压力较高需做好防喷工作,钻至沙三下以后由于地层岩石比较疏松易碎会造成井塌、掉块、卡钻等现象。沙四段沙砾岩段,注意防漏、防喷。

3、井身质量难控制,2800m以后地层倾角大,易造成井斜。

4、深井井下摩阻大,需简化钻具结构。

5、三开井段较长,地层复杂,必须制定好套管防磨措施,防止套管磨损。

6、该断块3500以后,地层坚硬,含有大量致密坚硬、研磨性强的变质岩,可钻性差;且地层温度高,易造成密封件的提前失效,轴承过早损坏,较大的影响了钻头的使用寿命。

二、工程技术方案

2.1深井的防斜打快钻井技术

本井是一口4400米的重点探井,前期的井斜会影响到后期井底的水平位移。该井2800m以下地层倾角高达30°,而且地层各向异性,地层自然造斜率高,井斜是制约该井钻井速度和实现地质目的的主要障碍之一。我们通过实钻数据对该井地层造斜能力进行分析,组织技术人员进行技术攻关,逐步摸索出了一套适合该井的防斜打快配套技术——钟摆防斜技术、偏心防斜打快技术。

2.1.1钟摆防斜技术

钟摆防斜技术即钻具在钟摆力作用下,靠向并切削下侧井壁,从而起到减小井斜角的作用。该钻具结构在地层可钻性好、井眼稳定、井壁规则的井段与PDC钻头配合使用可充分发挥其防斜打快的效果。

2.1.2偏心防斜技术

偏心钻具组合的防斜机理是利用偏心接头使偏心钻柱在井筒内产生一定程度的公转,利用偏心接头使钻具在钻压作用下做稳定的弓形回旋运动,使钻头均匀切削井壁圆周,并使钻柱与井壁的切点上移,从而产生较强的纠斜力,达到防斜的目的,且钻压越大转速越高,钻具越易产生和保持所需的变形。

三开以后由于地层倾角大,用常规防斜措施已难以保证井身质量。因井斜角太大无法进行钻进,我们决定起钻下入偏心钻具组合,钻进时采用钻压120KN、转盘转速80转/每分进行钻进,该项措施有效防止并减小了井斜角的继续增大,完井时井底井斜角小到1.16度。

2.2钻头的优选

我们在上部地层二开大井眼直井段钻进时采用TP-6FPDC配合钟摆钻具使用,在保证井身质量的前提下,较其他钻具结构相比获得了比较高的机械钻速。三开215.9mm井眼钻进,与其他地区施工井所用的同地层同型号的钻头相比,机械钻速明显减小。我们采用了HJT517G钻头,该钻头耐高温,研磨性强,在较低的钻压下可提高机械钻速,适合于易造斜地层钻进。经技术人员共同进行现场分析,一致认为,大致存在以下原因:

1、岩石硬、可钻性差,研磨性强;

2、由于该区块地层地温高(失常),造成密封件提前失效,轴承过早损坏。

2.3套管防磨技术措施

1、方钻杆下接防磨接头1只,根据钻头进尺情况确定另一只防磨接头的位置,保证防磨接头始终在技套内。

2、优化钻井液体系,添加润滑剂,减少钻杆与套管间的摩擦,降低磨损程度。

3、调整底部钻具组合,套管内钻具组合尽量不使用扶正器或减少扶正器在套管内转动时间。

三、深探井的井壁稳定技术

3.1分析原因

1)地应力因素

沙三下井段存在着较高的坍塌压力,且坍塌压力大于地层孔隙压力,当按孔隙压力设计钻井液密度时,相对于地层坍塌压力而言则形成“欠平衡”,因此,钻井液密度选择不当是导致易坍塌地层扩径的原因之一。

2)钻井液工艺因素

钻井液体系及其性能控制不当将难以抑制井壁坍塌,尤其是钻井液滤失量和泥饼质量直接关系到防坍塌掉块的成败,滤失量大,将增加进入地层微裂隙的滤液量和侵入深度导致膨胀压增大,泥饼质量差,将不能有效地阻止滤液进入地层,尤其是当其抑制性较差时,将无法起到稳定井壁的作用。另外,合理的钻井液密度也是井壁失稳的一个重要方面,由于施工周期都比较长,过高的钻井液密度会造成过大的正压差,使进入地层的自由水量增多,从而引发泥页岩的掉块和坍塌。

