钻孔钻进工艺研究
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钻孔灌注桩钻进施工参数探究李万全摘要目前钻孔灌注桩钻孔施工速度较慢的情况,已然成为钻孔灌注桩施工的瓶颈问题,本文对影响钻进的各参数及其共同作用进行了分析,针对在不同的地层条件下,各参数宜采用的较为合理值。
关键词钻孔灌注桩钻进速度钻进工艺参数成孔速度随着社会建设的大踏步发展,交通及建筑行业也随之迅猛发展,钻孔灌注桩以其适应性广、承载力大、抗震性能好及环境污染少等特点,越来越被高层建筑所采用。
目前,在钻孔桩钻孔、钢筋笼制作及安装、灌注混凝土等主要工序中,钻孔施工的机械化程度最高,占时也最长,是影响施工工期的重要环节之一。
据统计,在Φ1.0m以下桩施工中,钻孔时间约占成桩总时间的45%~65%,Φ1.2m桩约占55%~75%,Φ1.5m桩占70%以上。
因此,加强钻孔施工管理,提高成孔速度,是缩短成桩时间的关键。
影响钻进的参数及其选择A.泥浆参数在钻孔过程中,泥浆的主要功能是护壁、冲洗、携带钻屑等。
泥浆质量的优劣,对成孔的规整性和成孔速度都具有重要影响。
因各项参数不是独立的,而是交互作用的,所以,施工中必须视地层条件和钻进方式综合考虑,合理选择泥浆参数。
(1)密度。
泥浆护壁一个重要机理就是利用浆液压力平衡地下水压力,因此,孔内泥浆必须保持一定的密度。
与此同时密度过大,会造成泥浆泵或泥浆管堵塞和降低清孔效果,导致成孔速度降低,此外还会增加灌注混凝土的困难。
密度的控制应视地层和循环方式而定。
在反循环钻进中,一般宜选择1.02~1.05g/cm3,松散易坍塌地层以1.06~1.10g/ cm3为宜;在正循环钻进中,一般宜选择1.10~1.15g/ cm3,松散地层以1.15~1.20g/ cm3为宜。
(2)粘度。
它与泥浆内部构造及固含量相关。
粘度过小,不能有效携带岩屑,且易漏失;粘度过大,会增加钻井阻力和流动阻力,增大钻头旋转时动力消耗,降低对工作面的冲刷效果,在粘土层钻进中还易造成泥包钻头现象而影响钻孔速度。
井下水平长钻孔定向钻进装备及配套工艺技术1. 引言井下水平长钻孔定向钻进是一种在地下水平方向钻探的技术,用于地下矿山的开采和勘探。
本文将重点介绍井下水平长钻孔定向钻进所使用的装备和配套工艺技术。
2. 井下水平长钻孔定向钻进装备2.1 钻机井下水平长钻孔定向钻进所使用的钻机通常是一种特殊的地下钻机,具备以下特点:•高功率:用于克服地下的阻力,保证钻进的顺利进行;•定向控制系统:通过操控系统控制钻机的定位,保证钻孔的准确性;•快速回转系统:实现快速回转钻杆,提高钻进效率;•安全措施:具备安全系统,保证操作人员的安全。
2.2 钻杆井下水平长钻孔定向钻进所使用的钻杆具备以下特点:•高强度:用于承受地下的高压力和摩擦力;•铰接连接:钻杆通过铰接连接,方便在地下进行钻进和转向;•高导向性:钻杆具备一定的导向性能,保持钻孔的准确性;•耐磨性:钻杆表面经过特殊处理,提高耐磨性,延长使用寿命。
2.3 定向控制工具为了保证井下水平长钻孔定向钻进的准确性,通常需要使用定向控制工具。
主要有以下几种:•轴位器:用于确定钻杆的轴线,保证钻孔的定向准确;•MWD(测量井下方位)工具:通过测量钻杆的方位,确认钻孔的定向情况;•倾斜度测量工具:用于测量钻孔的倾斜度,控制钻孔的倾斜程度;•定向软件:利用计算机软件进行钻控系统的控制和钻孔数据的处理。
