综合深井

综合深井（共9篇）

综合深井 篇1

0 引言

淮北矿业集团的多数矿井, 井型小、井田密度大、走向短、开采水平延深也比较频繁, 且大部分已转入深部开采。许多矿井地压大, 断层多、煤层赋存条件不稳定、水文地质条件复杂。同时, 冲击地压、高温、突水、瓦斯等灾害并存, 给矿井安全生产、高产高效带来很大的影响。有的掘进巷道最大水平应力高达40MPa, 围岩强度约30~40M Pa, 煤层强度在8~12M Pa, 属于典型的深井高应力软岩矿。

随着开采深度的增加, 巷道围岩条件也在不断变化。压力渐增, 矿压显现剧烈, 巷道掘进和支护越来越困难。按矿区巷道围岩稳定性划分, 围岩不稳定的Ⅳ、Ⅴ类巷道居多, 深井复杂地质条件下的巷道占整体掘进量的比例较大。

采用综合机械化快速掘进, 影响单进的因素集中于下:

(1) 因巷道走向尺寸较小, 综合机械化掘进技术优势难以发挥;

(2) 开采的深度不断加深, 煤层顶底板的岩性的变化就越明显, 同时也会提高围岩应力;

(3) 煤层和顶底板松软破碎, 不利于掘进成形, 从而增大变形量, 两帮和顶底板都会出现明显的收缩, 同时会加快变形速度, 影响巷道支护的施工, 从而产生前掘后修的问题。此外, 底板松软也极易导致卧机;

(4) 地质状况及地质构造复杂, 巷道的坡度一般较大, 且有很多揭露断层, 加大掘进难度;

(5) 长期使用传统炮掘工艺, 运用先进的综合机械化掘进工艺, 更不利于技术管理;

(6) 现有综掘机不具备较好的破岩能力 (半煤岩巷道岩石硬度系数f>5时, 截割速度减缓) 。而且机身会出现较大的振动, 截割头、截齿也有较大的磨损, 会在很大程度上损坏机器部件;此外, 综掘机也不具备较好的爬坡能力 (不超过14°~16°) ;

(7) 进行薄煤层开采的过程中, 半煤岩巷、煤巷是主要的回采掘进巷道, 其中半煤岩巷的掘进施工比较关键, 必须全面的掌握和适应掘进设备及技术。

1 综掘机的应用与选型

1.1 综掘机选型

为使半煤岩巷综掘机的破岩能力提升, 一般深井巷道的地质状况比较复杂, 综合机械化快速掘进施工首先要解决的问题就是推广使用与矿区条件相符、具备较强破岩能力的半煤岩综掘机。

(1) 综掘与普掘临界点确定。临界点巷道长度, 往往按照巷道综掘与普掘掘进水平经分析之后确定, 如果工作面施工长度不到400m, 则需采用普掘工艺。反之则采取综掘工艺。

(2) 截齿的选用。采用的综掘机的截齿必须具备很好的耐磨性能, 以提升截割速度, 不至于过分损坏齿座。若综掘机切割能力无法达到岩石硬度的要求, 则采取放震动炮等途径切割, 同时通过相应的维护措施。

(3) 综掘机选型。选择与煤岩强度及巷道断面相符的综掘机, 体积必须符合要求, 且结构紧凑;保证具备一定的截割功率及其正常运行, 及时供应配件供应, 便于维修等。综掘机装备还要与生产系统配套, 使各工序装备之间能力匹配和有效衔接。

1.2 综合机械化掘进技术改造

为提高综掘速度, 应广泛集成和吸收成熟的掘进技术, 重点优化巷道截割、临时支护、开门准备合理长度与拐弯巷道施工工艺, 以保证综掘机在爬坡、过断层等复杂地质条件掘进过程中快速推进, 并尽力扩大使用范围。

(1) 截割技术。按煤层顶底板岩性、煤岩层的硬度与比例, 采用不同的切割顺序和施工方案, 原则应有利于机器稳定、防止切落大块煤影响装运速度、按照先软后硬的顺序进行。顶板为砂质页岩、复合顶、软硬岩层互层条件, 可采用圆弧拱型断面, 沿底放顶的施工;顶底板为砂质页岩, 较坚硬, 可采取沿顶起底的施工, 巷道采用切圆拱型断面;煤层顶板为坚硬砂岩, 采取留顶起底的施工, 巷道采用倒梯形断面。

(2) 自行开门技术。为实现掘进工作面“零”爆破, 工作面开门直接安装综掘机施工, 机后跟40t溜子运输, 达到100m时再安装皮带, 取消传统先炮掘一段再安综掘机的施工方法 (可节约时间近半月) 。

(3) 爬坡技术。巷道坡度大的, 可进行技术改造, 有的已实现26°上坡安全施工先例。

(4) 过断层技术。结合钻探、物探、层位对比、临近煤层及巷道断层赋存等条件, 分析断层对巷道掘进的影响, 准确判断断层的位置及产状, 采用提前挑顶、卧底的方式减少过断层岩石工程量, 并搞好断层带应力集中区的支护设计。迎头过下压正断层时, 采用后退卧底法, 过上跳正断层时, 采用后退割顶法, 超高处补挂锚网进行支护, 两盘结合处补打锚索加强支护。

(5) 临时支护技术。利用综掘机液压系统的稳定性和停开机的闭锁装置, 研制“悬臂式托梁器”作前探支护。这样可作为临时支护技术, 缩短空顶时间, 减轻职工劳动强度, 更加安全、可靠、有效的起到对顶板预应力支撑, 避免空顶作业现象和吊环式前探梁对截割器影响, 缩短循环作业时间。

(6) 综合防尘技术。运用掘进机快速撤除搬家技术, 减少硐室施工和运输环节带来的隐患, 提高效率和安全系数;运用大件专用运送车, 降低职工劳动强度;自制小激光指向仪, 确保巷道成型;可采用11kW振弦式除尘风机进行强制灭尘, 并增加泡沫除尘剂提高除尘效果。建立专业除尘风机站, 改造综掘机配置的喷雾头, 采用增加环形喷头、空气净化帘等防尘设施和手段, 降低粉尘浓度, 使综掘机在切割过程中产生的大部分粉尘得到消除。