3)钻井工艺因素

不合理的冲刷井壁或长时间定点循环导致井壁失稳而垮塌掉块,同时,钻进井段长、钻井周期长使得井壁受钻井液浸泡时间增长,增加了防井壁坍塌的难度。

3.2解决防塌技术

1)钻井液技术思路

对硬脆性泥页岩来说,井壁稳定的关键是阻止孔隙压力的传递,而阻止孔隙压力传递则必须加强微裂缝的封堵,防止其开启。解决这一问题需要从化学和物理两方面入手:①在近井壁附近形成一层“隔离膜”,阻止钻井液滤液进入地层;(②进入地层的滤液不损害岩石的原始物性;③形成的“隔离膜”必须具有较高的承压能力,这样才能在钻进过程中提高钻井液密度。

2)钻井液体系

进入易塌地层前,将钻井液转换成为双聚磺防塌钻井液体系。在原钻井液的基础上,通过加入磺化处理剂和抗温抗盐护胶降滤失剂,提高钻井液的抗盐膏污染能力。并根据实际情况,选择适当的钻井液密度,井下产生适当的正压差,一方面提供有效应力支撑井壁,另一方面也有助于快速形成薄泥饼保护油气层。

参考文献

[1]邓金根.井壁稳定预测技术.石油、天然气工业.2000,20

谈冲击回转钻探技术 篇8

中国先后研究开发了两类潜孔锤:液动潜孔锤即液动锤、气动潜孔锤。我国这项钻探技术的发展经历了三个阶段。

1 起步阶段技术

地矿部勘探技术研究所率先开始了对液动冲击器的科学研究到1965年, 先后研制出了7种不同结构形式的液动冲击器, 经室内性能对比试验, 优选出了YZ-2型阀式正作用液动冲击器, 并在湖南地矿局某多金属矿区进行了首次生产性试验, 最大试验孔深430m取得了初步成功。与此同时, 该所在广泛收集国外有关情报资料的基础上, 于1963年编辑了《冲击回转钻探专辑》, 广泛介绍了国内外文献资料。上述工作为后来液动冲击回转钻探技术的发展奠定了基础。

2 发展阶段

1975年以长舂地院为主与辽宁第九地质队协作率先开展了对射流式液动冲击器的研制, 勘探技术研究所、河北地矿局综合研究队、冶金探矿技术研究所、核工业华东地勘局、辽宁地矿局第九地质队先后开展了对阀式正作用和阀式双作用液动冲击器的研究, 到1984年底, 经长春地院研制的SC型射流式、地矿部勘探技术研究所研制的YZ-54-1、冶金探矿技术研究所研制的TK型、河北地矿局综合研究队研制的YZ-56型阀式正作用液动冲击器, 以及核工业华东地勘局研制的YZ-54型和辽宁地矿局第九地质队研制的SH-54阀式双作用液动冲击器先后分别通过各部的部级技术鉴定并迅速地在生产中推广应用, 从此这项新的钻探技术进入了一个新的时期。

3 提高与实用阶段

自1984年至1990年是液动冲击回转钻探的科研与推广应用的迅速发展阶段。六年来我国在液动冲击器的理论和开发研究方面有了进一步的深化和发展, 配套技术方面的研究和推广应用得到了重视和加强, 取得了丰硕的研究成果和技术经济效益。

3.1 在已有成果的基础上, 对冲击器的结构参数进行了进一步

地优化设计 (尤其是配水机构) , 有效地降低了冲击器的正常工作排量和压力损失, 为生产第一线提供了一批新一代的液动冲击器

地矿部勘探技术研究所在原YZ~54~Ⅱ型阀式正作用冲击器的基础上, 研制出了新一代YZ-54、-73型阀式正作用液动冲击器其工作性能更为稳定, 降低了冲击器的工作泵量和压力损失, 冲击频率也有了进一步提高, 以YZ-54型为例与原YZ-54-Ⅱ型冲击器相比, 正常工作泵量从0.072~0.125m3/min降至0.04~0.08m3/min, 冲击器工作压力降从1MPa降低到0.7MPa, 冲击频率从原来的17~33Hz提高到25~50Hz。