3. 配套工艺技术3.1 钻进工艺井下水平长钻孔定向钻进的钻进工艺主要包括以下步骤:•钻孔布置:确定钻孔的位置和方向,进行布置;•钻孔导向井段:通过定向控制工具控制钻杆的方向,控制钻孔的导向;•钻孔平整井段:通过钻进工具在地下进行钻杆的快速回转,保证钻孔的平整度;•钻孔终端井段:钻孔接近终点时,通过导向软件进行实时控制,确保钻孔的准确结束。
3.2 钻进液体井下水平长钻孔定向钻进需要使用特殊的钻进液体来降低钻进的阻力,冷却钻杆和钻头,并带走钻屑。
主要有以下几种类型的钻进液体:•基础钻进液体:包括水、泥浆等,用于正常的钻进工作;•高密度钻进液体:用于增加钻进液体的密度,提高钻杆的稳定性;•气泡钻进液体:通过注入气体产生气泡,减小摩擦阻力,提高钻进速度。
木材加工中的钻孔工艺和控制钻孔是木材加工中最重要的一项工艺之一。
钻孔的准确性直接影响到木材加工制品的质量,同时也影响着加工效率和成本。
因此,研究如何提高木材钻孔的质量和效率,对于提高木材加工技术的水平和产品的竞争力具有重要意义。
一、了解木材钻孔的基本原理钻孔是将一个颗粒切削器具尖端旋转地推入被钻孔物,以切削被钻孔物的加工方法。
木材钻孔的基本原理是:在旋转的钻头(钻头还可以是其他形状的切削器具)推进下,钻头边缘的刃口会在木材上切下一条条切削线,同时产生切屑。
钻孔时,切削刃口对木材的切削力会直接影响钻头的抵抗力。
当刃口的切削效果好时,可以减小钻头的抵抗力,并且降低木材的削孔力,保证钻头的根部不被过度拉伸,从而确保钻孔的准确性和加工性能。
二、影响木材钻孔质量的因素1. 切削刃口的刃口尖角和切削角度切削刃口的刃口尖角和切削角度会影响切削力的大小。
通常情况下,钻孔刃口的刃口尖角和切削角度越大,切削力也就越大。
因此,为了减小切削力,需要在加工钻孔前,对木材进行适当处理,聚焦钻头的刃口尖角和切削角度,减小切削力的大小。
2. 切削刃口的材质和质量钻头的切削刃口材质的选择以及其质量都会影响木材钻孔的质量和效率。
好的钻头不仅能提高钻孔的加工质量,并且能够在长时间使用后依然具有良好的切削能力。
在选择切削器具时,我们应该聚焦在选用高质量和有良好耐用性的钻头,以此降低切削力,提高加工效率和加工质量。
3. 木材的硬度和物理性质木材的硬度和物理性质对于钻孔过程中的切削力、切削效果以及加工效率都会产生很大的影响。
较硬的木材需要使用更锋利的钻头,以减小钻头在钻孔过程中的抵抗力和切削力,提高加工效率;而较软和湿度高的木材,在钻孔前需要使用特殊的工具或加工方法,使其达到较理想的加工效果。
4. 切削速度、深度和喷油方式切削速度和深度是影响钻孔质量和效率的关键因素。
切削速度和深度过快或过大,会导致切削力和钻头的磨损加剧,从而影响钻孔质量和效率。
针对地质钻探中钻进技术的探究【摘要】工程地质钻探中的钻进目的是获取地质资料和岩土层的各项物理、化学参数,来进一步确定力学参数。
本文对工程地质钻探中的钻进技术及其应用做了说明。
钻进方法有多种,根据岩土的破碎方式可分为:冲击钻进、回转钻进、冲击回转钻进以及振动钻进等。
笔者试图通过本文为从事工程钻探的朋友们提供设计和施工依据。
【关键词】工程地质;钻进技术;钻进应用工程地质钻探主要用于各种工程的勘察,如高层建筑、桥梁、水库、码头、地下铁路、跨江以及海底隧道等基础勘察。
对工程地质进行勘察,需要进行钻探取样,经过样品分析、现场工程地质测试,就可以获取建筑基础的地质资料和岩土层的各项参数,常用的有物理参数、化学参数以及力学参数等,为选择施工地点,地基处理方式、构造物类型、结构制订合理的施工方案,以及为防止各种突发地质灾害提供设计和施工的依据。
1、地质钻探技术地下钻探技术是向地质体钻孔并破碎孔底岩石的方法及钻进工艺的总和。
根据不同的钻探目的,可以采取不同的技术装备和技术工艺。
