第七章钻井工艺技术
第一节钻井技术
钻进是根据所钻地层的特点，通过选用合适的设备、工具及工艺技术，使钻头在地层中沿预定的轨道前进的过程，是一口井建井过程的最主要的环节。
钻进技术包括多方面的因素：如人员素质、技术管理、机械设备及工具的性能、技术措施、地层岩石性质等。本章仅介绍工艺技术、井身质量、钻井方法等。
钻进技术包括钻进速度和井身质量两大问题，本节介绍钻压、转速、水力因素排量、泥浆性能、牙齿磨损量等对机械钻速的影响；喷射钻井技术；井斜问题；满眼钻井法等。一、钻压、转速、排量、泥浆性能、牙齿磨损量等对钻速的影响
机械钻速是指纯钻进时每小时的进尺数（米/小时），影响钻速的因素很多，除钻头类型、水力功率的利用外，主要是钻压、转速、排量和泥浆性能等。
（一）钻压对钻速的影响
正常钻进时，牙齿在钻压的作用下压入地层，在回转力的作用下破碎地层。当其它因素一定时，钻压决定牙齿吃入深度，故钻压是影响机械钻速最直接和最显著的因素之一。
加在钻头的上压力简称为钻压，对直井而言，它的大小由司钻根据设计通过控制钻具的悬重来进行调节，由指重表指示出来。
大量钻进实践表明：钻速随钻压的增大而加快，但不同的钻压其钻速加快的程度不一样。低钻压时，钻速随钻压的增大变化较缓慢；当钻压超过某一临界值时，钻压在较大变化范围内与钻速近似于线性关系，即钻速随钻压的增大而线性增大；当钻压继续加大时，钻速随钻压的增大再次变得不是很明显。要获得较高的钻速，钻压不能太低，也不能太高。
钻压的提高受诸多因素限制，如钻头的质量、类型、设备动力、钻井液的条件、地层软硬等。一般牙轮钻头在硬及中硬地层钻进时，单位钻压为15～20千牛/英寸钻头直径。如表7－1所示。
表7-1国产牙轮钻头推荐的钻井参数
加上朱老师P78表
1“W”型指重表的结构
（1）指重表、
我国现场上使用的一种“W”型指重表（根据使用规范有100、200、250、350等型号）。它是液压式的，传压器安装在死绳固定器上，传压器中液体压力大小直接读出，同时，W 型指重表中灵敏表的刻度盘是可以随便转动，当下钻完开泵循环时，可以将灵敏表的刻度盘上的零点调到灵敏表指针的位置，W型灵敏表和指重表是合在一起的，外圈是灵敏表，内圈是指重表，由两根指针分别指示，大的涂橘红色的指针，即为灵敏表，每转动一格即为1KN。指重盘表面中心内盘，是由两块拼合圆形盘，固定在指重表壳体上，其边缘刻度较密，每一小格代表2KN，指示悬重的指针为黄色。大钩无负荷时将黄色指针，橘红色指针均调
至宽容度盘零位，这样无论是起钻、下钻、钻进或其他作业，凡黄色指针所指读书即为该情
况下的大钩悬挂负荷。
指重表和灵敏表的内部结构如图
表内的主要零件是一个有弹性的波登管，它的固定端连接在三个螺丝的固定架上，波登管的自由端有接头和可以调节长短的连杆相连接，连杆的另一端与扇形齿轮柄相连接，波登管的自由端受压张开时，扇形齿轮也跟着摆动，从而带动与扇形相吻合的针轴齿轮，这个小齿轮轴的末端装有指针，所以齿轮也随之摆动，从而可读出读数了。针轴上还装有一个盘游丝，它能消除扇形齿轮各机构连接的空隙，保持表的灵敏度，同时也能防止指针的剧烈摆动。波登管的固定端和表壳的连接接头内装有一个阻流阀，其作用是减轻液体压力急剧变化的速度，以保证指针移动的平稳性。灵敏表结构与指重表相似，其不同点是灵敏表没有游丝而是精加工的方法把活动间隙减小到最小限度，其内部的波登管也较指重表内的大，俩个波登管都装在同一个壳体内。
（2）自动记录仪：位于指重表背面，是带有记录纸和旋转墨水记录笔尖的记录装置，是中心轴每24小时旋转一周的自动记录设备。记录笔尖所在的位置与指重表黄针所指示的悬重相对应相符。若不相符，可调节微调螺丝，使其一致。塑料墨水带通过塑料管与记录笔尖相连，为笔尖提供记录墨水，塑料墨水带的高低，将直接影响记录效果。使用前必须将塑料管的空气及污物排除，控制墨水流速，一墨水流畅，记录清晰为准，记录纸是绘出的曲线形状可以判断钻机作业情况：下钻、起钻或钻进，处理事故或停止作业等情况。井队技术员必须每天按时更换记录纸。
（3）死绳固定器：它是将钻机的死绳拉力转换为液体压力的机构，它由绳轮、底座、传感器三大部件组成。
传感器是死绳固定器的主要部件，它将死绳的拉力，通过橡皮膜片压迫液体而转换成压力信号，传递给指重表、记录仪。因此，它是一个能量转换元件。大绳拉力的变化（增大或减小）可以反映为传感器内液体压力的变化（相应的增大或减小），然后，把传压器内的液体压力变化，传送并反映在测量仪表和记录仪上，就完成了测量和记录的任务。
绳轮和底座处装有轴承，一提高绳轮杠杆微量偏转的灵敏度。
（4）高压胶管自封接头：它是连接传感器、指重表及记录表中间的连接部件。由胶管和快速自封接头组成。胶管采用耐高压的一层钢丝编制，长为8~10米，快速自封接头由街头体及阀芯、弹簧座、弹簧、“O”型胶圈组成。
传压液一般用45号变压器油即可。在温度变化大，寒冷地带，可以用酒精做传压液。传压液应清洁无杂质，防止堵塞管路，高压液应相当固定，防止油污腐蚀及其他利器割挂。
2．技术性能
（1）最大负荷（拉力）2453千牛（250吨）
（2）满弦运行时间：48小时
（3）胶管最大泵压：6MP
（4）使用温度范围：-30~50
（5）死绳固定器： 4.71千牛
（6）灵敏度：〈9.81千牛
（7）指表及箱体重：0.687千牛
3．仪表的安装：
（1）死绳固定绳可安装在钻台台面下，也可安装在基础上。由绳轮通向天车的死绳，不能手其他物体的干扰，应避免与井架及空中其他绳索发生摩擦，确保仪表的灵敏性。
死绳沿绳轮槽围绕三周，在用与钢丝绳直径相符的铜瓦压紧，放入压板槽内，拧紧螺帽。
（2）仪表箱体、指重表、自动记录仪安装：仪表体安装在司钻前方位置，中间不能有遮挡视线物体，其高度以操作员平视指重表盘为宜，箱体固定在支柱上，支柱应埋入地下1米以上，以不摇晃为准。同时避免与其他物体相接触。
指重表通过高压胶管及端部的自封接头与死绳固定器是的传感器连接。
4．检查保养及零件更换
（1）传感器薄膜的更换，拔出两根轴销，取出传感器，卸掉盖螺丝即可，新膜装上后注意压紧与密封。
（2）处理记录笔尖长期使用堵塞：用酒精浸泡冲洗，在用0.1毫米的钢丝试通。
（3）应根据出厂的校验数据，对指重表的灵敏度经常调试校对，平时中午温度较高及午夜温度较低时各检验一次，除误差较大适当调整外，一般只要早工作中考虑到气温影响即可。
（二）转速对钻速的影响
钻头转速，对转盘钻而言，即转盘转速。机械钻速随转速的提高呈指数关系提高，但指数一般小于1，如图7-1所示。国产三牙轮转速可参见表7-1所示。
（三）水力因素对钻速的影响；
水力因素的总体指标通常由比水功率来表示。
井底岩屑未被钻井液及时冲洗干净之前，增大比水功率可使钻速提高。当比水功率大到足以洗净井底，并能携屑上返地面时，再增大比水功率对钻速的影响不明显，反而会增加了沿程损耗。见图
以上有问题
（三）钻井液排量对钻速的影响；
钻井液的排量：钻井泵每秒钟排出的体积。单位为：L/s 。
井底岩屑未被钻井液及时冲洗干净之前，增大钻井液的排量可使钻速提高。当排量大到足以洗净井底，并携屑上返地面时，再增大排量对钻速的影响不明显，反而增加了沿程损耗。如图7-2所示。