1.3 综掘机配套系统的改造与施工管理

1.3.1 配套系统改造

运用顺煤流皮带启动控制、卡轨车配底卸式矿车运输、水平煤仓配皮带及矿车运输、单轨吊及底皮带等辅助运输、快速延皮带技术, 提高快速运输能力。运用拐弯皮带运输技术, 实现大角度长距离拐弯连续掘进;采用小角度连续拐弯技术 (最大26°) , 实现皮带机的弯曲连续运输, 保证巷道连续生产, 减少皮带机设备占用及安装程序, 节省岗位工。综掘机皮带起高支撑架, 避免因条件变化造成综掘机小皮带磨大皮带;改造皮带滚筒防跑偏装置, 消除皮带跑偏;改造储带装置, 使一次储存皮带达120m, 减少皮带延长次数;改造主皮带机尾, 使跟机皮带实现曲线运输;改进皮带固定, 对绳式皮带进行分段固定 (每隔100m) , 始终保持皮带的吊挂质量达标。

1.3.2 施工管理

为充分发挥综掘效能, 实现安全快掘, 可根据《煤矿安全规程》, 制定必要的综掘技术管理规范。通过优化劳动组合, 成立掘进准备维修专业化队伍, 优化施工方式, 在保证安全生产情况下尽量安排平行作业。通过加强设备保养管理、搞好安全技术培训、引入竞争激励机制、加大设备维修人员和操作人员的培训力度等方式, 提高综掘机快速掘进管理水平, 为实现深井复杂条件下综掘机快速掘进提供保障。

2 提高高应力巷道快速支护的措施

按照深部高应力巷道围岩变形机理, 推广应用高强锚杆, 针对巷道围岩变形特征, 综合采用现代计算机数值模拟方法, 提出解决深部巷道锚杆支护的关键技术, 不断改进锚杆施工配套大功率机具, 节省支护时间, 提高支护速度和效果, 避免前掘后修。多种措施齐推进, 为复杂条件下深井巷道综合机械化快速掘进提供保障。

3 结束语

煤矿只有依靠科技, 走集约化发展之路, 大力推广深井巷道复杂地质条件下综掘成套技术, 并加强应用研究, 积极寻找适合于煤巷、半煤岩巷的综合机械化快速掘进成套工艺和技术, 努力提高深井煤巷掘进速度, 才能促进矿井整体安全、生产效率的提高。为此, 有必要研究同类条件下采用综掘机掘进成套工艺, 并对提高安全掘进水平进行有益的探索。

摘要：简述深井巷道复杂条件下综掘及支护问题, 对综掘机的应用与选型及深部高应力巷道快速支护提出要求。

关键词：综掘机,复杂条件巷道,掘进速度

参考文献

[1]冀贞文等.深井巷道围岩变形破坏规律及其控制技术[J].煤炭工程, 2004.2.

[2]蔡美峰.岩石力学与工程[M].北京:科学出版社, 2004.

[3]陈炎光等.中国煤矿巷道围岩控制[M].中国矿业大学出版社, 1995.

综合深井 篇2

竹馨居1#住宅楼工程，位于新乡市荣校东路和新中大道交汇处。地上二十五层、地下一层，建筑面积为15340.61m2，占地面积1252.28m2，建筑高度73.97m。主楼基础形式为现浇钢筋砼筏板基础，基础底标高-4.91m，本工程场区地面标高约-0.90m，基坑开挖深度约4.01m。

工程地质、水文条件(详情见《岩土工程勘察报告》)

1、地形地貌该场地原为耕地，地势平坦，所处地貌单元为黄河冲积平原。

2、土层结构根据勘察报告显示：该场地除局部地表为杂填土外，主要由第四纪全新世、更新世粉土、粉质粘土和细砂组成。10m深度内的地质构成如下：

(1)、杂填土：层厚0.60～3.30m，层底埋深0.60～3.30m。

(2)、粉质粘土：层厚1.00～5.00m，层底埋深1.80～5.40m。

(3)、粉质粘土：层厚1.20～4.50m，层底埋深3.80～8.00m。

(4)、粉质粘土：层厚1.00～4.00m，层底埋深5.5～9.80m。

(5)、粉土：层厚0.60～5.30m，层底埋深8.10～12.80m。

3、地下水水位本工程在20XX年8月勘察期间水位在地面以下6.3～8.7m，属潜水。正常年份地下水年变幅1.5～2.0m。

二、参考文献

(1)、该工程《岩土工程勘察报告》、施工图纸

(2)、《建筑基坑降水技术规程》

(3)、《建筑施工手册》第四版(缩印本)

(4)、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》

三、方案选择

根据施工现场实际情况和地质报告，该工程宜采用轻型井点降水，如采用深井泵抽法降水，宜对地下室防水功能，质量要求方面上有影响。目前，开发商采取的是后一种降水，场区地面标高较低，需使用基坑开挖的土方铺垫至设计室外地面标高;其次因施工场地窄狭，道路设置距离基坑较近，施工车辆载重较大;又由于地下室工程量较大，基坑边坡裸露时间较长，时置雨季，又因基坑东临围墙。综上所述，基坑坡顶超载严重，隐患较大。为确保基坑边坡安全，本着安全、经济的原则，该工程基坑采取放坡开挖，土钉墙支护。

基坑东西两边坡放坡宽度2m、钉墙支护，南北两边坡放坡宽度1.5m、土钉墙支护。

深井超深井钻井技术的发展探讨 篇3

关键词：深井,超深井,钻井技术,现状,发展趋势

一、深井超深井钻井技术的发展现状

1.地质环境描述与评估技术

借助地震资料分析底层的孔隙压力和待钻井段岩石力学参数纵向剖面和区域分布。通过这些资料分析该地区是否能够进行钻井作业。

2.防斜打快技术

因为深部地层的非均质性严重, 当进行深井超深井钻井时容易出现井身歪斜的情况。传统的防斜打直技术虽然能够有效解决井筒歪斜的情况, 但是钻井速度慢, 不能保证工期要求。因此, 我国提出了钻柱涡动理论, 并根据这项理论提出了动力学防斜理论, 提高钻井速度的同时防止井筒歪斜。

