定向钻探技术（共3篇）
定向钻探技术 篇1
1 概况
山东肥城查庄矿地面输料孔位于风井内, 在孔深380~420 m处各有一条宽度分别为3 m及4 m的巷道, 要求该钻孔穿过深度380 m巷道, 进入420 m深度巷道, 终孔落点在420 m深度巷道, 即靶区范围在深度380 m处, 直径为3 m的圆 (靶区1) 与深度420 m处, 直径为4 m的圆 (靶区2) , 如图1所示。
按常规钻进, 应将钻探孔位置放在两条巷道水平投面重叠部分的中心点, 对应的上部位置, 如图1中A点。
由于该靶区上部地面位置有其它建筑, 故在A点处无法施工直孔, 根据现场情况决定在B点处采用定向钻探技术施工定向孔。
2 定向孔设计
首先根据斜孔情况及要求靶域, 确定钻孔孔身结构, 即钻孔造斜段、稳斜段、降斜段[1]。
其次根据造斜段及靶域情况确定造斜强度i, 根据造斜强度确定与之适应的螺杆钻的弯度及钻具组合。
再次根据稳斜情况确定定稳、斜段钻具组合。
最后根据降斜段及靶域情况确定造斜强度, 并据此确定与之配套的螺杆钻的弯度及钻具组合。
3 导斜工具、钻头、仪器
3.1 导斜钻具
导斜钻具:5LZ95-7.0螺杆钻, 北京石油机械厂生产, 其具体性能如表1所示。
3.2 定向钻井钻头的选择
用螺杆钻导斜钻进时, 钻头在轴向力及侧向造斜力同时作用下工作, 既进行轴向切削, 又进行侧向切削。因此对造斜钻头的要求:一是钻头外侧刃不仅起到保径作用, 更重要的是在造斜力作用下具有侧向刻取井壁岩石的能力, 且侧刃耐磨;二是钻头尽可能不取芯, 不取芯钻头的底唇应是凹面角较大, 便于钻头引向侧向偏斜。
三翼牙轮钻头能够满足上述要求。根据所用螺杆钻性能, 选择φ149 mm牙轮钻头与其配用。其型号为XHP57/8。
3.3 定向仪、测斜仪
定向仪:JDT-III型陀螺定向仪, 具有点测功能, 小时方位漂移小于10°。
测斜仪:JJX-3型测斜仪
4 导斜参数计算
4.1 反扭矩角
螺杆钻工作时, 由于马达做功转子反作用力形成反扭矩。该扭矩产生于定子外管, 通过钻具传给回转器, 被锁紧机构平衡。反扭矩作用于钻柱, 使其产生扭转变形, 此变形值即反扭矩角&。
4.2 工具安装角
钻头高边指向为W, 而工具面角与钻头高边指向差Q, 定向时工具安装角φ=W±Q+&, 陀螺定向仪地面板显示的工具面角与其一致时, 则孔内钻头高边指向即是要求的方位角。
5 定向钻进工艺
(1) 测斜。用JJX-3型测斜仪, 为定向造斜设计提供钻孔顶角、总方位、点方位分量与合成的水平距等数据。
(2) 确定造斜技术参数。根据测斜资料及靶域情况确定造斜主要技术参数:钻头高边指向、工具、安装角。
(3) 做好定向前的准备工作。先将孔内岩粉冲净, 其次检查螺杆钻并开泵试验转动情况, 然后检查定向仪、钻孔锁定装置和泥浆泵。
(4) 下钻。操作要谨慎、下钻要慢, 防止跑钻和“呛死”螺杆钻。
(5) 定向。先进行孔口定向, 此时定向仪地面板输出基准方向作为初始方位。然后将定向仪下放直到定向接头, 使定向仪上定向靴与定向节头内定向键吻合, 测出定向键初始状态, 最后根据设计要求转动钻具, 达到工具安装角为止。将定向仪再下入重复几次确认此值无误, 将定向仪提出后验证陀螺的漂移。
(6) 将钻柱锁定, 开泵启动螺杆钻, 进行钻进。
(7) 提钻:机上余尺钻完, 即可提钻。
(8) 检查螺杆钻:在地面上打开接头, 取出旁通阀, 然后边转动驱动轴边冲洗, 将岩粉、沙子除净。
(9) 测斜检查定向导斜效果, 为下次定向钻进提供资料。
定向钻进工艺流程如图2所示。
6 稳斜钻进
定向造斜成功后, 必须稳斜钻进, 稳斜必须坚持“以满保直, 以刚保直”的原则。
钻具组合 (由下至上) :φ149 mm牙轮钻头→φ121 mm加重钻铤 (φ136 mm扶正器) →φ89 mm钻杆柱。
7 钻探效果
钻孔在深度380 m处至420 m处始终控制在靶区内, 达到了钻孔设计目的。
摘要：山东肥城查庄矿输料孔需要钻穿深度380 m处的一条巷道, 进入深度420 m处的巷道。按常规钻进, 应将钻孔位置放在两条水平投影重叠部分的中心点对应的地面位置, 但由于地面位障碍物的限制, 无法施工直孔。为达到钻孔目的, 采用定向钻探技术施工定向孔。经过定向孔设计, 选择导斜工具、导斜钻头、测斜及定向仪器、导斜参数计算、定向钻进工艺实施、稳斜钻进等钻探工艺的落实, 钻孔按照设计在深度380 m处钻入上部巷道, 并在深度420 m处进入下部巷道, 准确进入靶区, 达到施工目的。
关键词：定向钻探,靶区,螺杆钻,定向孔
参考文献
[1]叶宗跃.谈受控定向钻探技术[J].黑龙江科技信息, 2003 (1) :46.