（四）钻压、转速及比水功率配合对钻速的影响
综合考虑钻压、转速及比水功率的配合对钻速影响的基本原则：
软地层：对刮刀钻头而言，大比水功率、高转速、适当钻压，比水功率是主要的； 中深井及深井段较硬地层：三牙轮钻头：高钻压，适当比水功率，较低转速，钻压是主要的；
（四）钻压、转速及排量配合对钻速的影响
综合考虑钻压、转速及比水功率的配合对钻速影响的基本原则是：
软地层：对刮刀钻头而言，大比水功率、高转速、适当钻压，排量是主要的；
中深井及深井段较硬地层：牙轮钻头、高钻压，适当排量，较低转速，钻压则是主要的；（五）钻井液性能对钻速的影响
钻井液性能通常用密度、粘度、切力、失水、固相含量等来表示。
1．密度对钻速的影响
密度对钻速的影响是多方面的，仅就机械钻速而言，密度越大，井中液柱所产生的压差大，对井底的岩石压力大，岩石被压得更紧，更难破碎，机械钻速下降。采用近平衡压力钻井（钻井液液柱在井底所产生的压力稍高于地层压力）有利于提高钻速。
2．粘度、切力对机械钻速的影响
钻井液的粘度和切力对机械钻速没有直接的影响，它是通过对井底压差和井底净化作用的影响而间接影响钻速。当地面设备一定时，钻井液粘度及切力的增大，将会增大钻柱内及环空压耗，使得井底压差增大，钻头水功率下降，从而使机械钻速减小。
3．泥浆固相含量对机械钻速的影响
钻井液固相含量、固相类型、固相颗粒尺寸对钻速有很大的影响。
（1）钻井液固相含量对机械钻速的影响
钻速随钻井液固相含量的增高而下降。若清水的钻速为100%，固相含量为7%时，机械钻速下降一半。固相含量每降低1%，钻速至少可提高10%。
固相含量范围不同，其对钻速影响不一样。固相含量在7%的范围内，其含量增加，钻速下降很快。
（2）钻井液固相类型对机械钻速的影响
砂子、重晶石等惰性固相对钻速影响较小；钻屑、低造浆率的劣质土对钻速的影响居中；高造浆率粘土对钻速的影响最大。
（3）固相颗粒尺寸对钻速的影响
当钻井液中固相含量相同时，颗粒尺寸不同，其对钻速的影响不同。
小于m
1的溶胶颗粒对钻速的影响最大。固相含量相同，分散钻井液比不分散钻井液的钻速低。固相含量越少，两者差异越大。
为提高钻速，应尽量采用低固相不分散钻井液。
（五）牙齿磨损对钻速的影响
钻进过程中钻头牙齿在吃入、切削、研磨岩石的同时，自身也不断在磨损。随着磨损的增加，钻速也随之下降。
值得强调的是：由于钻井液性能对钻速的影响是多方面的，因此，在钻井过程中如何根据地质情况的变化，适时地调配性能合适的钻井液，对提高钻速和保证钻井质量起着非常重要的作用，在深井及超深井更是如此。
二、高压喷射钻井技术
（一）喷射钻井的定义及发展
喷射钻井是利用钻井液通过喷射式钻头喷嘴时所产生的高速射流的水力作用，提高机械钻速的一种钻井方法。
我国喷射钻井技术研究始于20世纪60年代，70年代初开始进行现场试验并取得成效，1978年以后，在全国各油田大面积推广喷射钻井技术。为保证在钻头喷嘴处产生高压射流，必须提高地面钻井泵的功率，即在保证一定循环排量的条件下，提高钻井泵出口的工作泵压。近年来，我国钻井泵的研制和发展速度很快，已由过去钻井队大量使用单台输入功率为600马力钻井泵，更换为1300、1600马力钻井泵，目前升至2000～2200马力，海洋钻机钻井泵单台输入功率已有3000马力的样机。泵的结构也从过去的双缸双作用钻井泵，更换为三缸单作用钻井泵。钻头的喷嘴也由过去直径较大的普通喷嘴，更换为直径较小的组合喷嘴、双喷嘴和长喷嘴。
（二）喷射钻井破岩原理
喷射钻井是高压水射流在石油钻井中的具体应用。钻机的动力机带动钻井泵工作时，将钻井液送入井下钻具的中空内，在流经钻头喷嘴时将钻井液压能转化为高压射流的动能，喷出的高压射流具有很高的喷射速度和很大的水力能量，能给井底一个很大的冲击力。井下钻头喷嘴处形成高压射流的作用，一是将钻头破碎岩石后产生的岩屑迅速冲离井底，改善和保持井底清洁，这样使得钻头的牙齿能始终接触新地层，避免钻屑二次破碎；二是使钻头牙齿破碎岩石产生的裂缝造成延伸、扩张和破裂效应。三是在胶结不良的松软地层，射流对井底有直接的碎岩作用。上述作用与钻头机械作用一起形成联合破岩，提高碎岩效率，这就是喷射钻井能够大幅度提高钻井速度的主要原因。
（三）喷射钻进的特点
与普通钻井方式相比，喷射钻井的特点是喷嘴直径适当小、出口流速大、射流冲击力大、
压降高、水马力大，泵压高、泵功率高、适当小排量，相对低的环空返速，压力及功率分配较合理。其最大的特点是泵功率大部分作用于井底。
（四）喷射钻井工作方式
与井底清洗有关的水力参数有五个，分别是射流喷射速度、射流冲击力、射流水功率、钻头压降及钻头水功率。由于射流水功率与钻头水功率本质一致，故实际上只有四个水力参数。从清洗井底的角度来看，这四个水力参数越大越好，但在同一排量下，这显然无法达到，于是以哪个水力参数最大为标准问题出现。由于水力作用对井底清洗机理没有达成共识，故存在多种标准，如最大钻头水功率、最大射流冲击力、最大射流速度等。目前钻井现场常用的是最大钻头水功率、最大射流冲击力标准。
1．最大钻头水功率
此种观点认为：破碎岩石，冲击井底需要一定的能量，单位时间内喷射流所含的能量越大，钻井速度就越快。因此主张，在地面泵提供一定的水功率条件下，把其中尽可能多的部分分配在钻头上，使沿程损耗尽可能的少。
设地面提供的水功率为：
Q p P s s =
钻头水眼接受的水功率为：
Q p P b b ?=
式中：
s P ──泵功率，kW 。 b P ──钻头水功率，kW 。 s p ──泵出口压力，MPa 。
b p ?──钻头喷嘴压力降，MPa 。
Q ──排量，s L /。
泵压传递满足下式：
L b s p p p ?+?=
L p ?—循环压耗，MPa 。
若泵处于额定泵功率状态时获得最大钻头水功率的条件是：
r Q Q =
式中：
r Q ──额定排量，s L /。
Q ──实际排量，s L /。
若泵处于额定泵压状态下获得最大钻头水功率的条件是：
r L p p 357.0=?
8.11
8.11
)(8.28.2??????+=?
??
? ??=n mL p K
p Q r L r opt
式中：
r p ──额定泵压，MPa 。 L p ?—循环压耗，MPa 。
L K ──循环系统压耗系数，计算如下：
n mD K L +=
式中：
D ──井深，m 。
???
?
????+-+=8.138.42
.08
.0)()(57503
.0p h p h p PV
d
d d d d d B m μρ mL K K n c g -+=
其中：
d ρ──钻井液密度，3
/cm g 。
PV μ──钻井液塑性粘度，s Pa ?。
B ──常数，内平钻杆B ＝0.517，贯眼钻杆B ＝0.575。
p d ──钻杆外径，cm 。
h d ──井眼直径，cm 。
???
?
??+++=8.4448.4338.4228
.4112
.08
.051655.0d L d L d L d L K PV
d
g μρ ?