河北地矿局综合研究队在原ZF-56阀式正作用冲击器的基础上, 研制成功了ZG-56型高频阀式正作用液动冲击器, 与ZF-56型相比, 其工作流量从0.08m3/min降低到0.078m3/min, 冲击频率从50Hz提高到60Hz。于1988年初开始对适应深孔、泥浆钻进的新型阀式正作用液动冲击器的研制, 并于1990年底, 研制成功了一种ZS-56型小排量高频式液动冲击器, 这是ZF-56型冲击器的第三代科研成果。这种冲击器在设计上采用阻流阀取代减耗阀式的配水机构, 同时研制出一种刚性水击波反射储能装置并与冲击器连成一体显著地提高了液动冲击器的水能利用及效率。其冲击器正常工作泵量比ZF-56型冲击器降低0.028m3/min;比ZG-56型冲击器降低0.018m3/min。而且在使用固相含量3%~4%、粘度30s的低固相泥浆作为动力和循环介质时, 冲击器工作性能稳定, 正常工作排量小, 除了更适合浅孔、中深孔冲击回转钻进的要求外, 为800m以深的深孔钻进, 尤其是深孔复杂地层钻进提供了一种新型液动冲击器。

云南地矿局探矿工艺研究室继3X54-1型射吸式液动冲击器之后, 又成功地研制出SX54型小排量射吸式液动冲击器, 并研制开发出口径系列化的产品。其工作泵量从SX54-Ⅲ型的0.08~0.148m3/min降低到0.04~0.07 8m3/min, 工作压力降从0.98~2.9MPa降低到0.1~0.25MPa, 这在深孔钻进中推广应用具有重要意义。

核工业总公司中南勘察技术研究所1988年研制成功HSX-54型双作用冲击器之后, 于1989年对其结构参数进行了改进与完善, 使冲击器的工作流量从0.035~0.118m3/min降低到0.025~0.098m3/min, 工作压力降从0.63~2.5MPa降低到0.25-2MPa。

核工业华东地勘局264大队在原YE-I型阀式双作用液动冲击器的基础上又研制成功YE-IV型高频正作用液动冲击器。

3.2 在研制开发新型液动冲击器、拓宽其应用范围方面也取得

了可喜的成就地矿部勘探技术研究所又成功地研制出YS型无簧式双作用液动冲击器, 结构简单、新颖, 野外推广应用证明其工作性能较好。目前已形成口径系列化。

冶金探矿技术研究所又成功地研制适应于水平孔、仰孔和俯孔等坑道钻进的小口径TK-35A、TK-45A型阀式正作用液动冲击器。

煤炭科学院地勘分院和冶金部西南地质勘探公司也成功地研制出MT型和XN60-1型双作用液动冲击器, 并已基本形成口径系列化。

3.3 绳索取心液动冲击回转钻具的研制取得成功, 并在生产实践

得到推广应用, 标志着我国液动冲击回转钻探技术的研究水平有了新的提高。

地矿部勘探技术研究所先后成功地研制出S56C、S75C和S91C型阀式正作用绳索取心液动冲击回转钻具。目前研制成功的无簧双作用式绳索取心液动冲击回转钻具, 在我国是首创。推广应用证明其工作性能稳定、结构简单, 受到用户欢迎。

冶金探矿技术研究所已研制出TK-47S、60S、75S、91S等4种系列阀式正作用绳索取心液动冲击回转钻具。

河北地矿局综合研究队研制出SZG-59型阀式正作用绳索取心液动冲击回转钻具。

中南工业大学于1988年研制出了CS-60、75型正作用绳索取心冲击回转钻具, 该型钻具的冲击器采用砧部开闭式启动方式、平衡块浮阀系统的独特设计, 其工作样机已多次在国内外举办的博览会上展出, 引起了国际钻探同行的关注。

参考文献

[1]王人杰.液动冲击回转钻探[M].北京:地质出版社, 1988.[1]王人杰.液动冲击回转钻探[M].北京:地质出版社, 1988.