定向钻探技术 篇2
一、 努力学习，不断提高自身素质。
我先后认真学习了有关法律法规及安全钻探方面的知识，并进一步学习了马列主义、毛泽东思想、邓小平理论，从而使自身素质有所提高，达到了“学以立德，学以增智，学以致用”的目的。
二、立足本职，干好工作。
二十多年来，我始终坚持每一项工作都要为自己、为同事和领导负责的态度，认真、安全做好每一件事，圆满完成每次任务。无论环境多么艰苦，只要工作需要，都能随叫随到。虚心接受领导和同志们提出的意见和建议,并认真改正。在技术方面，有不懂的都虚心向老师傅请教。
三、 严格自律，做到“五勤”。
做到“眼勤、耳勤、脑勤、手勤、腿勤”，勤检查，防隐患于未然， 在工作中，任何时候都冲在前面，做到吃苦在前，享乐在后。二十多年来，从没有出现任何不安全事故。尤其近年来，在担任作业队队长期间，更是感到身上责任之重大，时刻严格要求自己，以安全生产为首要。受到领导与同事的赞许与好评。
四、积极进取，提高技艺
工作的过程是加强学习，提高个人素质，增长理论知识，增强建设社会建设本领的过程。首先，自觉加强政治理论和“八荣八耻”学习，进而树立正确的社会主义荣辱观，提高自己的政治素质，保证自己在思想和行为上始终与党保持一致，做一个有理想、有文化、有道德的合格公民。其次，特别注重业务知识学习，一方面通过购买书籍、增加自己的知识，扩展自己的视野，充实基础常识，掌握不同机械设备的性能及使用要求，提高自己专业技能水平。另一方面，我虚心向同事、师傅和高级技术人员请教，请教实际问题，学习大家对机械故障的处理经验，同时自学电脑与网络的基本知识，通过网络学习，通过自己多看多问多听多想和多做，使自己的业务水平不断提高。
五、学传帮带，共同提高
工作的过程是一个传业授技，为师带徒育人的过程。 “一花开放不是春，百花盛开春满园”。我不仅自己技术过硬，还热心帮助同事，为我队长远发展，发挥自己的光和热。并在实践中总结了一套“两心”、“三勤”的“学习心得”，即对技能学习要专心、用心;实际操作要“嘴勤”、“手勤”和“腿勤”。
定向钻探技术 篇3
关键词：千米钻机,成孔距离,轨迹,高效
1 前言
中煤能源鄂尔多斯分公司母杜柴登煤矿是中煤蒙陕亿吨级煤炭基地的主力矿井之一, 一期工程设计生产能力为6.0Mt/a, 二期设计生产能力为10.0 Mt/a, 现处于矿井建设阶段尚未正式投产, 井下主要掘进巷道为首采30201工作面的2条回风巷和2条运输巷, 30201工作面长度为3500m, 宽度为240m, 设计生产能力为4.2 Mt/a。威胁该工作面的主要含水层是3-1煤与2-2中煤之间的延安组砂岩孔隙裂隙承压含水层以及直罗组底部中粗砂岩孔隙裂隙承压含水层, 现已施工的3-1煤顶板超前探水钻孔, 实测单孔最大涌水量达到220m3/h, 最大水压达到3.8MPa;因此巷道掘进阶段的超前探水工作在巷道快速掘进、安全施工方面显得尤为重要。母杜柴登矿是全机械化生产的现代化矿井, 并在超前探水中大胆引进了千米定向钻探技术, 已累计完成8个钻孔, 钻进进尺4056m, 取得了良好的效果。
2 ZDY6000LD钻机介绍及应用
2.1 钻机各部分介绍
ZDY6000LD钻机最大扭矩6000N·m, 最大驱动力180k N, 配套Φ73mm中心通缆钻杆, Φ96mm平底烧结胎体式PDC钻头和Φ153mm、Φ193mm扩孔钻头;同时配备YHD1-1000随钻测量系统, 该系统可随钻测量钻孔倾角、方位角及螺杆钻具面向角等主要参数, 可实现钻孔参数、钻孔轨迹的即时显示, 便于施钻人员随时了解钻孔施工情况。
2.2 钻探施工
(1) 钻孔设计和钻场布置
根据钻孔用途、钻具所允许的弯曲强度、钻孔类型以及实际的地质状况设计钻孔, 钻场均利用联络巷进行布置, 钻场尺寸设计为6.5m×5.5×2.5m。母杜柴登矿已先后分别在30201工作面1号和2号回风巷中间利用回风联络巷施工钻场4个, 成孔8个, 钻进深度单孔580~708m。