?????+-+=8.138.42
.08
.0)()(57503
.051655.0c h c h ci
c PV
d
c d d d d d L K μρ 1L ，2L ，3L ，4L ──分别为地面高压管线、立管、水龙带（头）
、方钻杆的长度，m 。
1d ，2d ，3d ，4d ──分别为地面高压管线、
立管、水龙带（头）、方钻杆的内径,cm 。 c L ──钻铤长度，m 。 ci d ──钻铤内径，cm 。 c d ──钻铤外径，cm 。
临界井深计算
第一临界井深Pc D 为：
m
n mQ
p D r
r Pc -
=
8
.18.2
第二临界井深Pa D 为：
m
n mQ p D a
r Pa -
=
8
.18.2
a Q ──携带岩屑所需最小排量，s L /。
喷嘴直径的确定
当Pc D D ≤时，喷嘴直径e d 为：
[]
4
8
.12
2
)(081.0r
r
r
e Q n mD P
C
Q d +-=
ρ
式中：
C ──流量系数。
当Pa Pc D D D ≤≤时，喷嘴直径e d 为：
4
2
C
P d r opt
e =
当Pa D D ≥时，喷嘴直径e d 为：
[]
4
8.12
2
)(081.0a
r
a
e Q
mL n P
C
Q d +-=
ρ
2．最大射流冲击力工作方式
该理论认为：喷嘴射流冲击力对钻进指标影响最大，冲击力越大，钻速越高。在进行水力参数设计时，应以射流冲击力达到最大值为目的。
当泵处于额定泵功率状态时获得最大射流冲击力的条件是：
r Q Q =
当泵处于额定泵压状态时获得最大射流冲击力的条件是：
r L p p 526.0=?
8.11
8.11
)(9.19.1??????+=?
??
? ??=n mD p K
p Q r L r opt
临界井深计算
第一临界井深Fc D 为：
m
n mQ
p D r
r Fc -
=
8.19.1
第二临界井深Na D 为：
m
n mQ
p D a
r Fa -
=
8.19.1
喷嘴直径的确定
当Fc D L ≤时，喷嘴直径e d 为：
[]
4
8
.12
2
)(081.0r
r
r
e Q mL n P
C
Q d +-=
ρ
当Fa Nc D D D ≤≤时，喷嘴直径e d 为：
4
2
C
P d r opt
e =
当Fa D D ≥时，喷嘴直径e d 为：
[]
4
8.12
2
)(081.0a
r
a
e Q
mL n P
C
Q d +-=
ρ
（五）喷射钻井水力参数设计 1．确定最小排量a Q
2．计算不同井深时的循环系统压耗系数 3．选择缸套直径 4．确定排量及喷嘴直径 5．综合计算各水力参数
三、井身质量
钻进中钻柱是一根细长的弹性体，它受到轴向压缩力会产生弯曲从而导致钻头侧向切削井壁而偏离设计轨道，造成井斜。此外，岩石不均匀性、各向异性，不同岩层可钻性不同，或软硬交错地层，地层倾角大小不同，造成岩石机械性质的复杂变化，使钻头受力不均，导致井斜。再有就是工作上的粗心，操作不当，安装质量不合乎要求，方钻杆弯曲等也会导致井斜。
对设计的垂直井来说，井眼斜度过大，会使偏离设计井眼，会打乱油气田开发的布井方案，使井深发生误差，所获得地质资料不真实，错过油气层。对钻井工作也会出现很大的麻烦：如钻具发生磨损折断；井斜突变处会造键槽，可能会发生键槽卡钻事故；固井时下套管困难，套管下入后不居中，水泥浆容易形成窜槽，管外冒油气，对采油工作会影响井下的分层开采及注水工作，抽油井会引起油管和抽油管的磨损与折断，甚至造成严重的井下事故。因此应规定井斜标准，应该采取防斜措施，当井眼偏离时应及时纠正，来达到井深质量的要求。
（一）斜度概念及标准
井斜是标准井身质量的一个重要指标，一般用井斜角和井斜方位角来表示，此外还有井斜变化率，全角变化（全角或狗腿），全角变化率（狗腿严重度），井底水平位移等参数来衡量，如图3-4。
1．井眼轴线：井眼中心线；
2．测深（D m ）：井眼轴线上任一点到井口（转盘补心面）的井眼轴线长度，单位为“m ”。 3．井深（D w ）：井底到井口（转盘补心面）的井眼轴线长度，单位为“m ”。 4．测段：两测点间的井段；
5．上、下测点：在一个测段中有两个测点，测深小的点称为上测点，测深大的点称为下测点。下测点的测深减去上测点的测深称为测段长度；
4．井斜角（α）：井眼轴线上某点的切线与该点铅垂线之间的夹角，单位为“°”。两测点间井斜角的增量等于下测点的井斜角减去上测点的井斜角；
5．井斜方位角（φ）：井眼轴线上某点切线的水平投影与正北方向线之间的夹角，单位为“°”。方位角从正北方向开始，按顺时针方向计算。两测点间方位角的增量等于下测点的方位角减去上测点的方位角；
6．磁偏角：使用磁力测斜仪所测井斜方位角是以地球磁北方位线为始边，而正北方位线与磁北方位线并不重合，两线之间存在一夹角，该夹角称为磁偏角。
7．东、西磁偏角：磁北方位线可能在正北方位线以东，也可能在以西，故磁偏角有东西磁偏角之分。当磁北方位线在正北方位线以东时，两线之间的夹角称为东磁偏角；当磁北方位线在正北方位线以西时，两线之间的夹角称为西磁偏角；
8．磁方位角：以磁北方位线为准而测得的方位角。磁性测斜仪测得的方位角为磁方位角；
9．磁方位校正：用磁性测斜仪测得的磁方位角需要换算成以正北方位线为基准的真方位角，称为磁方位校正。换算如下：
真方位角＝磁方位角＋东磁偏角＝磁方位角－西磁偏角 10．井斜变化率：单位长度井段井斜角的变化值。 11．方位变化率：单位长度方位角的变化值。
12.水平位移：井眼轴线上任一点到井口铅直线的距离，也称该点平移，也称为该点的闭合距。而井口和井底两点在水平面上投影的直线距离则称井底水平位移
13．全角变化（γ）：某井段相邻两测点所对应切线的夹角，也称狗腿角。反映井眼前进方向变化快慢或井眼弯曲的程度，即包含有井斜角的变化，又包含有方位角的变化。若已知A 、B 两点的井斜角为A α，B α，方位角为A φ，B φ则有：
()cos cos cos sin sin cos A B A B B A γααααφφ=+-
14．全角变化率：单位井段长度内全角变化值，也称井眼曲率、狗腿严重度，常用c K 表示。在钻井施工中，控制井眼曲率是十分重要的。实践表明，在井眼曲率过大的狗腿井段，易出现一系列问题，如卡钻、断钻具等，给钻井带来不利影响。因此，定向井在进行钻井设计时都要根据不同的钻井条件，分别给出允许的最大全角变化率，以保证钻井、完井、采油、和修井等作业的顺利进行，否则，会出现一系列的事故或复杂。
15．垂深：井眼轴线上任一点到井口所在水平面的距离，也称该点的垂直深度； 16．靶点（目标点）：设计规定需钻达的地层位置，称为靶点。
17．靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离，成为靶区半径。 18．靶区：在目标点所在的水平面上，以目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积。在大斜度井和水平井中，靶区为包含井眼轨道的一个柱状体。