[2]刘广志.潜孔锤研制与开发.国际潜孔锤钻进与新技术研讨会, 1993, 10.[2]刘广志.潜孔锤研制与开发.国际潜孔锤钻进与新技术研讨会, 1993, 10.

[3]幸福安.我国液动冲击回转钻探技术发展综述[J].探矿工程, 1991, 2.[3]幸福安.我国液动冲击回转钻探技术发展综述[J].探矿工程, 1991, 2.

中国钻探技术发展综述 篇9

在新石器时代早期的遗址中, 发现了一些一米左右的竖坑, 主要是储藏东西用的窖穴, 此时还远远不能称为钻探技术。

夏商周时代继承了夏以前的开拓方法, 并给予开拓, 发展起了古代采矿业, 此时的采矿井已由竖井、斜井与平巷结合而成, 而且有支护结构, 以防止碎石塌落, 在采掘工具和矿井的规格上也是有很大的进步。

秦灭巴蜀, 李冰入蜀, 不仅开发了都江堰水利, 更掘凿了广都的盐井, 开启了巴蜀盐井的新篇章。当时盐井的掘凿技术主要依赖当时的铁器工具, 并推广了北方中原的掘井技术。

时至汉代, 小口井浅井的掘凿非常流行, 并提升装置已属单辘轳型, 同时, 大口径盐井的开发也很具特色, 具代表性的有东汉仁寿的陵井和晋以后的毒狼井, 以及南陵井。

到了唐代, 盐井的规模和深度猛增, 工艺技术也有改进和进步。 (1) 应用工具在品种和热处理技术方面的提高; (2) 采用了“大绞车提升运输”; (3) 大口井的支护技术和井的结构有所创新; (4) 发明了“鱼盘”, 解决了井底有害气体的问题。这种改进使得当时已经能够在坚硬的砂岩层中开井。

至北宋庆历年间, 在继承汉唐以来大口径浅井成功经验的基础上, 发明了竹篦绳索冲击式钻探法, 出现了一宗全新型式的钻井方法———卓筒井。这时的探井技术才能真正被称为钻探技术。

明朝初期由于社会不稳定, 钻进技术没什么发展, 到了明朝中后叶, 钻井技术及规模得到了发展。 (1) 马骥的《盐井图流》中把钻井工程划分了六道工序; (2) 在钻井深度最深可达百丈; (3) 钻井结构有宋卓筒井单一的“二径结构”发展为“三径”或“多径”结构; (4) 开始用铁锥钻头和“铁钎”钻头, 同时还发明了诸如撞子钎、铁五爪、搅镰、搜子等的处理井内事故工具; (5) 在扬和动力系统方面开始出现牛为动力, 极大地提高了工作效率。

伴随着盐井的钻探, 气、油井的开发受到了重视, 当时也掌握了使用一些采气装置和导线, 用于烧锅煮盐。并且在四川自流井开发了历史上第一个工业开采的气水田。

明末清初, 战乱不断, 钻井技术和社会经济收到了严重的影响, 清朝建立后, 采取了一系列利民政策, 自贡市的井盐达到了全盛时期。在道光十五年, 在自贡市大安区钻成了深达1001.42m的世界上第一口超1000m深井———:海井。并在光绪十八年钻成了第一口岩盐水溶开采的广元井。

我国古代钻井技术在此时相当成熟, 逐渐形成了一整套具有中国特色的深钻井工艺技术。除了盐井之外, 天然气开采技术也得到了极大的发展, 1855年, 钻成了一口最大的天然气井———磨子井。

2 近代钻探技术的西化

鸦片战争和甲午战争失败后, 帝国主义的大举入侵, 政治受压迫, 经济受剥夺, 民生凋敝。民国以后, 中国人民受三座大山的重重压迫, 人民的创造收到空前压抑, 以至于自先民遗留下来的钻探技术创造发明, 不仅没有继续开发进步, 反而被资本主义国家作为铺垫, 予以引用、改造、开发。

1897年, “福公司”取得了河南焦作优质煤田的开采权, 为了勘探地下煤炭资源, 20世纪从英国运来了几台蒸汽钻机, 并训练了中国第一批机械岩心钻探工人, 开启了中国机械岩心钻探的序幕。同时, 钢绳冲击钻探技术和旋转钻探技术也引进了中国。