(2) 钻进
开孔:首先依据设计的钻孔倾角和方位角, 用Φ96mm钻头开孔至孔口管埋设深度;
扩孔:再用Φ153mm钻头第一次扩孔到孔底, 接着用Φ193mm钻头第二次扩孔到孔底;
固管:埋设孔口管并进行注浆固管, 待凝固后进行定向钻机;
钻进:使用Φ96mm定向钻头+Φ73mm螺杆马达+Φ76mm下无磁钻杆+Φ76mm测量探管+Φ76mm上无磁钻杆+Φ73mm通缆钻杆+Φ76mm水鞭, 利用泥浆泵产生的压力水进行定向钻进, 并根据实际情况每前进一段距离, 测量一次钻孔倾角、方位角和工具向角及时参照设计调整钻探轨迹。
(3) 取得效果
千米定向钻机从投入使用到现在, 在4个钻场共完成8个钻孔, ZDY6000LD钻机在岩层中钻进的最长距离708m, 包括钻机搬家、钻场硬化、孔口管埋设等共耗时11天, 保证安全掘进678m, 取得良好的实际效果, 并消除了探水时间和掘进的接续矛盾。
3 千米定向钻探技术应用效果分析
3.1 钻探作业可与掘进同步进行
常规钻探方式在探水作业期间, 要求将钻机稳固在掘进工作面, 掘进设备必须退后10m范围, 并且在探水作业期间, 掘进作业无法正常施工、只能停工, 这极大的束缚了高产高效掘进设备的生产能力。
千米定向钻探的钻场布置在掘进工作面侧后方, 由于钻探轨迹可控, 在掘进工作面后方开孔后, 可控制钻头绕行到掘进工作面前方探水区域, 再继续前行探水, 探水作业与掘进作业同步平行进行、互不影响, 保证了快速掘进, 释放了高产高效掘进设备的生产能力。
3.2 单孔成孔距离长
目前常用的常规钻探技术单孔成孔距离一般为130m, 超前距30m, 有效超前探距离仅为100m, 每掘进1000m则需要搬迁钻机10次, 频繁的搬迁增加了作业人员的劳动强度, 降低综合作业效率。
千米定向钻探单孔平均成孔距离为500m (最低钻进深度) , 平均每掘进1000m只需要搬家2次, 增加了综合作业效率。
3.3 提高功效降低成本
常规钻机和千米定向钻机每次钻探均要根据水头压力、岩性情况施工相同长度的孔口管, 消耗的管材、注浆固管材料、每次钻探后留设的超前距都是一样的, 这样常规钻机钻探距离短, 搬家、固管的次数多, 正常钻探前的准备时间多, 造成了施工成本高, 耗费时间长, 不利于快速高效掘进设备潜能发挥。
3.4 钻探轨迹可控性高
常规钻探技术因为没有准确的定向系统, 而无法准确控制钻孔轨迹, 实际轨迹与预想轨迹偏差较大, 产生了比较多的无效钻探距离, 甚至可能出现钻孔导通含水层的现象。
千米定向技术在进行探水钻孔施工时, 利用钻机的定向造斜纠偏功能, 通过测量系统精确测量, 利用电脑软件的分析处理, 可及时控制钻头及钻进轨迹。并且可对物探探测的异常区域进行精确靶区探测。
3.5 探测有效区域大
常规钻探技术由于轨迹不可控, 探测区域可能不都在影响巷道安全掘进的范围, 造成大量无效探测。
千米定向钻探技术由于钻探轨迹精确控制, 可对影响巷道安全掘进的所有范围进行准确探测, 不会超出目标探测范围, 所有探测区域均有效。
3.6 补充精确的地质资料
常规钻探技术也可以提前揭露地质构造, 补充地质资料, 但由于钻探轨迹位置不可知, 所以不能精确说明揭露的地质资料的准确位置。
千米定向钻探技术, 钻探轨迹的每一点坐标都可准确测得, 对于揭露的地质情况, 可以进行精确描述, 详细地补充了地质资料。
3.7 钻探作业安全性高
常规钻探技术若发生孔底压力, 则会造成突然退钻, 容易给作业人员和设备带来伤害。
千米定向钻探技术在钻进过程中, 始终保持夹持器夹紧状态, 当发生孔底压力时, 避免发生突然退钻事故, 提高了钻探作业的安全性。
4、总结