钻井利器的故事之“铝合金钻杆”

地球科学的发展对地球深部数据的依赖程度越来越高,作为“入地”重要手段的科学超深井工程是研究深部地质学的重要方法,被誉为是“伸入地壳的望远镜”。与钢钻杆相比,铝合金钻杆以其独特的优越性(质量轻、比强度高、钻进深度深、所需能耗少),已成为难进入地区、大位移井、超深井等钻柱设计的优选方案。本文从科普的角度介绍了钻柱与钻杆的区别、钻柱的使用极限长度、铝合金钻杆的技术优势及其现存的不足之处,以此提高对铝合金钻杆的认识,促进铝合金钻杆的研究和发展。     

湖州“4·9”强对流天气特征分析

利用NCEP再分析资料、常规气象资料、自动观测站资料和多普勒雷达等资料,分析了2019年4月9日发生在湖州地区的强对流天气过程。结果表明:500~700 hPa低槽配合强冷空气东移南下,中低层850 hPa切变东伸发展,西南暖湿气流加强,是这次强对流天气发生的有利天气背景场。上中层干冷、下层暖湿的温、湿场配置,为强对流的发生提供了大量不稳定能量;850 hPa以下冷空气渗透对不稳定能量的爆发起到了触发作用。强对流云团具有回波悬垂特征,出现的低悬强回波中心是高效率降水回波的标志,对短时强降水有指示意义。     

水平定向勘察技术在长大隧道勘察中的应用现状与展望

西南高山峡谷区是我国重大铁路交通工程规划建设的重点区域,如川藏铁路建设等,深埋、长大隧道数量多,常规垂直孔勘察方法无法满足精细化地质勘察的需求。采用水平定向勘察技术沿隧道设计轴线施工水平定向孔为隧道勘察提供了一种有效的手段。水平定向勘察技术的核心包括钻进技术、取心技术、钻孔轨迹控制技术、随钻测量/随钻测井技术、综合测井技术等。结合国内外水平定向勘察技术的发展应用现状,分析了目前存在的问题,提出了开展单次钻探长度超3000 m的水平定向多工艺钻进关键技术与装备攻关,构建安全、高效、经济合理的水平定向勘察技术体系的建议。     

随钻测斜技术现状与发展趋势

在桩基领域,随着基础设施建筑对桩基础承载能力和桩孔垂直度的质量控制要求越来越高,现有常规桩基成孔监测技术已不能满足要求;在钻探领域,随着深井、超深井、科学钻探井及水平井的成井要求越来越高,由于地层因素、工艺技术等导致的实际钻孔轨迹偏离设计轨迹的井斜问题愈发突出,井斜的监控变得越来越严格,现有仪器已不能很好地满足钻孔轨迹测量的高精度要求。针对上述问题,本文梳理了随钻测斜技术发展现状,并结合地质岩心钻探、旋挖桩孔施工工艺特点,提出实现绳索取心钻探钻孔轨迹和大直径长钻孔灌注桩孔垂直度高精度实时监测的方案,这一思路的推广将对指导施工操作、保证钻孔/桩孔的整体质量产生积极影响。     

湖州市冬季降雪的预报指标研究

利用2007-2016年湖州国家基本气象观测站常规地面气象资料和NECP再分析资料(1°×1°),选取出现降雪的25个个例,通过统计分析方法和TS评分最优原则,确定降雪相态出现时各物理量的范围及阈值,得到了相态转变的判据。选取4次历史个例进行检验分析,同时结合实际业务运行情况发现,各类混合指标能够较好地区分降水相态的变化,TS评分均在0.7以上。研究结果能为湖州地区的预报业务和模式产品处理提供较好的参考。     