3.钻井液技术

钻井液体系可以分为油基、水基和气体三种。这三种钻井液体系各有优点:油基钻井液稳定性好, 抗电解质能力较强, 但是其维护费用较高;水基钻井液虽然成本很低, 但是其稳定性较差;我国的气钻技术还在初始阶段, 气钻水平比较落后, 与世界上国家之间还存在比较大的距离。

4.固井技术

要提高固井技术必须要注重固井材料的创新, 水泥浆外加剂在固井工程中非常重要, 我国在这一方面的研究已经基本成熟。

5.信息技术

计算机信息技术在各个领域的应用都极大便利了本领域的发展, 国外的计算机信息技术已经全面地应用到钻井监测中, 近几年我国的信息技术虽然发展很快, 但是跟发达国家还存在很大的差距。

二、我国深井超深井钻井技术发展的障碍

因为我国深井超深井钻井技术的研究时间还比较短, 因此在技术水平、设备工具和操作水平方面都存在很多不足, 在实际钻井过程中, 经常会出现各种事故、而且钻井速度慢, 投入的成本也比较高。此外, 我国国土辽阔且地形条件复杂, 我国大多数油藏都分布在西部地区, 但是西部地区地形情况复杂, 地层岩石泥质含量大, 容易水化造成井壁失稳, 造成井下多种复杂事故的发生。在进行深井和超深井钻井时, 因为深度底层压力和温度都比较大, 因此, 要合理选择钻井液的类型, 一般来说, 选用的钻井液应具有良好的抗温、抗压和防倒塌能力, 而且高温高压的环境也对使用的钻井设备提出了更高的要求。深井超深井钻井最容易出现气窜、漏失等问题, 大多数井眼存在上部井眼尺寸大、下部井眼尺寸小的情况, 这使得钻井使用的工具受到限制同时也会受到各种条件的约束, 钻井速度低, 回收期长, 而且长时间的钻进也会使得井下钻具等设备磨损严重, 影响工程的正常施工。

三、深井超深井钻井技术的发展途径

根据我国的石油资源分布情况, 因此我们要更加注重西部地区、南方海相地区和东部深层油气勘探开发等地区的石油勘探。发展深井超深井钻井技术是石油行业发展的要求, 因此必须将其放在石油勘探开发的重要位置。下面笔者就如何促进深井超深井钻井技术的发展提出自己的见解。

1.首先, 我们要注重对深井超深井钻井技术的理论研究, 只有具备足够的专业基础知识才能此基础上提出创新, 才能让钻井技术的发展走上正确的方向。此外, 还需要积极学习国外先进的钻井技术和钻井经验, 引进国外先进的技术设备和管理经验, 不断加强国家间的技术交流, 只有不断学习才能突破自我。认真学习国外的先进经验并不是照搬, 我们应该根据国外的钻井经验研究出符合我国特有国情和特有地形的新型钻井技术, 找到适应我国钻井技术发展的新途径。

其次是技术持平阶段"在这一阶段经过大量经验的积累和技术的研究"将我国深井%超深井技术的水平提高到世界先进水平#

2.敢于尝试技术创新, 在我国深井超深井钻井技术水平能够跟上世界的步伐之后, 加快对钻井技术的创新, 根据实践中出现的问题, 积极提出新的解决方法和策略, 逐渐形成自己的一套钻井理论体系, 并指导各个油田的勘探开发。

3.我国的深井超深井钻井技术现在还不够完善, 在赶追世界其他国家的钻井技术水平的过程中, 容易出现急功近利的现象, 盲目引进世界的先进设备与先进技术而不根据中国国情进行改进, 这样更不利于钻井技术的发展。在学习国内外先进经验的同时, 要始终牢记中国的国情, 努力研究出符合我国实际的新型钻井技术, 不断创新。同时, 在保证技术创新的同时努力完成对钻井设备的创新, 全面提高我国的钻井技术水平。

4.人才是国家兴旺的关键, 因此, 要加强我国钻井技术人员的培养, 努力培养优秀的专业人才, 实现劳动力与设备的同步更新、共同进步, 这样才能保证我国的钻井技术不断前进, 不断创新, 实现我国钻井事业的发展。

结束语

经济的发展和社会的进步对能源的需求量越来越大, 石油、天然气等能源是我们生活的必需品, 稳定的能源供给才能保证我国经济和社会的稳定发展, 发展深井超深井钻井技术能够有效提高地下原油的采出量, 是获得更好的经济效益必然趋势。目前, 深井超深井钻井技术的研究是各国研究的热门领域, 虽然我国在技术水平和人员管理等方面都存在一定的缺陷, 但是近几年我们的发展脚步已经逐渐跟上世界的步伐, 对于某些方面存在的缺陷和钻井技术障碍, 需要广大研究人员不懈努力, 针对深井超深井问题研究出新型钻井技术, 为我国钻井技术的发展贡献自己的力量。

参考文献

[1]李娟, 何金南, 刘建立.国内外深井钻井技术进步与经济评价初探[J].石油钻探技术, 2012 (05) .

深井阳极阴极保护施工 篇4

河南汇龙合金材料有限公司

预包装贵金属氧化物深井阳极体，具有使用寿命长、安装方便、接地电阻小。排流量大等优点。深井阳极地床的选址原则：

1、深井阳极地床与被保护构筑物距离不小于80米。

2、地床不宜设在低洼处、死水区以及排水区。

3、地床应避免设在存在有害物质（碳氢化合物、重金属盐和 盐水等）污染的 区域

4、阳极井开口位置应高出洪水位。

5、土层厚、无石块，便于施工。

深井阳极地床的安装要求：

1、阳极按产品性能指标验收，阳极与引出导线的接头的接头必须绝缘开必须绝缘良好，表面检查无缝隙，阳极表面应无明显缺陷。

2、按照产品说明书等进行装配。

3、按照图纸进行钻孔，一般钻孔为Ф500mm。

4、阳极体的电缆通过阳极体上的导气管引至防爆接线箱。

川渝气田深井和超深井钻井技术 篇5

四川盆地是我国重要的油气盆地之一, 具有丰富的天然气资源。但是四川盆地复杂的地质条件引起的“钻井慢”、“钻井难”长期困扰着川渝气田的开发。

20世纪开始, 一套适合川渝盆地地区碳酸盐岩裂缝性气藏特点的钻井技术, 是通过集中力量进行新技术的研发和技术攻关后, 取得了大量的重要研究成果形成的, 并且随着机械钻速的提高, 深井钻钻井的速度也随之加快。但是, 四川盆地深井钻钻机速度差, 性价比低的根本形式并没有得到根本改变, 极大的影响了川渝地区天然气资源的开发。