从而形成各种不同的钻探方法。
在钻进工程中,主要采用机械的方式破碎岩石。
根据外力作用的方式,可以分为冲击式钻探、回转式钻探、冲击回转式钻探、振动式钻探以及喷射式钻探等。
若按钻探切削工具的不同又可以分为:钢粒钻探、硬质合金钻探以及金刚石钻探;按所用冲洗液和循环方式可分为泥浆钻探、清水钻探、空气钻探、正循环钻探、反循环钻探等;按钻探区域不同可分为极地钻探、陆地钻探、水域钻探以及月面钻探等;按钻探目的和作用不同可分为水文地质钻探、同体矿产钻探、工程地质钻探、地热钻探、砂矿床钻探、石油天然气钻探、科学(超深孔)钻探和地表取样钻探等。
除此之外,一些效率高的钻探方法如热力法(如高频电流钻、火焰喷射钻、微波钻)、熔融法(如等离子钻、电热钻、激光钻等)、化学方法(利用化学反应破碎岩石)等,但是由于技术难度大、成本过高还未在钻探中广为应用。
1.1 冲击式钻进这是中国人发明的一种钻进方法,在1l世纪传到国外,目前在中同以及国外都还在应用。
TECHNOLOGY AND INFORMATION工业与信息化94 科学与信息化2019年11月中千米定向钻孔技术研究与应用赵强山西东庄煤业有限公司 山西 长治 046300摘 要 瓦斯治理是高瓦斯安全开采的前提,钻孔抽采瓦斯是防治煤矿瓦斯灾害的根本措施。
千米定向钻进技术能实现长钻定向钻进的精确控制,可提高钻孔瓦斯抽采效率,有效解决高瓦斯危害,减少环境污染,实际应用中存在诸多问题,总结了千米定向钻进技术的应用现状,指出千米定向钻进技术必须在适用性与抽采参数匹配的合理性,使用安全,经济效益等方面加强研究,才能充分发挥其技术优势。
关键词 定向钻进;瓦斯抽采;千米钻孔瓦斯灾害严重影响我国煤炭产量,根据抽采达标,管理到位的瓦斯综合治理技术体系,治理矿井瓦斯灾害关键是抽采瓦斯。
利用千米定向钻机在瓦斯防治的领域研究不断深入,千米定向钻进技术能实现长钻孔定向钻进,保证钻孔轨迹在煤层中有效延伸,在国内不少地区得到推广应用。
我国煤层埋藏地质条件复杂,目前利用千米定向钻机进行顺煤层钻孔施工试验的大型煤炭集团,大部分长距离试验经常收到瓦斯喷孔,堵孔等问题的制约,导致无法发挥长钻孔预抽瓦斯措施有效作用。
1 定向钻进受控机理定向钻进是利用设计要求延伸钻进目标的钻探方法。
与常规钻孔的区别是钻孔设计有特殊的轨迹,目前国内常用的定向钻机分为VLD1000系列与ZDY-6000LD ,必须研究利用地层自然弯曲规律控制钻孔轨迹[1]。
力学条件是实现定向钻进的必要条件,钻孔弯曲定向钻进必须满足力学条件,钻头与孔底接触时,孔底平面轴向破碎速度不同,使钻头中心线偏离钻孔轴线。
中心线偏离孔轴线一定角度,钻压偏离角度施加给钻头,钻头破碎孔底与孔壁。
孔底钻具组合与孔壁存在空隙,是使中心线偏离原钻孔轴线的前提。
钻头作用的方向固定,钻头歪倒方向固定。
带有弯头的螺杆马达是弯曲条件的集合,携带钻头的工具面向角是定向轨迹控制的关键。
工具面是螺杆马达弯头纵向旋转一周的圆面,工具面向角值与测量值对应,如右侧测量值为132m ,设方位角为95.5°,在150m 设计方位角为90°,必须将工具面角值调整到第四象限才能保证钻头轨迹方向。
煤矿井下定向钻孔施工工艺及技术研究【摘要】煤矿井下施工定向钻孔相对于施工常规钻孔在工艺方面更复杂,要求条件更为苛刻。
为了在煤矿井下应用好定向钻孔施工技术,提高瓦斯抽采能力和解决地质问题,文中先简要介绍了定向钻孔施工工艺原理,然后以顶板瓦斯抽采钻孔为例介绍了煤矿井下定向钻孔的设计方法及施工工艺技术,并且提出了定向钻孔推广应用时应注意的一些事项,总结了当前限制煤矿井下限制定向钻进技术推广的主要因素,最后分析了煤矿定向钻进工艺应着力改进的地方。