20世纪初, 长年公司开发了立轴式给进“UG”型金刚石钻机, 此钻机以具有现代钻机的雏形, 并在1947年开始引进中国。

二战后, 工业发达国家钻探工业得到了极大发展, 已经用新型水压给进钻进代替了蒸汽驱动钻机, 并发明了用粉末冶重技术烧结制成的“铸镶”天然金刚石表镶、孕镶钻头, 并在1947年引入, 开始了中国的钻探历史。

3 当代钻探技术的飞越

建国初期, 全国地质力量弱, 底子薄, 更没有钻探、掘进工程和地球物理探矿人员, 无法进行多学科多工种综合勘探。中国和苏联的合作, 对我国钻探起了很大作用。当时主要是引进和仿制手把钻机, 比如前苏联的XB-300、XB-500及瑞典的XB-1000型手把钻机, 后期引进了BW100/30、BW200/400型泥浆泵和四脚金属钻塔, 钻探技术得到了不断提高。

1953年开始了第一个五年计划, 重点勘探项目多是国家工业建设的命脉, 成果非常显著, 过程中对74种矿产进行了勘探, 有63种取得了可供工业设计使用的储量。

1954年12月, 国务院责成地质部 (1952年成立) 从1955年起承担石油普查任务。1956年3月3日至6月22日, 我国第一口定向双筒井钻成。

1958年的“大跃进”运动, 忽视地质效果, 盲目追求进尺, 一度造成很大浪费。60年代初, 苏联停止供应中国钻探设备和器材。

1970年初在上海城里“六二七工程筹备组”, 经过四年努力, 建成了我国第一条钻井船———“勘探一号”。1974年6月, 在黄海试钻成功, 谱写了海上油气钻探的新篇章。1978年我国第一条坐地式钻井船———“胜利一号”开始作业。

1963年研制成功的第一颗人造金刚石, 开启了中国人造金刚石钻进的篇章, 并在1998年生产量达到4-5亿克拉, 居世界首位, 成为人造金刚石大国。

“六五”期间探矿工程立足于“打基础”、“上水平”, 五年来, 完成了“五大改变”、“五大配套”, 形成了“六大系列”, 其得了七项接近或达到国际先进水平的成果。

“七五”期间, 金刚石钻探技术、冲击回转钻探、受控定向钻探、气举、泵吸、潜空锤等各种反循环钻探和多工艺空气钻探、反循环中心连续取样、绳索取芯及绳索取芯冲击回转技术、电镀金刚石钻头制造工艺、小口径螺杆钻、射流式冲击回转钻具、不提钻钻头装置、改进膨胀润土等技术都取得了巨大成效。

“八五”期间, 地矿部强调“科学兴地 (质) ”的号召, 将地质找矿和开采矿业和工程钻探掘进工程列为部的支柱产业, 在探矿工程完成任务情况、科研等方面取得佳绩。如定向对接采卤井、压电陀螺测斜仪、微机自控金刚石攒头烧结技术、贯通式潜孔锤技术等, 已走在世界前列;“新奥法”掘进即使和“多工艺重点钻进技术”得到推广并产生巨大经济效益和社会效益;瞄杆钻机、新型泥浆材料、新型超硬材料及其钻头、非开挖铺管技术、浅层石油天然气开发技术和对接井等已形成商品技术, 赢得了国内外市场。

“九五”期间我国面临的资源和环境形势是严峻的, 找矿难度日益增大, 地质环境保护、地质灾害的防治任务叶日益加重, 科学技术称为振兴地堪工作的关键。《90年代发展地质勘查工作的关键技术》中, 明确90年代地勘行业技术发展方向、科研和开发工作的重点, 为行业技术的发展起到了导向作用。

2000年以后, 钻探技术在原有基础上, 积极思考科学钻探的发展和未来, 并将地球科学的研究领域延伸到了地球深部、海洋底部、冰川、冰层冻土层等, 同时扩大了地质学的范畴, 形成了全新的、多学科多工种东层次的地球科学。

参考文献

[1]刘广志.《中国钻探科学技术史》ISBN7-116-02611-8.

[2]励美恒.《探矿工程学概论》IBSN7-116-00948-5/P.811.