1 深井和超深井钻井技术特点

天然气深井和超深井钻井在川渝地区复杂地质条件下, 对于钻井的工艺水平、设备、技术人员的专业素养、生产管理方式都有极高的要求, 主要包括以下几个方面的特点。

(1) 地质条件不确定性较高, 导致实钻与设计差异很大, 尤其是地下水文地质和地层压力条件很难预测。由此引起的钻井事故不仅危害了地质目标和钻井安全的实现, 也极大的提高了钻井成本。

(2) 多种地质现状共存。钻井施工和设计过程中造成很大难题的原因是在统一钻井的地层中, 有时会存在多处相互对立的地质状况。同一井段存在的多处地址工程难题受套管程序的影响, 不能使不同地层段的复杂程度进行有效的隔离, 导致漏、卡、喷、塌等问题时有发生。

(3) 川渝地区多为含硫气田, 除了个别的碎屑岩气田, 大部分气田都是含硫量较高的气田, 部分气田硫含量可达10%~16%。含硫量过高或导致地面和井下设备刚才收到腐蚀, 同时硫化物毒性对施工人员人身安全也有严重影响。

(4) 四川盆地神经多为气井, 部分低层气藏压力极高, 个别地区的地层压力系数可高达2.4, 由于高密度钻井液及其压力过大导致钻井时难以控制, 均会对钻井速度有很大影响。

2 深井和超深井钻井技术分类

20世纪末以来, 随着油气勘探开发和企业深化改革, 川渝地区油气田钻井技术飞速发展, 针对四川盆地的特殊地质条件和油气开发需求, 水平、气体、欠平衡及深井钻井等项目提速和配套的装备集成推广都取得了重大突破。

(1) 欠平衡钻井。在已有技术积累的基础上, 结合现代欠平衡钻井技术, 研发出了取芯和不压井起下钻、欠平衡钻井、下油管、测井的全过程欠平衡钻井完井技术。发现、保护油气层、提高钻井效率和解决复杂地质问题是欠平衡钻井技术的有效手段。

(2) 气体钻井。在欠平衡钻井技术的基础上, 气体钻井技术和设备也形成了包括空气、N2、柴油尾气、天然气等的气体钻井配套技术, 在保护油气层、提高钻井速度、防井漏等方面有了十分全面的应用。

(3) 水平井钻井。随着技术的不断更新, 川渝地区水平井钻井技术取得更大的突破, 物探、地勘、钻井、开发等技术和气藏论证越发详尽。水平井的开发成本已经从早期直井的2~3倍降至1.5倍左右, 浅部水平井成本与直井持平, 开创了水平井开发的新局面, 大斜度井和水平井技术在四川盆地得到了广泛应用。

(4) PDC钻头钻井。20世纪末开始试用的PDC钻头, 经过长期实践, 已经在雷口坡组-飞仙关组地层获得普遍使用, 有效的提高了钻井速度。PDC钻头在侏罗纪砂泥岩地层也取得了显著成果。

3 深井钻井和超深井的技术问题

四川盆地天然气深井钻井技术虽然已经取得了一定的突破性进展, 但是要想从根本上解决钻井难、钻井慢的问题, 我们要面对诸多技术问题。

(1) 高密度、高研磨性、高抗压和不均匀地质层的钻井速度低和钻头选择问题。四川盆地部分地层具有很高的抗压性和研磨性, 可选钻头很少, 单只钻头的进尺不足, 钻速非常低。有的区域底层极其不稳定, 为避免坍塌而提高钻井液密度, 极大的影响了钻井速度。

(2) 井漏和钻井液安全密度问题。井漏问题是川渝地区钻井的常见且复杂的问题, 基本上每口井都会发生井漏, 因此而损失7%~10%得钻井时间。川渝地区底层特有的裂隙、溶洞性井漏漏速大、突发性强、堵漏困难等特点, 增加了钻井周期和成本, 甚至会造成复杂的地质事故, 导致成井工程报废。同时, 由于井身结构限制, 四川盆地深井钻井遇到垮塌或水气层提高钻井液密度会导致漏失井段井漏, 形成“上漏下喷”, “下漏上喷”等复杂情况。

(3) 深井古井质量难题。四川盆地特有的井深、产层多、易漏等问题虽然随着生产技术改进固井质量有所提升, 但是固井质量问题并没有从根本上得到解决。

4 结论

四川盆地超深井钻井在我国具有很长时间的历史, 近年来钻井工艺和技术不断更新, 川渝地区超深井钻井技术有了跨越式的提高, 针对四川地区复杂地质条件和开发要求提出了应对高硫气井钻井、深井固井和井漏等技术攻关, 但是与世界先进水平还有很大的差距。

要从整体上提高四川地区超深井钻井技术, 就必须根据四川盆地的地质特点, 吸收国内外先进经验, 加强成熟技术的推广, 从以下几个方面做出努力: (1) 不断更新技术, 推广成熟的配套技术; (2) 重点攻关恶性井漏, 通过众多实验形成新技术体系; (3) 继续开发深井固井技术, 不断加强深井固井强度; (4) 开发套管层序新型应用, 推进复杂深井钻井技术提升; (5) 引进世界上先进的钻井设备和工艺及其配套开发; (6) 加强复杂工程地质问题的基础研究; (7) 加强川渝地区气井井控技术研究。

摘要：上世纪末开始, 川渝地区石化企业深化改革和推动油气勘查开发, 促使深井钻井技术、欠平衡钻井、水平钻井等技术有了长足的发展, 但是在复杂的地质条件下, 四川盆地油气开发仍然面对这多种多样的技术难题。本文在分析川渝地区油气开发存在问题的基础上, 提出了一些发展建议, 希望能够为川渝地区油气开发事业提供一定的启发。

关键词：四川盆地,钻井技术,发展方向

参考文献

[1]伍贤柱.川渝气田深井和超深井钻井技术[J].天然气工业, 2008, 04:9~13+134.