【关键词】定向钻进;钻孔设计;施工工艺;限制因素;改进1、定向钻孔施工的工艺原理煤矿井下定向钻进是采用水力排渣、随钻测量的一种钻孔施工工艺,是利用泥浆泵将静压水通过加压后,通过钻杆内侧供水通道送达孔底,驱动孔底螺杆马达旋转,为钻头旋转切削煤岩提供动力,水沿着钻杆与孔壁之间的间隙排除孔内钻屑。
施工过程中通过随钻测量系统实时测出孔底钻具空间姿态参数(倾角、方位角、工具面向角等),操作人员通过对比施工参数与设计参数,调整孔底钻具工具面向角,进行下一次钻进,依次按照此步骤施工直至实际钻孔轨迹沿着设计轨迹钻进至终孔。
2、定向钻孔的设计定向钻孔施工前必须预先设计好钻孔轨迹,定向钻孔轨迹的设计应考虑到以下因素:钻孔的类型,施工钻孔的个数及预计孔深、钻孔分支孔的数量、孔深及分支位置等,轨迹设计前,尽可能多的收集到能准确反映钻孔布孔平面和空间区域的地质测量资料(包括煤层顶底板等高线图、综合柱状图,采掘工程平面cad 图、局部探眼或钻孔柱状图等),分析布孔区域煤层瓦斯含量及压力、煤层顶底板岩性变化及煤厚变化情况。
下面以顶板瓦斯抽放钻孔设计为例说明如何进行定向钻孔轨迹设计:2.1钻孔方位角设计。
设计钻孔方位角时,必须先明确工作面顶底板等高线图的真方位角a,然后再确定钻孔施工的主方位角b,顶板瓦斯抽采钻孔距离回风巷平距一般为10~30m,可以设计2~5个定向主孔,开孔间距控制在0.5~1m,再确定分支钻孔的个数及开孔位置,分支钻孔开孔位置均布置在工作面收作线以内,这样可减少无效孔段的施工,钻孔设计孔深在300~600m为宜,主孔方位在进入收作线后保持平行轨道顺槽延伸,主孔方位角确定后,再设计分支孔的方位,使钻孔终孔在平面上等间距分布,平均间距5~7m。
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。
套管隔离液的具体性能如下:具有润滑性,以减少套管与孔内问的摩擦力;能抑制松散冲积层的膨胀、坍塌等不稳定现象,保持孔壁的稳定;其静液柱压力能与地层构造压力相平衡,避免坍塌的发生;防止套管腐蚀,套管的腐蚀源除来自地层的酸气及各种类型矿化地层水外,冲洗液处理剂在细菌作用下也会产生有害物质。
同时,盐水及各种钾基冲洗液体系本身就是强腐蚀介质,冲洗液在循环流动搅拌过程中所带入的氧更使腐蚀过程复杂化;由于隔离液长时间存放在孔内而不作周期性检查,所以,上述各项性能需具有长期稳定性。
(三)采用此钻进方法的意义1、采用双层套管隔离巨厚松散层,内外层套管相互起保护作用,有利于一次强力起拔套管成功和防止或减少套管丢失的优点。
2、地质勘探取芯钻进过程中采用隔离液是现阶段用于对付强水敏性复杂地层最为有效的方法。
这种隔离液能完全抑制住地层中蒙脱石的水化膨胀,并且该液体具有良好的润滑性和防止套管的腐蚀作用,其防塌效果良好。
实践证明,该种隔离液相比于目前使用的其它类型的钻进冲洗液具有一定的优越性。
3、采用双层套管隔离巨厚松散层,并在套管起拔时采用隔离液保护,可实现在巨厚松散层中顺利钻进。
相比现阶段国内采用的其他巨厚松散层钻进技术,具有一定的创新性和可行性。
二、复杂松软煤层中风压钻进工艺(一)研究现状随着矿井瓦斯治理技术的不断完善, 无保护层可采煤层采用顺煤层钻孔预抽煤层瓦斯成为主流技术, 它能确保采掘工作在无突出威胁和低瓦斯含量条件下进行, 为采掘工作创造了安全环境, 抽取瓦斯成本也相对较低。
但由于顺煤层长钻孔施工困难, 尤其对复杂松软、瓦斯压力大的突出煤层, 通常孔深达不到瓦斯治理要求, 而且孔内事故频发,钻孔施工效果难以令人满意。