国内外割心钻具研发概况与分析

在松散、松软、破碎等复杂地层钻进时,与常规取心技术相比,割心技术能够获得更高的岩心采取率。国内外研发的割心钻具主要包括双动双管、单动双管和绳索取心割心钻具3种,钻具研发的关键点主要包括岩心爪结构设计和加压方式选择。从钻具研发情况看,三角形岩心爪具有良好的闭合性能,液力加压能够实现对割心压力的准确控制,绳索取心割心钻具钻进效率较高,但研发难度相对较大。本文详述了国内外割心钻具的结构设计特点及取心操作流程,分析了钻具设计原理的优缺点,提出了割心钻具发展趋势,为割心钻具的优化设计奠定了基础。     

高强耐热铝合金钻杆材料优选

铝合金钻杆的使用性能是制约深部钻探技术发展的“瓶颈”。本文综合考虑孔内工况因素和钻杆性能因素,以钻柱组合设计为基础准则,从特深孔钻探工程技术需求出发,开展了高强耐温铝合金钻杆材质选择和评价的试验研究。试验结果表明：2219铝合金固溶时效制度分别为535 ℃/1 h、165 ℃/20 h,2618铝合金固溶时效制度分别为530 ℃/1 h、200 ℃/20 h;2219铝合金在高温长时间暴露后的室温力学性能优于2618铝合金,在高温瞬时条件下的力学性能劣于2618铝合金;2219铝合金中含有Zr,该元素在热暴露过程中起到减缓溶质扩散速率的作用,这对提高热暴露后的剩余强度是有利的。     

国内外绳索取心钻具研发应用概况及特深孔钻进问题分析

随着钻孔深度的不断增加,对绳索取心钻具的使用性能提出了更高要求。在分析了国内外绳索取心钻具研发现状、结构设计特点及特深孔应用情况的基础上,整理了特深孔钻进绳索取心钻具使用存在的技术问题,定位机构打捞可靠性、到位报信提示可靠性、堵心报信机构工作稳定性、单动机构使用寿命均有待提高,并相应地分析了原因,为5000 m特深孔绳索取心钻具优化设计打好基础。     

SAGD技术应用于陆域冻土天然气水合物开采中的理论研究

天然气水合物被誉为最有研究价值和开采价值的清洁能源,已经成为当今世界能源研究的热点。但到目前为止还未形成成熟稳定的天然气水合物开采技术体系,仍处于研究和试采阶段。陆域冻土天然气水合物开采与海域天然气水合物开采相比相对比较容易,在钻进过程中能够形成较稳定的孔壁。天然气水合物开采的主要方法有热激法、降压法、置换法和化学抑制剂法。SAGD（Steam Assisted Gravity Drainage）技术也叫蒸汽辅助重力驱油技术,在重油、油砂开采中得到了迅速发展,取得了非常有效的成果,被认为是目前重油开采最有效的方法。对SAGD技术应用到陆域冻土天然气水合物开采中进行理论分析研究,经过分析发现将SAGD技术应用到天然气水合物开采中是可行的,但确定两口水平井之间的距离是关键,且在应用时要将上部井变为生产井,下部井变为注汽井。     

地质钻探孔内复杂情况和孔内事故种类梳理分析

近年来地质钻探孔内事故数量呈下降态势,但由于技术经济条件变化、地质钻探应用领域和范围扩大,钻孔深度增加,孔内复杂情况增多,一旦发生孔内事故,处理难度变大。应尽快对地质钻探孔内复杂情况和孔内事故种类进行梳理,制定地质钻探孔内事故预防和处理技术规程,推动孔内事故预防处理技术发展和规范化管理。地质钻探孔内复杂情况种类主要有钻孔漏失/涌水、钻孔弯曲、孔内温度异常、钻孔缩径/扩径、钻孔坍塌/阻滞、孔内沉渣、孔内异物和其他孔内异常等;地质钻探孔内事故种类主要有钻具事故、卡钻事故、埋钻事故、烧钻事故、套管事故、测井事故、取心事故和其他事故等。地质钻探与石油天然气钻井有着较大的工艺差异,孔内复杂情况和孔内事故种类亦与石油天然气钻井有所不同,不能完全照搬其种类划分,但应借鉴学习石油天然气钻井行业的井下事故预防处理先进技术和管理理念。