综合深井 篇6

世界上第一口深井、超深井、特深井都由美国钻成;前苏联钻成世界上第一口井深超过万米的深井 (井深12260m) , 并且目前仍保持世界最深的钻井记录。如今全世界能钻4500m以上的深井有80多个;6000m以上的超深井有30多个, 中国就是其中之一, 不过中国第一口超深井较美国晚了27年。

美国深井钻井速度快、事故少、成本低、效益好, 平均成本比世界其他地区普遍低于40﹪~50﹪。

前苏联拥有适合高纬度地区的钻井技术, 其中涡轮、电动钻具在深井施工方面处于世界领先地位。

德国在钻井中应用大量高新技术, 包括VDS垂直钻井系统、顶驱、铝合金钻杆等。

我国的深井钻井则起步较晚, 不过20世纪90年代以来, 我国开始重点针对西部塔里木盆地、川东地区进行了复杂的实地考察并且进行了超深井的钻井, 通过不断的考察与实践, 在技术上不断的更新与突破, 加上钻井装备不断的升级, 使得我国深井、超深井钻井进入了一个规模化的阶段。截至目前, 我国共钻有深井约1500口, 其中包括多口超过7000米的超深井, 我国施工的亚洲陆上第一深井——塔深1井已于2006年8月2日顺利完钻, 完钻井深8408米。

2 深井、超深井钻井的技术以及设备发展

深井、超深井钻井技术:

2.1 地质环境描述与评估技术

(1) 利用地震资料预测地层孔隙压力和待钻井段岩石力学参数纵向剖面和区域分布。 (此种技术已经表现出一定的不足之处)

(2) M W D、L W D、S W D技术已被广泛应用, 其理论基础更可靠, 考虑因素更全面, 更注重高温、高压模拟实验手段的开发应用和数据综合利用, 对于钻井作业的指导作用更强。

2.2 防斜打快技术

由于受山体构造不规则而出现的复杂的地形影响, 深井、超深井井斜问题十分突出, 而传统的方法在防斜与钻井速度方面产生极大地矛盾。我国提出了钻柱涡动理论, 并以此形成了动力学防斜理论, 研究应用出光钻铤大钻压防斜技术、偏轴钻具组合防斜打快技术等;国外则更重视机电液一体化的旋转导向闭环钻井系统的研究与应用, 其中VDS自动垂直钻井系统、SDD自动直井钻井系统等一系列的系统均投入商业化应用。

2.3 提高钻井速度技术

目前国内外的研究热点都为螺杆钻具加高效高强PDC钻头、涡轮钻具加金刚石钻头、旋冲钻井技术、欠平衡钻井技术、气体钻井技术等。

2.4 钻井液技术

目前超深井钻井液体系有油基、水基和气体3大类。油基分为真油基和逆乳两种, 其稳定性好, 抗电解质能力强, 但维护费用高, 测井解释困难;水基成本低, 环保, 但需要抗高温处理剂复配才能保证稳定;国外的气体钻井深度已超过6300m, 而我国空气钻井研究刚刚起步。

近年来, 国外成功研究出聚合醇、多元醇、甲酸盐、稀硅酸盐、合成基等钻井液体系。而我国的研究较国外存在一定的差距。

2.5 固井技术

目前国外水泥外加剂已经有14大类数百个品种, 国内也形成11大类100多个品种, 但国内抗高温外加剂品种少, 抗盐力和稳定性也较差。

国内外的固井水泥浆体系主要有高密度水泥浆体系、新型泡沫水泥浆及超低密度水泥浆体系等, 国内也研究出多套水泥浆体系, 而且在低密度、高密度防气窜固井技术上已经达到国际先进水平。

2.6 信息技术

从80年代开始研究钻井信息系统, 到90年代研究出应用数学模型结合人工智能技术, 国外已经研究与建立了一个完善的钻井信息系统。同样的90年代, 国内也进开发了钻井计算机应用软件等系统, 但国内的信息技术与国外还是有一定的差距。

专业设备的发展:

目前国外已经研发出7~8种自动化系统, 钻机也正向HSE及TQC综合性要求的方向发展, 井下工具技术也在不断提高, 钻头设计与制造也越发成熟。国内的技术装备与国外相比差距较大, 在某些方面, 国内的技术水平仍存在一定的问题。不过我国近年来开发出了一系列的新型自主装备。

3 对于我国深井、超深井钻井技术面临的难题

(1) 我国深井、超深井钻井技术研究起步较晚, 相对于国外先进技术和设备, 我国技术以及设备各方面仍有诸多的不足, 事故多、钻井周期长、费用高都是我国深井超深井钻井所面临的最实际问题。

(2) 我国地大物博, 地势地质复杂, 大多数油田都集中在西部地区, 西部地区的地层古老、复杂, 每一个阶段遇到的压力系数也不确定, 并且许多地层泥岩含量不确定, 容易水化, 容易造成井壁失稳, 导致井下复杂情况频发。

(3) 由于深井作业在高温高压环境下进行, 所以对钻井液有相当高的要求, 要具备良好的抗温、抗压能力和防塌性能。并且对其他的仪器也提出了更高的要求

(4) 深井钻井会造成地层产生很多情况, 比如气窜、漏失、高温、高压、环空间隙等问题。

(5) 大部分地区的上部井眼大, 深部井眼小导致工具和参数使用受限, 钻速低, 周期长;而且长时间的在复杂地层上施工, 会造成钻具等设备的严重磨损甚至损坏。

4 我国石油深井、超深井钻井技术的发展

我国下一步石油开采的重点将放在西部地区、南方海相地区以及东部深层地区。

首先, 我国可以先学习国外的先进技术;并且购买国外的先进设备, 同时吸取国外的先进钻井经验, 研究出符合我国特有国情以及特有地形的自主的科技与品牌, 在短时间内缩短与国外技术的差距。

其次, 要高度重视深井、超深井钻井技术理论的研究, 只有正确、科学的理论知识才可以给钻井技术提供正确的方向以及钻井技术。除了理论, 也要加强我国人才的培养, 要培养出高素质的专业人才, 在钻井技术发展的同时不忘培养与之同步的人才, 达到人、机结合的最佳效果。

最后, 针对于我国仍落后的深井、超深井钻井技术上的发展策略, 不应急功近利, 不应盲目复制国外的技术与设备, 应当遵循一个循序渐进的过程, 在吸取国外先进经验的同时、在一定的时间内研究出具有自我知识产权的核心技术;之后在现有的技术上通过不断的研究, 再研究出具有自主产权的钻井技术;并且在短期内将已经研发出的技术及设备进行不断的完善与进化。

5 结语

如今各国都在积极研究和发展自己的深井、超深井钻井技术, 我国虽处在落后的状态, 不过近些年我国的发展脚步已经在逐渐跟上世界的步伐, 但是针对某些方面仍存在着不足, 改进、学习和专研我国独有的钻井科技是一件刻不容缓的大事。

参考文献

[1]曹义金, 刘建立.深井超深井钻井技术现状和发展趋势[J].石油钻探技术, 2005 (5) .[1]曹义金, 刘建立.深井超深井钻井技术现状和发展趋势[J].石油钻探技术, 2005 (5) .