鉴于此, 顺煤层钻孔施工的设备研发、工艺探索等成了煤炭行业及专家们最为关注的问题。
(二)中风压钻进工艺技术针对祁南矿32煤层煤与瓦斯突出、瓦斯压力大这一问题, 祁南矿在34下3运输巷进行了复杂松软煤层中风压钻进的试验与应用, 取得了很好的瓦斯抽放效果, 配套使用的自制的孔口除尘、瓦斯、集渣一体化装置有效解决了中风压钻进中的粉尘问题。
1、中风压钻进工艺参数中风压钻进工艺参数主要指钻压、转速和风量,三者在一定条件下相互影响,其中钻压和转速对钻孔轨迹的影响更为明显,尤其是在近水平定向钻进过程中,钻压可以保证钻头切削刃切入岩石和矿层,而且在使用稳定组合钻具时,钻压的大小还决定着靠近钻头部分钻杆弯曲强度的大小,从而影响钻孔轨迹的变化,具体分析如下:1) 在不考虑其他影响因素及转速不变的情况下,加大钻压会使水平孔的偏斜趋势加强,特别是在钻孔已出现明显弯曲的情况下,大钻压对近水平孔的影响不仅表现在倾角的变化上,而且也表现在方位角的变化上。
2) 在煤层中钻进,钻压越大,钻头钻入量就越深,切削的颗粒就越大,不容易被冲出孔外,在钻孔下方形成堆积,钻杆在堆积物的支撑作用下,迫使钻头切削煤层上侧机会更大,因而使钻孔轨迹上斜。
3) 无论是在均质还是在非均质地层内, 钻头转速的高低均对钻孔轨迹产生一定影响。
在采用低转速进行近水平钻进时, 由于重力作用, 钻头总是处于钻孔的下侧孔壁, 使下侧孔壁岩石的切削时间多于上侧孔壁, 这样就使钻孔轨迹向下偏斜。
4) 压风在钻进过程中的主要作用是冷却钻头和排除孔底煤粉,它的大小不仅影响钻进效率,而且影响钻孔轨迹的控制。
在上仰孔施工中,由于重力作用,煤屑容易被排出,对风量的要求不高;在下斜钻进时,为了使孔底干净,防止钻头底部堆积煤屑形成岩桥而使钻头上翘,风量应相对大些。
5) 要有效控制钻孔轨迹, 在合理选用钻具组合的同时, 必须注意调节钻进工艺参数, 钻压过小、钻头进尺速度较慢, 易造成钻头钻具的磨损而使钻孔发生偏斜; 如果泵量较小, 不利于携带岩粉, 堆积的岩粉易使钻孔上斜。
6) 普氏系数f 值与风量(风压)、钻进压力供给关系: 当f 值偏小时, 煤层比较松软;当 f 值偏大时, 煤层较硬, 钻进压力过小会降低钻进速度或不能钻进, 所以钻进压力需要增大。
在软煤层钻进中, 最关键的工艺参数有钻进压力、钻速、风压及风量, 只有针对不同的煤层选择合适的工艺参数, 才能保证正常钻进和孔的成形及深度。
2、钻进施工工艺采用上述方法进行钻孔施工时, 必须注重施工工艺, 控制好给风量和给进压力。
1)稳装钻机是保证较大孔径、中深钻孔实施钻进的首要条件, 可确保钻机主机的动力头、夹持器、设计钻孔孔位在整个钻进中保持在同一直线上;2)开孔的三要素为: 轻压、慢转、小风量。
开孔时可以施加外力, 保持钻杆稳固不摆动。
另外, 钻机安装的位置不宜离煤壁太远, 适当的距离可以减小钻杆的摆动和克服一定的切向力作用;3)中风压钻进时应注意观察流量计及各压力表, 显示的数据可以反映出孔内情况。
软煤不宜用大风压钻进, 风量依据孔内情况、排渣情况等及时调整。
钻进中要注意风量、风压显示有滞后性;4)软煤层施工钻机的给进压力不可太大, 要缓慢钻进(正常钻进时的系统压力一般为8MPa左右, 系统压力超过10MPa, 要立即停钻, 查找问题);5)密切注意排渣, 有问题不能加杆钻进;钻进、起拔时, 要时刻注意孔内情况并观察压力表, 千万不可冒进;6)拔钻时, 要带小风量, 慢钻起拔。
(三)其他注意事项需要注意下述问题: 钻速低, 要提钻; 钻速突降, 要提钻; 系统压力上升, 要追查原因; 孔内异响, 有可能发生孔内事故。