19．靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离，称为靶心距。 意思不是很明白
（二）标准
我国各油田直井对井斜都有规定的标准，以确保井身质量，见表7-2。 表7-2 某油田生产井井身质量规定标准
下面附上原石油工业部钻井井身质量标准。
1）使用全角变化率作为井身质量标准之一，全角变化率从每25米一点为计算单位，各种不同完井井身的井，不应超过表7-3所列标准。
表7-3 全角变化率 K 标准值
依电测井深，方位的资料为计算依据，如全角变化率连续三个测点超过上述标准，为不合格。
2）井底最大水平位移允许标准
参数井：按设计要求施工
参数井、详探井、评价井、注水井、生产井、调整井等均按下列标准要求。如有特殊要求，可在钻井设计中提出。计算水平位移依设计中年最后一个目的层段的顶部深度为准。以便在施工中采取预控措施。
表7-
3）定向井、丛式井：
定向井：井斜、方位按设计施工，测量方法依单点测斜仪、多点测斜仪或随钻测量仪取得的数据为准。完井后所钻目的层的井底位置与设计地下井位偏移（即靶区半径）要符合下
列标准，如有特殊要求在设计井中提出。
丛式井：按设计和定向井规定执行。
4）井径扩大率：它是实现井下安全，保证测井顺利、资料解释可靠的重要因素，也是检验井眼质量的标准之一，要在钻井液性能操作等方面采取措施，努力减少井径扩大率。（三）井斜的控制方法
1．刚性满眼钻具
满眼钻井法，又叫刚性配合法，是各石油矿场广泛采用的快速钻直井的重要措施。
钻具下部的钻铤在钻压作用下会产生弯曲，使钻具在井内不居中，导致井斜产生。通过钻铤弯曲处加上稳定器（用硬质合金块焊成）增加受压部分刚度，使钻具居于井眼中心，防止井斜，此即满眼钻井原理。至于具体做法一般采用大直径钻铤、方钻铤，在计算好的位置配两个以上与钻头尺寸相近的稳定器。
满眼钻具组合的使用要注意以下问题：
1．在已经发生井斜的井内使用满眼钻具组合并不能减小井斜角，只能做到使井斜角的变化（增斜或降斜）很小或不变化。所以满眼钻具组合的主要功能是控制井眼曲率，而不能控制井斜角的大小。
2．使用满眼钻具组合的关键在于一个“满”字，即扶正器与井眼的间隙对满眼钻具组合的性能影响非常显著。在使用中应使间隙尽可能小。设计间隙一般为
0.8~1.6h s d d d m m ?=-=。在使用中，因扶正器的磨损，间隙将增大。当间隙d ?达到
或超过两倍的设计值时，应及时更换或修复扶正器。
3．保持满的另一个关键在于井径不能扩大。这要求有好的钻井液护壁技术。但即使钻井液护壁技术不好，井径的扩大总要经过一定的时间才会发生。只要抢在井径扩大以前钻出新的井眼，则仍可保持“满”的效果。这就要求加快钻速。我国现场技术人员将此概念总结为“以快保满，以满保直”。
4．在钻进软硬交错，或倾角较大的地层时，要注意适当减小钻压，并要勤划眼，以便消除可能出现的“狗腿”。
2．塔式钻具
在钻柱下部使用几段变径的钻铤，紧靠钻头处的钻铤直径最大，往上直径逐渐递减，其形如塔，故其名为塔式钻具。这种钻具的特点是下部钻具的重量大，刚度大，重心低，井眼间隙小，一方面能产生较大的钟摆力来防止井斜。另一方面是稳定性好，有利钻头的平稳工作。
在现场实际操作中，往往采用轻压吊打，慢打的方法，也能够防止井斜。 3．纠斜钻具（即钟摆钻具）
钟摆钻具的工作原理类似于钟摆摆过一定角度时，在钟摆上会产生一个向回摆的力，称作钟摆力。显然钟摆摆过的角度越大，钟摆力就越大。如果在钻柱的下部适当位置加一个扶正器，该扶正器支撑在井壁上，让下部钻柱悬空，则该扶正器以下的钻柱就好像一个钟摆，也要产生一个钟摆力。此钟摆力的作用是使钻头切削井壁下侧，从而使新钻的井眼不断降斜。
当井斜角一定时，增大减斜力的主要方法是增大切点以下的钻具重量。这有两个途径：一是使用大尺寸和加重钻铤，其作用是不易弯曲，切点位置高，切点到井底距离较长，钻柱重量大，能增大减斜力。其二是在切点略高一些的位置安装一个稳定器，以提高切点位置，增加切点以下钻柱的重力且稳定器对下部钻具还能起到稳定扶正作用，但是钟摆钻具在直井
内无防斜作用，因为井斜角为零，钟摆力也为零，所以宜于满眼钻具联合使用。
（1）光钻铤钟摆钻具
光钻铤即钻铤加钻头。光钻铤钟摆钻具是最简单的钟摆钻具。适于纠斜而不适于防斜。
（2）单稳定器钟摆钻具
在钻头上适当高度处安放一稳定器作为支点，可增加有效钟摆长度。
（4）多稳定器钟摆钻具组合
即在单稳定器钟摆组合支点之上间隔一定长度，安放一支或多支稳定器。
钟摆钻具组合的使用
1）钟摆钻具组合的钟摆力随井斜角的大小而变化。井斜角大的则钟摆力大，井斜角等于零，则钟摆力也等于零。所以钟摆钻具组合多数用于对井斜角已经较大的进行纠斜。
2）钟摆钻具组合的性能对钻压特别敏感。钻压越大，则增斜力增大，钟摆力减小。钻压再增大，还会将扶正器以下的钻柱压弯，甚至出现新的接触点，从而完全失去钟摆组合的作用。所以钟摆钻具组合在使用中必须严格控制钻压。
3）在井尚未斜或井斜角很小时，要想继续钻进而保持不斜，只能减小钻压进行“吊打”。由于吊打钻速很慢，所以这时多使用满眼钻具组合，仅在对轨迹要求特别严的直井（段）中，才使用钟摆钻具组合进行“吊打”。
4）扶正器与井眼间的间隙对钟摆钻具组合性能的影响特别明显，当扶正器直径因磨损而减小时应及时更换或修复。
5）使用多扶正器的钟摆钻具组合，需要进行比较复杂的设计和计算。
补充陈平P2884）
4．垂直钻井闭环导向系统
Bakere Hughes INTEQ 的V erti Trak闭环导向系统是一种主动防斜的钻井装置。其内部的钻井液脉冲发送器发送倾角和工具状态的信息到地地表，能够实现双向通讯。该系统中把导向单元、高性能液马达和近钻头MWD倾角传感器（能够i感知0.1倾角变化）结合在一起。根据测量得到的数据，利用内部微处理器计算克服井斜所需要的力并控制液压管线传送压力给三个膨胀式导向块，使井眼重新返回到垂直状态。该系统能减少井眼扭曲及消除狗腿和台阶，钻出更加规矩的垂直井眼。V erti Trak闭环钻井系统有助于在挑战性钻井环境下钻真垂直井，例如深水岩层段、断层和与造山作用有关的恶劣地层。在保证优化钻井参数的同时，能够获得高质量的直井眼，通过提高钻速降低钻井总成本，
Schlumberger 公司研制的PowerV系统属于全自动旋转导向垂直钻进仪器。钻进时PowerV