我国深井开采现状 篇7

1千米深井现状

1.1分布情况

目前,国有重点煤矿中开采深度超过600m的矿井仅东北、华北、华东地区就超过了43对。千米深井在全国的分布山东最多,有21处,占千米深井总量的将近一半。剩下的一半分布在7个省,江苏省7对,安徽省6对,河北省4对,河南省4对,吉林省2对,黑龙江省2对,辽宁省1对[2]。

1.2产量和服务年限

在我国千米深井年产量不等,有0.3Mt/a的小矿井,还有12Mt/a大矿井,例如安徽淮南矿业顾桥煤矿,达到13Mt/a。服务年限在10a~20a之间的矿井最多,占统计总体的21.28%,服务年限超过80a的矿井仅占到6.38%。

2深井开采面临的问题

除了高地应力,高低温,高渗透压以及开采扰动这一复杂地质力学环境带来的深部开采难题外,还需面对高瓦斯、高冲击以及掘巷对其周围采掘巷道围岩的扰动。

2.1高地应力

随着开采深度的加大,构造应力受到扰动影响,构造主应力释放困难,应力衰减频率减弱,构造残余应力增大,进而原岩应力明显增大[3]。据南非地应力测定,在3500m~5000m之间,地应力水平在95MPa~135MPa。如此高的应力状态下进行工程开挖,其技术难度可谓非常困难。

2.2高地温

一般情况下,地温随着开采深度增加而呈线性上升。山东新汶矿区矿井每向下延深100m,地温平均上升2.5℃。有些千米深井的岩石温度已经超过50℃,部分采掘工作面温度达到30℃,个别矿井采掘工作面温度超过了38℃,如此高的作业环境是不利于工人长时间在井下作业的。

2.3水害增多

在高地应力和高地温等多种因素影响下,矿井不断延伸,改变了水在地下裂隙中的流动特征,从而奥灰水压变大,承压水问题凸显,加上地质勘探工作不到位,不能正确估计矿井涌水量,水害事故概率大大增加。

2.4采场矿压显现剧烈

随着开采深度的不断增加,导致上覆岩层自重压力增大和构造应力的增强,巷道支护成本增加以及顶板管理难度加大。深部围岩在破坏之前可以说根本没有破坏前的征兆,使破坏预测工作难上加难。

2.5瓦斯涌出量增大

浅部开采时,瓦斯气体可以通过岩层裂隙和煤层露头散发,不至于造成大量瓦斯气体积聚。随着开采深度的增加,瓦斯气体散发通道不畅通,大量瓦斯气体均匀分布在岩层裂隙之间。施工过程中,瓦斯气体会扩散到采掘工作面,原来瓦斯含量低的矿井随着延伸也会变成高瓦斯矿井。

2.6煤层自燃问题突出

随着开采深度的增加,地温升高,围岩温度升高,结果就是改善了煤层自然发火的蓄热条件,导致媒体氧化放热性能增强,大大加大了煤层自然发货的危险性。据统计,我国深井开采煤层自然发火危险性严重,分布广,比重大。煤层自然发火危险性增大,将造成严重的资源损失,瓦斯爆炸事故率大大增加。

3深井开采问题解决方案

3.1围岩控制技术

主要有被动支护、主动支护和联合支护目前矿井采用的主要的三种支护方式。随着国内支护技术的不断发展,已经淘汰了老旧的支护方式简单叠加的联合支护方式,变为多种支护方式的联合、耦合。加大深部围岩结构以及岩层属性的勘察力度,对围岩巷道定点加固,对巷道围岩的松动破坏进行二次加固。

3.2冲击地压防治技术

在防治冲击地压方面,国内已经形成了一套防冲体系,包括冲击地压的预测、解危、效果检验、安全防护的综合防治措施。根据地质勘探资料,制定合理的开拓布局,避免因受采动影响,使高应力向围岩深部转移。

3.3高温控制技术

目前,深井开采中使用最多的就是非人工制冷降温技术。具体方法为加强通风让风流带走工作面的热量,以及控制热源,达到局部控制高温的目的。人工制冷降温技术主要分为冰冷降温和局部措施降温,是借助动力装置,依靠制冷、输冷、传冷、排热等技术,有效解决深井开采高温问题[4]。孙村煤矿1219工作面采用下行通风后,工作面气温降低了2.3℃,工作面出口进风温度由31.2℃降低到低了28.4℃[5]。

3.4深部开采瓦斯治理技术

目前国内主要采取开采保护层、预抽瓦斯的方法治理煤与瓦斯突出灾害。深部瓦斯的防治通常采取以抽为主边抽边掘的治理模式。抽采过程中运用压裂爆破“水力冲孔”水力割缝的煤层增透技术提高瓦斯抽采的效果,同时优化通风路径,改造通风系统,改进采煤工艺,减少瓦斯涌出量。

3.5水害治理技术

地质勘探工作要准备充分,能较准确地预测矿井水的涌出速率,遵循先探后掘、先治后采的原则,采取“防、堵、疏、排、截”治水方针,积极预防,及时治理,减少水害事故的发生;地质工作人员要长期跟踪观测记录矿井水文地质变化情况,根据不同的情况制定相对应的解决方案,这样才能有效解决深井开采中的水害增多问题。

3.6预防煤层自燃技术

高地温会增大深井开采中煤层自燃的可能性,从开拓布局规划,采煤方法的选择,通风系统的优化等多种方案着手,可以有效地解决煤层自燃问题。我国目前防灭火技术主要有注氮防灭火、喷撒阻化剂、黄泥灌浆和注凝胶等。

4结语

针对深井开采面临的一系列问题,要加大对深井开采基础理论的研究,同时加大科研力度,使用新技术新理念新设备,只有这样才能保证我国煤炭事业的可持续发展。

参考文献

[1]何满潮.深部开采工程岩石力学现状及其展望[A].第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C].中国岩石力学与工程学会,2004:7.