[3]刘广志.《刘广志钻探工程文集》IBSN7-116-00990-6/P.849.

[4]李巨龙, 于宗仁.《钻探设备与工艺讲义》.

[5]李巨龙, 杨伟峰, 于宗仁.《岩土钻掘工程学》IBSN7-81107-064-2.

[6]周圆荣.《中国钻探发展简史》

钻探施工与地质管理 篇10

关键词：导正器:钻探管理,措施

钻探是目前了解地下深部矿体分布形态、矿石质量及估算矿体储量的最有效方法和手段。

随着资源日益枯竭, 钻探深度逐渐加深, 以及对地层岩性地质构造了解不详, 这样就给钻探人员精准将定向定位的地下隐伏岩矿样品提到地面加大了一定难度。在实际工作中采用各种方法和技术手段, 效果往往不尽人意, 在此我主要将斜孔方位和倾角超差这两个问题如何处理以及地质人员如何指导钻探施工谈谈自己在实际工作中的一点体会:

方位角是确保钻探工程在矿体长轴方向上到达准确位置的必要条件, 是保证各条勘探线之间的矿体得到有效控制, 这样就要求钻探过程中严格按规范要求保证方位角在一定有效范围内发生变化。

倾角是钻探工程到达矿体在倾向上设计位置唯一条件、上飘下垂过度都难以达到地质目的, 这样就要求在钻探施工过程中物探测孔及时检测方位角和倾角。一般不超50m测一次, 地质人员将测出结果及时上图, 并且根据对该区域地层、岩性、地质构造的变化对钻探工程施工加以指导, 使钻探施工能顺利进行, 并达到设计目的。

1方位超差的处理

当发现方位角每100m变化超两度时就要采取措施。最常用方法, 是校正仪和注水泥封孔重新钻进, 这两种方法都是发现问题而采取的补救措施, 往往费时费力又不太理想, 在此我简介一方法提供参考。

1.1方位超差的处理。当该工作区域发现片岩、千枚岩等软硬间互岩层时, 或节理.断层等地质构造发育地区时, 钻探施工中该采用加导正器或加长钻具减压降速施工, 经在鞍山地区千枚岩片岩等多处施工过程中效果明显。导正器∶是将扩孔器内螺丝扣加工与所用钻杆的螺丝扣相匹配代替接手使用, 如果岩石特殊软或构造特别发育地区还可将钻杆变短使扩孔器加密, 这样就使钻杆与孔壁活动间隙变小, 使其钻具不易变形, 起到导正方位的作用。

1.2倾角超差的处理。当倾角过度变小时, 也可采用导正器或加长钻具, 并将钻具上扩孔器换成上面外径大于下面外径并减压降速钻进。

当倾角过度变大时, 根据物探测斜结果, 按实际下垂情况将钻具加工成一米到一米五, 并将钻具上两个扩孔器变成外径上小下大, 适当加压并在钻进过程中物探配合及时检测, 建议三十米一测根据测斜结果再适当调节压力和钻数从而达到预期目的。地质人员要认真及时编录, 在编录过程要检查钻探班报记录本.岩心隔板以及岩心编号三者是否相符。要求钻探人员将岩心按前后顺序摆放, 不许丢弃、乱加、人为破碎拉长等现象, 对大于0.1米的岩心都将编号, 破碎岩心要装袋并编号。编号要做到连续, 不重复、清晰。深孔每50到100米及见矿.出矿位置要进行一次孔深验证, 验证结果要清晰记录在记录本上。水文简易观测要做到班班班班观测并及时记录, 有漏水和涌水现象要将其位置记录清楚。对岩心要详细观察描述, 描述内容包括岩 (矿) 名称, 颜色, 结构构造, 矿化特征, 蚀变现象, 岩层接触关系, 构造破碎及次生变化等。同时要求物探测井每50米测斜一次, 并将物探测井结果及时成图。对整个勘探区域的岩性变化, 岩石软硬强度, 地质构造以及各钻孔之间控制情况要全面了解, 科学分析, 找出岩层、岩性及地质构造分布变化规律, 发现规律后必要时要调整钻孔方位和倾角, 并对钻探人员给与指导, 使其钻探施工顺利进行。