钻孔钻进工艺技术研究 一、巨厚层松散层的钻进工艺 （一）研究现状： 在巨厚松散层中进行取芯钻探是煤田钻探生产的一大难题，往往要耗费大量的人力和物力，钻探技术经济指标也因此而受到严重影响。通常的钻进工艺包括采用泥浆护壁的裸眼钻进和采用套管护孔钻进。采用泥浆护壁的裸眼钻进方法虽然工艺简单，但若泥浆的性能和类型不合适，则易引起钻孔缩径或塌孔等现象，导致夹钻、埋钻等孔内事故的发生；或者造成岔孔，导致找不到老孔的情况发生，严重时可造成整个钻孔报废。而当松散层下部或基岩中发生严重漏失、提钻后没有及时灌孔时，孔内静水位的突然降低，造成孔壁静水压力减少，导致孔壁坍塌，埋钻事故的发生。 （二）双层套管隔离巨厚松散层钻进方法 在巨厚松散层中钻进时采用套管护孔一方面可以确保孔内安全钻进，避免坍塌等复杂情况，实现快速钻进；另一方面，由于套管消除了冲洗液壁的冲刷作用、升降钻具时的压力激动、以及钻具壁的敲打等几方面的不利因素，扩大了钻进规程的选择范围，为高效钻进下部基岩创造有利条件。 1、设计及施工中影响套管安全的因素 套管在复杂地层中作用是隔离不稳定层，对其起保护作用。由于这时套管充当着新的孔壁，对钻具起导向作用，因此，套管既要承受钻具旋转时的碰撞敲击等破坏作用，又要遭受孔壁膨胀缩径和坍塌而导致起拔困难的危险。为保证套管的安全，必须尽最大努力消除可能的隐患。设计及施工中影响套管安全的因素有钻孔结构设计、钻进规程、冲洗液性能、冲洗液的漏失和水侵；还有因钻孔弯曲或超径等原因造成套管不能在孔内保持正直，均可导致套管内壁严重磨蚀，甚至导致钻进过程下部套管断裂脱落等事故。 2、套管隔离液 基于上述分析，作者等人根据活度平衡原理研制出了一种特别的油包水乳状液体，将其放置在套管与孔壁问的环孔内。该液体既能防止套管腐蚀，平衡地层的压力，又能降低套管与孔壁之间的摩擦，并保持套管安放期间孔壁的稳定。
生命是永恒不断的创造，因为在它内部蕴含着过剩的精力，它不断流溢，越出时间和空间的界限，它不停地追求，以形形色色的自我表现的形式表现出来。 －－泰戈尔 岩芯钻探不同钻进工艺技术经济 摘要：我总队在黑龙江省林口县大盘道大理岩矿区，进行的岩心钻探中，根据该矿区地质地层情况，岩性和岩石硬度，岩石的研磨性及完整程度，采用了多种岩芯钻探工艺，取得了不同的技术经济效果。通过对该矿区岩芯钻探不同的钻进工艺进行技术经济分析，为今后在不同的矿种进行岩芯钻探，达到最佳技术经济效果，提高岩芯钻探效率，降低岩芯钻探成本，提高经济效益，可供借鉴。 关键词：岩芯钻探工艺；岩芯钻探效率；质量和成本；技术经济分析 一、黑龙江省林口县大盘道大理岩矿区地质概况 矿区地层 该矿区出露下元古界麻山群西麻山组及柳毛组和第四纪（Q4）松散堆积物。在下元古界麻山群西麻山组[Ptix]的主要岩性有：灰黑色云母片岩；红柱云英片岩及二云石英片岩等。在柳毛组[Ptilm]主要岩性有：下部为透闪白云石大理岩和绢云石英片岩层等；中部为大理岩层等；上部为绢云石英片岩，大理岩层等。新生界第四系（Q4）全新统广布于矿区。残坡积层和冲积层，广布于本区。有腐植土，褐色亚粘土，砂砾石，大理岩和绢云石英片岩碎石组成。 矿区常见的岩石类型 大理岩和硅质大理岩；透闪白云大理岩；石英含量占5%---20%。岩石硬度为可钻性Ⅴ级～Ⅶ级；中等研磨性。绢云石英片岩；石墨片岩；石英含量占30%---70%。岩石硬度为可钻性Ⅷ级～Ⅹ级；强研磨性。云母石英片岩；花冈伟晶岩等；石英含量占70%以上。岩石硬度为可钻性Ⅸ级～Ⅹ级；强研磨性。 二、岩芯钻探钻进工艺的选择 根据黑龙江省林口县大盘道大理岩矿区各类岩石的特性，在四年的岩芯钻探施工期内，逐步采用了五种钻进工艺；基本满足了该矿区地质对岩芯钻探的技术要求，取得了良好的技术经济效果。有的钻孔覆盖层较厚，约52.91米，有的钻孔地层岩石岩性变化频繁，软、硬互层。岩石硬度变化大，在Ⅲ级～Ⅹ级之间。有的钻孔地层花岗岩脉侵入，造成大理岩矿体支离破碎，岩石的完整度差；给岩心钻探施工增加了难度。因此，针对上述地层地质条件，先后选择的钻进工艺有：∮75毫米～∮150毫米大口径硬质合金钻进工艺；∮56毫米小口径金刚石钻进工艺；TK—54型金刚石液动冲击回转钻进工艺；S59毫米绳索取芯钻进工艺；TK60S绳索取芯液动冲击回转钻进工艺。 三、各种钻进工艺的性能及适用范围 ∮75毫米～∮150毫米大口径硬质合金钻进工艺。这种钻进工艺适用于Ⅰ～Ⅵ级、部分Ⅶ级软—中硬，弱研磨性地层；第四纪(Q4)覆盖层。 ∮56毫米小口径金刚石钻进工艺。这种钻进工艺适用于Ⅳ～Ⅻ级中硬—坚硬，弱到中研磨性地层。其特点是：对于岩石硬度，适用范围广；在较完整地层，岩矿芯采取率高（90%以上），岩矿芯完整程度好。相对于大口径硬质合金钻进工艺，钻孔直径较小，有利于钻进效率提高和钻孔壁的稳定。 TK—54型小口径金刚石液动冲击回转钻进工艺。这种钻进工艺适用于Ⅶ～Ⅻ级硬—坚硬，弱到强研磨性地层。其特点是：对于硬度大、强研磨性地层，相对于56毫米小口径金
温南七井施工工艺及泥浆技术总结
温南七井施工简况及泥浆技术总 结 董金虎 技术服务中心 2000/12/30
温南七井施工简况及泥浆技术总结 一、温南七井施工简况 温南七井是我公司今年完成的第二口双靶点大斜度定向井，该井设计井眼轨迹复杂，属典型的“S”型井眼（强增-稳-强降），该井轨迹控制难度大、技术含量较高、难度、风险较大。该井实钻最大井斜34.40°/2366m，完钻斜深2786.27米（井斜18.5°、方位182°），对应垂深2667.39米，井底水平位移493.86米，整个轨迹方位变化不大。 该井于11月28日开始有线随钻定向，造斜点井深1745.57米，井斜1°，方位155°，定向前混溶解沥青4吨。 定向前泥浆性能为：D 1.14、FV 27、4/0.5、2/4、PV 15、YP 5 、PH 7.5 、含砂0.2%。 定向过程主要问题是：1764.57-1878.43米井段因泥浆坂含、固相过低造成钻具多次一米左右放不到底，当时化验坂含52、固相6%。 针对泥浆结构弱、悬浮携带能力差的问题，主要采取的措施： Ⅰ、停用离心机。 Ⅱ、分三次加膨润土2.5吨、补加溶解沥青4吨，调整泥浆性能为：D 1.18、FV 35、4/0.5、2/5、PV 18、YP9 、PH 7.5 、含砂0.3%。 1
12月2日有线随钻定向完，定完井深1883.57米，井斜29.1°、方位169.1°，增斜率20.36°/100m。 12月3日下PZ8-2 PDC钻头，采用“0-短-1”稳斜钻具、钻压30-50KN稳斜钻进至2251.72米，井斜32°、方位169°，井斜微增。 2200米以前井下正常，钻具摩阻在4-8吨之间，其中2060.37米短起10个立柱，拉井壁，钻具摩阻平均6吨。 2170米转化泥浆，加GXL-I1t、SPNH 2t、PSC 2t 、QCX-I 6t、无荧光润滑剂1t，密度由1.22提至1.26。 转化泥浆后性能：D 1.26、FV 55、3/0.5、2/5、PV 19、YP10、PH 8.5 、含砂0.2%，取样化验坂含64、固相7%、含油3%。 钻至2251.72米钻具摩阻逐渐加大：开泵上提15吨、停泵20吨，决定短拉20个立柱，其中第5、6号立柱遇阻较大，下钻有四个单根遇阻划眼，划至井底循环处理泥浆，混原油10方、乳化剂160Kg，观察摩阻，平均12吨、最高15吨。因泥浆转化和混油造成粘度升至74、流动性较差，PSC碱液降粘至38秒。 12月6日减钻压20-30KN，钻至2327.72米，短拉5个立柱，摩阻12吨左右，井下基本正常。12月7日钻至2372.17米，2366米测井斜34.40°、方位171°。 因减钻压降斜失败加之井下摩阻加大（开泵钻具上提摩阻15-18吨、停泵摩阻20-25吨），决定起钻。12月8日用牙轮钻头（钻具结构 2