[2]张农,等.深部煤炭资源开采现状与技术挑战[A].全国煤矿千米深井开采技术[C].中国煤炭工业协会,2013:22.

[3]王丽丽,高文静.透视我国千米深井生态[N].中国煤炭报,2013-08-19-3.

[4]罗时金,等.深井开采面临的关键问题及技术对策[J].煤炭技术,2014,11:309-311.

深井巷道快速掘进实践 篇8

1 地质概况

口孜东矿井底车场主要揭露的岩层为灰色砂质泥岩及浅灰色、硅质胶结的细砂岩,且周围均未采动。此段岩层整体属于较软岩层,裂隙较为发育,部分地段岩层产状变化较大,掘进中局部地段经常出现小断层、岩层裂隙发育带、压性滑面丰富等情况;此段主要水害为砂岩构造裂隙水,砂岩裂隙发育不均一,富水性一般,掘进过程中,揭露砂岩裂隙发育或断层时,局部出现淋水、滴水等情况。

资料表明,口孜东矿千米深井井底车场在掘进过程中,受深井软岩围岩地质、水文和高温环境的影响,给千米深井快速掘进和支护形式带来相当大的技术难题。

2 口孜东矿千米深井巷道快速掘进工艺

2.1 高强复合支护的运用

口孜东矿前期在井底车场施工中,巷道采用锚网喷加锚索支护,由于深井地压的影响,巷道变形量较大,严重影响安全生产。矿自主开展了深井支护形式探索,通过多种方案的试验和论证,采用了“一次支护锚索网喷、滞后一段时间进行二次支护套U棚加注浆”的高强复合支护方式。这种支护形式,在工序上安排合理,二次支护能与一次支护平行作业,既保证了巷道的稳定性,确保安全生产,又不影响巷道快速施工的空间和时间。

2.2 大功率、高性能设备的装备

开拓一队在北翼轨道石门施工中,配置了一套“P90B耙矸机+液压调车盘+转Ⅸ混凝土喷射机(PC8U)+7665风动凿岩机、MQT-130锚杆机”快速掘进线。实践表明:7665风动凿岩机比YT-28风动凿岩机打眼速度加快15%左右;P90B耙矸机比P60B耙矸机的装岩时间要节约40%;PC8U混凝土喷射机容量大、喷射能力强;MQT-130型锚杆机后打锚杆眼速度提高约25%;液压调车盘把出矸效率提高3.3倍。掘进工作面通过装备大功率、高性能设备,大大提高了生产效率,对加快施工进度,提高单进发挥了重要的作用。

2.3 运输系统的改进

2009年,口孜东矿提升为主、风井二套临时提升系统。为解决风井提升系统井底罐座结构梁受压变形需多次调整方可上人、装车的难题,将二层提升(一层人员、一层矸石)改造为单层提升,使提升机可以实现一次到位,缩短了单钩提升时间,提高了工作效率。在主、风井临时提升系统增设推车器,提高了装车速度,减轻了工人劳动强度。通过对临时提升系统的改进,保证了二井顺利正常的提升,平均提矸量为650车/d,最高提升量达847车/d,解决了临时提升系统下的排矸难题。

2.4 优化人力资源配置

1)矿组建专业化岩巷快速掘进队伍,在装备、技术、人员以及施工条件等方面给予支持,快速掘进队优势得到充分发挥,对其好的经验和做法进行推广,以点带面来推动全矿。

2)加强队伍整合,充实人员。根据合理集中生产和快速掘进的需要,矿对岩巷掘进队伍进行整合,充实人员,保证快速掘进队伍人员在80人～90人之间,满足了高强复合支护平行作业需要。

2.5 合理进行劳动组织

根据断面大、出矸量多的实际,采用了“三八”制作业方式,提高了工时利用率,实现了原班2个～3个循环;增加耙矸机距迎头的距离,减少了移耙矸机次数,而且实现了打眼、出矸、临时支护、帮部支护等工序间的平行作业,提供了有效的空间和时间;积极推广“一次支护锚索网喷、滞后一段时间进行二次支护套U棚加注浆”高强复合支护技术,实现一次支护与二次支护的平行作业。机电班组采用大班、小班和包机班三种形式,小班“三八制”负责24 h井下机电故障的处理,各班组对自用设备要及时维护和保养,并负责对使用过程中出现的故障及时处理,保证井下掘进工作顺利进行,设备维修不占用或少占用掘进时间。

2.6 激励体系

一个优秀的激励体系能激发人们的正确动机,调动人们的积极性和创造性,充分发挥人们的智力效应,通过价值杠杆来促进人们进行自我提高。口孜东矿为实现快速掘进目标,实行了多种激励方式来发挥激励作用。

通过多种激励方式的实施,施工队伍内部强化了劳动组织和管理,采取多种方式调动了职工的生产积极性:实行设备包机制,按影响时间长短确定机电辅助人员的工资和奖金,督促维修人员充分利用机械间歇时间对绞车等机电设备进行维护和保养,最大限度的控制机械设备影响,确保施工机械处于良好的使用状态;抓好工序衔接,充分利用时间和空间,在确保安全的前提下,最大限度的安排平行作业;开展班组劳动竞赛,进尺、质量及安全直接和工资挂钩,从而达到了快速掘进目标。

2.7 供应保障

由于生产计划的调整,矿井施工中,对于一些设备和材料,供应部门急矿之所急,积极主动地采取各种方式确保设备和材料的供应,保证了矿快速掘进的顺利实施。

3 实施效果

口孜东矿千米深井在井底车场泥岩类软岩巷道施工中,通过运用自主创新的高强复合支护,对传统掘进施工工艺进行新的尝试和技术改造,实现了千米深井在泥岩类软岩巷道中快速掘进的目标,为今后深井巷道的快速掘进提供了有价值的参考和宝贵的经验。