7) 钻进中, 时刻注意孔内异常现象, 孔口随时留设水管、喷雾8) 要注意移动空压机的高速风流, 每班施工前要检查供风管各接头是否稳固, 小心高压风冲出伤人。
三、龙永煤田绳索取心钻进工艺(一)研究现状龙永煤田地质构造复杂、岩层倾角变化大、断层破碎带多以及上部存在老窑、采空区等因素,在应用金刚石绳索取心钻进施工中,钻孔事故率高,辅助时间多,纯钻时间少,钻月效率低,同时使得在利用金刚石绳索取心钻进时,钻杆与孔壁环状间隙小,造成冲洗液循环阻力大,泵压高;上下钻具产生激动和抽吸作用亦对孔壁造成一定程度的影响;钻孔施工时存在的掉块、坍塌、漏失,造成钻孔严重超径现象,导致断钻杆事故频繁发生;坚硬岩石“打滑”现象,给绳索取心钻进工艺带来了极为不利的影响的问题,这些问题严重影响着钻进效率的提高,制约着绳钻技术优势的发挥。
(二)破碎带锚固成孔偏心跟管钻进施工工艺通过认真总结绳索取心钻进过程中存在的问题和经验教训,分析查找钻进效率低的关键问题,确定了绳索取心钻进技术的主攻方向,逐步解决了绳索取心钻进中的许多技术上的关键问题,提高了生产技术管理水平,完善了工艺技术措施,钻月效率逐年上升到600m 以上,取得了良好的经济效益。
1、增大钻具与孔壁的环状间隙.金刚石绳索取心钻进钻孔与钻具的环状间隙小,泵压高,对孔壁的冲刷破坏现象较为严重。
原来使用合金、钢粒钻进工艺不会发生漏失、坍塌的地层,采用绳索取心钻工艺后出现了漏失、坍塌现象。
在推广绳索取心钻进工艺初期,采用Ф75mm、Ф76mm 口径钻进,存在着较为严重的孔内漏失、坍塌,特别是在复杂地层(松软、漏失、构造破碎带、较厚的粉煤层) 孔段尤为严重。
由于钻孔环状间隙过小,泵压高,冲洗液上返速度快,冲刷力强,起下钻具时抽吸作用和产生激动压力大,往往容易造成孔壁掉块、坍塌。
2、钻孔结构及钻具级配根据龙永煤田地层特点和几年来的实践摸索,钻机仅配单一的Ф77mm 钻具,在较复杂的地层无法满足多级钻孔结构施工的需要。
上部遇到坚硬的翠屏山砂岩,使用合金钻头钻进钻效极低,有必要增加一径Ф95mm 口径。
绳索取心钻具采用三级配套(即Ф95mm、Ф77mm、Ф59mm)的方式。
3、金刚石钻头的选择与使用龙永煤田构造复杂,软硬不均,岩石为中硬—硬,其中的坚硬岩石可使金刚石钻头产生“打滑”。
为了解决金刚石钻头对岩石的适应性问题,选择高强度的孕锒金刚石钻头。
4、配制不同性能的冲洗液根据绳索取心钻进的特点以及所施工的地层,选配各种不同的冲洗液,是减少孔内事故,提高钻进效率,保证钻探顺利进行的重要措施。
按照金刚石绳索取心钻进要求开高转速的特点,要求冲洗液具有以下的性能:①具有良好的润滑性;②良好的流变性和剪切稀释作用;③具有低粘、低切力、低密度;④不含或少含固相,以防钻杆内壁结垢。
5、惰性材料堵漏龙永煤田地层绳索取心钻进过程中普遍存在着不同程度的钻孔漏失,其漏失部位主要存在于上部的翠屏山组岩层、构造破碎地层以及岩层间接触带。
漏失程度从渗透性漏失、小溶隙、裂隙性漏失到大裂隙和空洞性漏失。
个别钻孔出现漏、涌并存,钻进时漏失,停钻时涌水,冲洗液的质量难以保证,特别是孔内岩石破碎同时又存在着严重的漏失的钻孔,给绳钻施工造成很大的困难,针对地层的漏失特点以及漏失的不同程度,采用不同的堵漏工艺材料,才能取得较好的成效。
(三)实践成效通过钻探施工实践和科研攻关,针对钻进过程中存在的钻孔掉块、坍塌和漏失等复杂情况,采取增大钻杆与孔壁间的环状间隙、上部套管隔离、不同类型的优质泥浆护壁和隋性材料堵漏等工艺技术措施,初步解决了钻进过程中遇到的孔内复杂情况,减少了孔内事故的发生,提高了纯钻时间利用率。