第一章 1、岩石性质包括哪几类？试分别说明 （1）岩石的强度：岩石在载荷作用下抵抗破坏的能力 （2）岩石的硬度：岩石抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力 （3）岩石的弹性和塑性：外力作用于岩石时，岩石发生变形，若撤除外力后岩石的外形和尺寸完全恢复原状，则这种变形成为弹性变形；若撤除外力后岩石的外形和尺寸不能完全恢复原状而产生残留变形，则称为塑性变形。 （4）岩石的研磨性：岩石磨损钻头的能力。 2、试分析说明岩石的强度和硬度的关系岩石硬度是岩石表面的局部对另一物体压入时的阻力，而岩石硬度是岩石整体破碎时的阻力，因此不能把岩石的单轴抗压强度作为岩石硬度的指标。根据理论分析，岩石抗压入硬度为单轴抗压强度的（1+2 n）倍。实验表明，岩石压入硬度与单轴抗压强度之比大约在5~20倍之间 3、何谓岩石的研磨性？影响岩石研磨性的因素有哪些？岩石磨损钻头的能力称为岩石的研磨性影响岩石研磨性的因素有摩擦力、滑动速度和摩擦时间。 4、何谓岩石的可钻性？划分岩石的可钻性有何意义？岩石的可钻性是表示钻进过程中岩石破碎的难易程度意义：它是决定钻进效率的基本因素。岩石可钻性及按岩石可钻性分级对钻探实际生产来说非常重要。它是合理选择钻进方法、钻头类型和结构、钻进规程参数的依据，也是制定钻探生产定额和编制钻探生产计划的依据。 5、试列出确定岩石可钻性的几种方法，并评述其优缺点 （1 ）金刚石钻进岩石可钻性分级法 （2）按岩石研磨硬度和抗剪强度分级 （3 ）按联合指标分级 （4）微钻速度法 （5）碎岩比功法 第二章 6、碎岩工具与岩石相互作用的主要方法有几种？硬质合金钻进、冲击回转钻进、牙轮钻进分属哪类？（1 ）切削—剪切型 （2）冲击型 （3）冲击—剪切型 7、岩石在外载作用下的破碎变形方式有几种？ （1 ）岩石的表面研磨（表面破碎） （2）疲劳破碎 （3 ）体积破碎 第九章 8、简述硬质合金切削具在塑性和脆性岩石中的碎岩过程 (一)塑性岩石的碎岩情况 1、切入岩石的过程在切削具和岩石接触面的压强达到或超过岩石的压入硬度时，在轴向力作用下，由于
定向斜孔钻进工艺技术研究 发表时间：2010-03-10T15:51:58.810Z 来源：《中小企业管理与科技》2010年2月上旬刊供稿作者：王长江 [导读] 罗圆井田的定向斜孔采用直孔段－定向增斜段－稳斜段的孔身结构，其中增斜段和稳斜段施工是本次课题研究的重点和难点 王长江（安徽省煤田地质局第一勘探队） 摘要：本文结合在罗圆井田的定向斜孔勘查钻探施工，介绍施工设备、钻具组合、钻孔结构、钻进技术参数等，确保罗圆井田钻探施工钻孔达到各阶段质量标准要求。 关键词：定向斜孔工艺技术增斜 1 概述 罗圆井田的定向斜孔采用直孔段－定向增斜段－稳斜段的孔身结构，其中增斜段和稳斜段施工是本次课题研究的重点和难点。定向增斜（造斜）施工的基本要求是使钻孔向预定方向（顶角，方位）钻进。为达到此目的，首先要有一个合理的轨迹，在钻进过程中则要解决有效的造斜和正确控制钻孔方位这两个基本技术问题。 2 造斜设备与机具 造斜时使用DST随钻检测系统，钻进时由放置在Ф105mm无磁钻铤内的DST－25型随钻测斜仪测出钻孔顶角方位角及螺杆钻工具面向角，通过电缆传递给地面DST系统计算机处理后显示于监视屏及司钻显示仪随时监测调整。 造斜钻进时使用5LZ95螺杆钻，它是一种容积式井底马达（PDM）由旁通阀总成马达总成万向轴总成等部件组成。工作时，高压钻井由Ф73mm钻杆内进入螺杆钻后，液体的压力使钻具中心的转子旋转，从而把回转扭矩和钻压传递给钻头，达到钻井的目的。5LZ95×7.0型单弯螺杆钻，外径Ф95mm适用孔径Ф118-152mm，流量范围7－12L/S，M马达压降3.2Mpa钻头转速90－195r/min工作扭矩1100N.M，输出功率10.4－22.5KW，钻压25KN，常用弯角0.75，1，1.25，1.5等几种，如表1所示，造斜强度0.18－0.56/M，造斜效果较好。 3 钻具组合 3.1 一开：Ф110mm矛式钻头（Ф110mm肋骨钻头+Ф89mm岩芯管）+Ф68mm钻铤+Ф50mm钻杆，钻至可下套管的完整基岩; 3.2 扩孔：Ф190mm牙轮钻头+Ф121mm钻铤+68mm钻铤+Ф50mm钻杆； 3.3 二开：Ф94mm钻头+Ф89mm岩芯管（取煤管）+Ф68mm钻铤+Ф50mm钻杆钻至造斜起始深度，换Ф118mm扩孔器扩孔； 3.4 定向造斜段：Ф118mm金刚石复合片钻头+5LZ95单弯螺杆钻具+定向接头+105mm无磁钻铤+73mm石油钻杆+主动钻杆+随钻专用水龙头； 3.5 斜孔钻进段:Ф94mm钻头+Ф89mm厚壁岩芯管（取煤管）+Ф68mm钻铤+Ф50mm钻杆。 4 定向造斜钻进技术 4.1 顶角和方位的控制在设计目的明确，孔内情况清楚的前提下，控制钻孔方位和顶角都是依靠造斜钻具实现的，两者既联系密切又相互制约。只有按预定的方位增﹙降﹚斜造斜才是最有效的；调整方位则会影响造斜率。具有一定造斜能力的造斜钻具，其改变顶角和方位的大小及两者之间的分配关系，是通过调整斜向器的装置角即螺杆钻的工具面向角来实现的，它包括顶角的单独控制顶角与方位角的同时控制。因此，正确的安装和及时调整工具面向角是保证有效的造斜和控制方位的关键问题。 4.1.1 定向方法为了对斜向器装置到预定的方位上，在钻进前准确测定斜向器在孔底的实际方位与预定装置方位的偏差，并进行校正，叫做定向。 一般的定向方法有井下定向和地面定向两种。本次造斜施工井下仪器定向。钻具下至孔底后，将有线随钻测斜仪下放至螺杆钻上部的定向接头内，当测斜仪底部引流鞋的缺口进入定向键并定位后，即可在监视屏上读取钻孔的顶角方位角和工具面向角，与设计的工具面向角对比调整后，打压，开泵进行造斜钻进。 4.1.2 造斜钻进定向造斜钻进时利用斜向器和相应的钻具组合在井眼中产生的弹性力矩，给钻头造成一个垂直起轴线的连续作用的侧向力，使钻头侧向切削岩石，从而实现造斜钻进。本次施工造斜使用的斜向器是安装在螺杆钻下部的弯外管，角度为0.75°，1°，1.25°，1.5°等四种，。相应的钻具组合为Ф118mm钻头+Ф95mm5LZ95型单弯螺杆钻+定向接头+Ф105mm无磁钻铤+Ф73mm石油钻杆+主动钻杆+随钻专用水龙头，能达到预定的造斜施工目的。 造斜钻进是使钻孔在人工控制下向预计的方位和顶角钻进。斜孔段应尽量保持均匀的造斜率，避免急弯，以利于稳斜钻进和减少复杂情况。造斜率一般控制造0.2－0.3°／m较为合适，能顺利的进行造斜钻进稳斜钻进测井等作业，即使出现孔内事故也较容易处理。 造斜钻进时，调整好工具面后，缓慢的下放钻具至孔底，使用不同的造斜钻进工艺，罗圆井田造斜钻进采用的钻进参数选择如表2所示。 