摘要：以口孜东矿千米深井井底车场施工为例,介绍了深井巷道快速掘进技术,分析阐述了深井巷道快速掘进施工所需装备,运输系统,人力资源配置,劳动组织等内容,为今后深井巷道的快速掘进提供了宝贵经验。

关键词：深井,软岩巷道,快速掘进工艺,高强复合支护

参考文献

超深井试气技术 篇9

鄂博梁Ⅲ号构造形态采用1999-2000年大庆石油管理局在该区风险区块勘探中采集的高分辨率二维地震资料精细处理解释落实, 构造特征与柴北缘的鄂博梁Ⅰ号、鄂博梁Ⅱ号、葫芦山等构造相似, 主要表现为构造翼部地层产状陡, 顶部断层发育、地层遭强烈剥蚀, 凹陷内地层产状较平缓, 地层保存完整。鄂博梁Ⅲ号构造位于柴达木盆地北缘块断带鄂博梁-葫芦山构造带的东段, 北邻冷湖六、七号构造, 南接一里坪凹陷, 位于伊北凹陷中央, 具“凹中隆”的构造格局。按照T1、T2’、T2、T3、T5、T R、T6反射层的波组特征和邻区引层结果, 对鄂博梁Ⅲ号构造区的33条剖面进行综合解释。解释认为, 鄂博梁Ⅲ号中深层构造为相对宽缓的背斜、断背斜构造。构造走向与浅层基本一致, 为北西-南东向, 但次级断裂发育。中、深层构造沿构造走向发育东、西两个高点。

鄂深1井钻探圈闭位于鄂博梁Ⅲ号构造东高点, 测网密度相对较大, 地震资料品质也相对较好, 所以各层位圈闭均落实。鄂深2井位于鄂博梁Ⅲ号构造西高点,

2 鄂博梁试油 (气) 工艺分析

2.1 测试工艺的分析

试油 (气) 总体分为三类, 即常规试油 (气) , 地层测试, 特殊井试油 (气) , 由于鄂博梁的井都是超深井, 如鄂深1井完钻井深4910.00m, 根据鄂深1井试油 (气) 计划, 鄂深1井拟在第一层进行射孔测试联作 (后单独下压裂管柱) 。根据钻井情况推测储层温度153.67℃/4834m、压力95.4MPa/4834m。根据国际高温高压 (HPHT) 井协会定义, 该井属于高温高压超深井。在鄂深1井高温高压超深井的试油气测试中决定采用APR测试-射孔联作工艺, 测试采用RD阀+RDS循环阀+RTTS封隔器的两阀一封工艺, 一开一关工作制度。

2.2 射孔工艺的分析

鄂深1井是青海油田公司在柴达木盆地北缘块断带鄂博梁Ⅲ号构造东高点上钻探的一口风险探井, 钻井深度较深, 温度较高, 位于青海省海西州冷湖镇106º方位约79.70km处。射孔是套管井试油过程中的一个重要环节, 射孔作业中需要全方位考虑:

(1) 油层温度决定射孔火工器材。射孔弹等火工器材必须满足该井高温条件下射孔作业的需要, 需要优化选配。由于该试油层位套管分别为5 1/2″尾管 (内径118.62mm) 和9 5/8″技术套管 (内径220.52mm) , 推荐使用现有对应的射孔枪为102型和127型射孔枪, 同时配套对应的超二代超深穿透射孔弹。

(2) 井筒压力密切关联射孔枪。下井的射孔枪工作压力必须大于油气井施工压力, 经计算决定用射孔液为1.3500g/cm3无固相压井液至井口。

(3) 作业工艺:采用射孔测试联作。该技术采用作业管柱一次下井同时完成射孔、测试两种作业, 减少压井起下管柱次数, 节约时间和费用, 有利于保护产层, 获得最真实的评价地层的机会。

(4) 作业管柱:带封隔器下井管柱能够保护套管, 从而保证油气井的安全。本次作业采用全通径测试工具, 为保护封隔器和测试工具, 需要配套减震装置。

(5) 起爆方式:采用压力延时起爆方式, 油管内加压到预设起爆值后稳压, 再井口泄压, 延时5~7分钟射孔枪起爆。这样一方面可以满足负压射孔的要求, 根据射孔的作业经验, 这种压力延时的起爆方式有利于保护作业管柱, 有效降低射孔震动对管柱的影响。

综合考虑全通径测试器的操作压力值, 射孔的安全压力值、RD循环阀的操作压力值及套管抗内压和外挤压强度, 我们采用油管加压、延时起爆射孔枪。

3 施工难点分析

(1) 鄂深1井井身结构为Ф244.5mm技术套管内悬挂Ф139.7mm尾管, 且技术套管和尾管的水泥返高不够, 存在大段的自由套管。第Ⅰ、Ⅱ层组固井水泥胶结差, 第Ⅲ层和预备层固井水泥胶结较好。施工过程按设计要求控制好油压及套压, 防止发生井筒安全事故。

(2) 对Ф2 4 4.5 m m技术套管和Ф139.7mm尾管计算套管安全抗外挤强度下应保证的井口最低压力或者最大允许掏空深度。施工时必须将井口压力保持在计算出的最低压力以上或者最大允许掏空深度以上, 若井筒内为纯气时, 即使下入封隔器将环空隔开, 井口也应保持4.70MPa以上的压力以保护尾管。使用1.00g/cm3淡水施工不满足施工要求, 因此不允许用淡水替泥浆、替液。采用1.35g/cm3加重液进行施工和措施改造时, 技套最大允许掏空深度为833m, 而尾管内最大可掏空至4448m。由于Ф244.5mm技术套管抗压能力低, 且存在井内管柱突然漏失的可能, 因此不允许对技术套管掏空, 在施工中必须派专人观察环空, 若环空液面下降, 应马上停止施工, 并向环空灌满压井液;每班定时测量压井液密度, 确保加重液密度为1.35g/cm3, 储备泥浆密度为2.05g/cm3 (Ⅲ层组和预备层组储备泥浆密度调整至1.75g/c m3) ;起管柱时边起边灌, 保持压井液液面在井口。具体施工压力和最大允许掏空深度还须根据井筒流体平均密度、套管磨损后的剩余强度和施工工程要求进行实时计算调整。