钻进时，工具面和钻压一般要同时达到，根据钻进速度和底层，以工具面控制为主，反扭矩是螺杆钻带动钻头旋转式生产的反作用力，反扭矩的存在会影响定向精度，因此在定向作业时要考虑反扭矩的影响。调整工具面和反扭矩就整钻压。当岩石较硬需要增加钻压时，增大反扭矩即可；反之，即为减小钻压。 采用以上的造斜钻进参数取得了较高的钻进效率和造斜效果，据不完全统计：泥岩一般为4-m/h；砂岩中一般为3-4m/h；石英砂岩只钻进一次，效率只达到0.3-0.5m/h；今后我们将会在硬岩造斜的造斜钻进参数和钻头选型等方面加强研究并加以应用。 钻完一个单根时，一般要认真划眼2-3次，以消除因钻进速度快孔壁不规则而形成的台阶凸凹不平等影响钻进的因素。划眼后将有线随钻测斜仪提出定向键，提升至主动钻杆内，卸开主动钻杆即可加73mm石油钻杆单根，接上主动钻杆，下放仪器定向。重复以上程序直至完成造斜施工。 4.2 斜孔取芯钻进技术到底斜孔取芯钻进与直孔取芯钻进的不同在于：斜孔取芯钻进既要取芯，满足地质要求，又要保持钻孔轨迹达到定向斜孔设计目的；钻进时，钻具处于孔壁下沿，钻具与孔壁不间断的摩擦，造成钻具磨损增大；钻孔在较短的距离内形成很大的斜度，同时又有方位的变化，在弯曲应力作用下，钻具易折断；在钻孔弯曲的影响下，钻机回钻载荷增大，提升钻具困难，长时间的大负荷运转易损坏钻机传动系统；因孔斜形成的重力分力作用下，钻压到达不了钻头见煤反应不明显，煤芯采取率也不容易保证，在易坍塌掉块的破碎地层中，易发生掉块卡埋钻等孔内事故。 4.2.1 钻具级配采用的钻具级配与普通钻具相同，但为了降低孔壁拉槽的危险，减少钻具磨损，减少起下钻次数，使用了Ф89mm钻铤
秋风清，秋月明,落叶聚还散,寒鸦栖复惊。 岩芯钻探不同钻进工艺技术经济 摘要：我总队在黑龙江省林口县大盘道大理岩矿区，进行的岩心钻探中，根据该矿区地质地层情况，岩性和岩石硬度，岩石的研磨性及完整程度，采用了多种岩芯钻探工艺，取得了不同的技术经济效果。通过对该矿区岩芯钻探不同的钻进工艺进行技术经济分析，为今后在不同的矿种进行岩芯钻探，达到最佳技术经济效果，提高岩芯钻探效率，降低岩芯钻探成本，提高经济效益，可供借鉴。 关键词：岩芯钻探工艺；岩芯钻探效率；质量和成本；技术经济分析 一、黑龙江省林口县大盘道大理岩矿区地质概况 矿区地层 该矿区出露下元古界麻山群西麻山组及柳毛组和第四纪（Q4）松散堆积物。在下元古界麻山群西麻山组[Ptix]的主要岩性有：灰黑色云母片岩；红柱云英片岩及二云石英片岩等。在柳毛组[Ptilm]主要岩性有：下部为透闪白云石大理岩和绢云石英片岩层等；中部为大理岩层等；上部为绢云石英片岩，大理岩层等。新生界第四系（Q4）全新统广布于矿区。残坡积层和冲积层，广布于本区。有腐植土，褐色亚粘土，砂砾石，大理岩和绢云石英片岩碎石组成。 矿区常见的岩石类型 大理岩和硅质大理岩；透闪白云大理岩；石英含量占5%---20%。岩石硬度为可钻性Ⅴ级～Ⅶ级；中等研磨性。绢云石英片岩；石墨片岩；石英含量占30%---70%。岩石硬度为可钻性Ⅷ级～Ⅹ级；强研磨性。云母石英片岩；花冈伟晶岩等；石英含量占70%以上。岩石硬度为可钻性Ⅸ级～Ⅹ级；强研磨性。 二、岩芯钻探钻进工艺的选择 根据黑龙江省林口县大盘道大理岩矿区各类岩石的特性，在四年的岩芯钻探施工期内，逐步采用了五种钻进工艺；基本满足了该矿区地质对岩芯钻探的技术要求，取得了良好的技术经济效果。有的钻孔覆盖层较厚，约米，有的钻孔地层岩石岩性变化频繁，软、硬互层。岩石硬度变化大，在Ⅲ级～Ⅹ级之间。有的钻孔地层花岗岩脉侵入，造成大理岩矿体支离破碎，岩石的完整度差；给岩心钻探施工增加了难度。因此，针对上述地层地质条件，先后选择的钻进工艺有：∮75毫米～∮150毫米大口径硬质合金钻进工艺；∮56毫米小口径金刚石钻进工艺；TK—54型金刚石液动冲击回转钻进工艺；S59毫米绳索取芯钻进工艺；TK60S 绳索取芯液动冲击回转钻进工艺。 三、各种钻进工艺的性能及适用范围 ∮75毫米～∮150毫米大口径硬质合金钻进工艺。这种钻进工艺适用于Ⅰ～Ⅵ级、部分Ⅶ级软—中硬，弱研磨性地层；第四纪(Q4)覆盖层。 ∮56毫米小口径金刚石钻进工艺。这种钻进工艺适用于Ⅳ～Ⅻ级中硬—坚硬，弱到中研磨性地层。其特点是：对于岩石硬度，适用范围广；在较完整地层，岩矿芯采取率高（90%以上），岩矿芯完整程度好。相对于大口径硬质合金钻进工艺，钻孔直径较小，有利于钻进效率提高和钻孔壁的稳定。 TK—54型小口径金刚石液动冲击回转钻进工艺。这种钻进工艺适用于Ⅶ～Ⅻ级硬—坚硬，弱到强研磨性地层。其特点是：对于硬度大、强研磨性地层，相对于56毫米小口径金刚石钻进工艺，钻进效率高。是克服坚硬“打滑”岩层的一种有效的钻进工艺。同时又克服了钻进较破碎岩层的岩芯堵塞。提高了纯钻进和回次进尺时间。提高了纯钻率和钻进效率，
侧钻工艺技术 严玉中 井下作业公司工程科
侧钻工艺技术 一、侧钻工艺一般流程图 搬家、安装——起原井管柱——通井、洗井——挤灰封堵原射孔井段（或打底灰）——试压——下导斜器打压座封——下铣锥开、修窗口——裸眼钻进（先用转盘钻进20~30米，然后是随钻即下螺杆定向钻进到设计要求的井斜与方位，最后用转盘稳斜钻进到完井深度）——完井电测——下尾管、固井——钻灰塞、测声放——通井、全井试压——甩钻搬家。 侧钻井井身结构示意图如下： 二、侧钻施工所需设备及工具： 1、主车：XJ450修井机装机功率为354KW，最大钩载100吨，一般用做修井，也可用于1500米以内的侧钻井施工。XJ550修井机装
机功率为429KW，一般用于2000米以内的侧钻井施工。XJ650修井机装机功率为485KW，可用于2000多米的侧钻井施工。XJ750修井机装机功率为544KW，属于钻机系例，可用于2200米的钻井施工和2000多米的侧钻井施工。各修井机的主要技术参数详见附表。 2、循环系统：F500或F800泥浆泵及190柴油机；总容积为60~80方泥浆循环罐一套三个（一般分别称为循环罐、贮备罐及加重罐），最低配置有震动筛，除砂器，除泥器、离心机等四级泥浆净化装置，对于有气层的井要配置除气器。另外灌上需要配有泥浆报警器，和泥浆加重漏斗。同时配有8方配液罐一个，1方泥浆处理剂罐1个。 3、钻具：Ф73正扣钻杆，Ф105无磁钻铤或无磁钻杆1根，加重钻杆或承压钻杆10根（一般对深井小井眼侧钻不用钻铤而用加重钻杆来实现加压）。 4、定向工具：有线随钻车一台，1~1.75的弯螺杆2根。 5、其它设备及工具：液压双闸板防喷器一套，节流压井管汇一套，200KW发电机一台，值班房及橱房，生活水罐及其它作业用具等。 6、陆地搬家车辆及费用：815拖车3台拉钻杆及泥浆泵、主车跑道等，卡车14台拉泥浆罐、钻台及板房等，25吨吊车2台，近距离搬家费用约在1~2万元左右。 三、套管开窗侧钻技术 常用的套管开窗技术有两种：磨铣开窗和锻铣开窗侧钻。目前常用的方法是磨铣开窗侧钻。
定向井工艺技术管理指导 1 目的 为了规范定向井工艺技术管理，能够在关键井施工过程中,每一个环节达到可能安全、可控状态，有足够的调节空间，根据以往出现的问题，特制定本工艺指导。 2 本指导规定了定向井工艺技术管理的职责、内容和要求，适用于定向井、水平井工艺技术的管理，本工艺指导并不全面，只是对于定向容易疏忽的步骤做出警示。 3 工艺技术管理指导内容 一钻前准备与技术交底 A施工前准备： 施工设计（在接到钻井设计与地质设计的情况下还应该考虑的问题） 基本数据录取： 1一开井，井口坐标及修正后的井口坐标，老井眼侧钻井井口坐标及陀螺数据测量；海拔高度及复测海拔；靶点海拔跟进修正；靶点数据，补心高度的加入。 2根据钻井设计，录取的修正后的基本数据，重新对设计井身轨迹做剖面设计，校正井深、井斜、方位、垂深、南北、东西、位移、狗腿度、造斜率等与设计的差值，做到正确无误。 3做好新的施工设计预案，直井段测斜完，根据位移重新做轨迹设计，位移较大，方位偏差大的井，钻进中，及时调整方位到设计方位，控制好造斜率；修正好的设计轨迹要上报，认证。 4 做好临井防碰设计，实钻预案；中途设计更改，要有书面认证，签字。 B技术交底 1)常规井由项目部安排施工组工程负责人和仪器负责人按照“井施工方案”进行现场技术交底； 2)重点井由工程部联合项目部会同监督与施工组工程负责人和仪器负责人按照“井施工方案”进行现场技术交底；
3)特殊工艺井由技术总监组织按照“井施工方案”进行现场技术交底； 4)技术交底的内容应包括： a)定向井设计内容，复杂情况描述，应急措施。b)根据同地区邻井资料提出井眼轨迹控制的可能出现的复杂情况；c)明确钻井队配合施工须提供的地面条件、井下环境和参数要求。d）对钻井液、钻具、设备、基本条件的标准要求。 二钻具检查与准备 A钻头选型、尺寸、新旧程度，钻铤尺寸、内外径、数量，加重钻杆尺寸，数量，螺旋扶正器备用情况，根据钻进井段，进尺情况，地层结构，岩性以及轨迹选择适合的钻头。 B螺杆钻具、生产厂家，弯壳体记号，新旧程度、弯曲度数标记、连接扣型，外径尺寸，扶正器外径，（注意，钻头尺寸与扶正器的外径尺寸，关系到造斜率的大小） C无磁钻铤或无磁承压钻杆，外径，内径，扣型，有无损坏，弯曲，端面密封，包括含磁测试。 D仪器及附件，1单流阀扣型，安全程度、数量，端面密封，2悬挂短节扣型及变扣、数量，端面密封。 E钻具使用要求: 1定向井专用钻具上、下钻台施工人员必须在现场指导井队工人操作，避免钻具损坏；2钻具连接，定向井专用钻具间的丝扣连接、定向井专用钻具与钻井钻具间的丝扣连接,施工人员必须在现场按推荐的扭矩参数上紧； 三仪器下井准备、测试 A仪器安装 1地面安装：扶正器尺寸与无磁内径相吻合，无破损；O型密封圈检查磨损情况，抗压外筒、couplin 壁厚、丝扣端磨损检测，尾椎端检测。所有扣端必须打紧，并逐一检查。脉冲器工作正常，测试。 2连接仪器角差丈量，两个人同时丈量并记录，做好正转反转笔记或图示。3仪器下井安装，上钻
跟管钻进技术在高速公路边坡锚固工程中的运用 葛洲坝集团五公司彭元平 摘要：本文简要介绍了边坡锚索施工的工艺流程，并重点阐述了潜孔锤跟管钻进技术在锚索钻孔过程中遇到复杂易坍塌地层的运用。 关键：潜孔锤、跟管、锚索、锚固工程 潜孔锤跟管钻进技术是采用潜孔锤与跟管钻具同步进行钻进，在钻进同时把套管下到稳定地层，隔住地层中破碎、坍塌地段，有利用锚索制安、灌浆等技术方法，这是一种适用于复杂易坍塌地层行之有效的施工工法。 本文就我司在元磨高速公路第13合同段中边坡滑坡治理，对该工艺方法进行阐述。 一、工程概况 元江至磨黑高速公路第十三合同段K311+780~K312+014路段，位于阿墨江支流清水河左侧，处于构造剥蚀中山地貌区，切割深度大于500米。滑坡区地表覆盖第四系地层，下伏为侏罗系地层，第四系又可划分出人工弃填土地、滑坡堆积、残坡积等成因类型，具体描述如下： 1、填土：分布于公路、便道下边坡和临时建筑物周围，岩性为碎石、块石，其间为角砾、砂、粘土充填，松散，厚1~10m。 2、滑坡堆积：主要由含角砾亚粘土和强～弱风化泥岩、砂岩组成，局部有粘土地、碎石，厚7~35m。 3、残积层：分布于滑坡外围坡面，主要为灰紫、黄褐色含角砾亚粘土地，局部含砾石，厚1~11m。 4、侏罗系上统坝注路组：伏于第四系土层之下，岩性主要为紫红、紫灰色泥岩夹砂岩，节理裂隙发育，风化强烈。 对于该滑坡体，设计采取削坡减载、抗滑支挡、护坡锚固和排水等综合治理，其中预应力锚索孔深23~55m，设计抗拔力为875、1125KN。 二、锚索施工工艺及技术措施 (一) 施工工艺流程
定孔位 ↓ 搭建施工平台 ↓ 钻孔 ↓ 锚索制安 ↓ 灌浆 ↓ 施工地梁及张拉台 ↓ 张拉锁定 ↓ 封锚 (二) 技术要点 各工序的施工工艺、技术要求如下： 1、搭建施工平台 按照设计要求的锚索间距并结合钻机起塔高度搭建平台。搭建管材采用Φ48钢管，用筘件相互连接，最后在平台上并排放置厚度5cm的木板，这样便形成了施工平台。 施工平台在成孔或灌浆后拆除。 2、钻孔 钻孔依据地质情况不同，可选用不同作业工具。本工程采用国内先进的锚杆钻机MGJ50型钻机。该类型钻机轻便灵活，便于上下钻机，有利于施工安全。钻孔采用风动干式潜孔锤钻进施工工艺，考虑到本工程特殊地质条件：表层为第四系地层，为填土、碎石土及风化层等，若采用常规的钻进方法钻
跟管钻进技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
跟管钻进技术在高速公路边坡锚固工程中的运用 葛洲坝集团五公司彭元平 摘要：本文简要介绍了边坡锚索施工的工艺流程，并重点阐述了潜孔锤跟管钻进技术在锚索钻孔过程中遇到复杂易坍塌地层的运用。 关键：潜孔锤、跟管、锚索、锚固工程 潜孔锤跟管钻进技术是采用潜孔锤与跟管钻具同步进行钻进，在钻进同时把套管下到稳定地层，隔住地层中破碎、坍塌地段，有利用锚索制安、灌浆等技术方法，这是一种适用于复杂易坍塌地层行之有效的施工工法。 本文就我司在元磨高速公路第13合同段中边坡滑坡治理，对该工艺方法进行阐述。 一、工程概况 元江至磨黑高速公路第十三合同段K311+780~K312+014路段，位于阿墨江支流清水河左侧，处于构造剥蚀中山地貌区，切割深度大于500米。滑坡区地表覆盖第四系地层，下伏为侏罗系地层，第四系又可划分出人工弃填土地、滑坡堆积、残坡积等成因类型，具体描述如下： 1、填土：分布于公路、便道下边坡和临时建筑物周围，岩性为碎石、块石，其间为角砾、砂、粘土充填，松散，厚1~10m。 2、滑坡堆积：主要由含角砾亚粘土和强～弱风化泥岩、砂岩组成，局部有粘土地、碎石，厚7~35m。 3、残积层：分布于滑坡外围坡面，主要为灰紫、黄褐色含角砾亚粘土地，局部含砾石，厚1~11m。 4、侏罗系上统坝注路组：伏于第四系土层之下，岩性主要为紫红、紫灰色泥岩夹砂岩，节理裂隙发育，风化强烈。 对于该滑坡体，设计采取削坡减载、抗滑支挡、护坡锚固和排水等综合治理，其中预应力锚索孔深23~55m，设计抗拔力为875、1125KN。 二、锚索施工工艺及技术措施 (一) 施工工艺流程