易坍塌地层绳索取心钻进泥浆

近几年来,我队在绳索取心钻进（下称绳钻）各种复杂地层过程中体会到,绳钻由于环状间隙小,冲洗液上返速度高,对孔壁稳     

水平定向钻进地层冒浆计算模型

地层极限压力和地层流体渗流模型并不是土层的某种压力特性,而是针对冒浆问题提出的一个概念,本文通过运用土力学,岩石力学,弹塑性学,流体力学的的原理分析计算,结合摩尔库仑破坏准则进行压裂冒浆计算模型的建立,分别考虑了地层破坏极限压力和泥浆在地层中的渗流规律并建立了相应的计算模型。     

水平定向钻进地层适应性的评价方法

水平定向钻进的地层适应性对施工技术方案、钻具选择、参数选取和施工效益都有着重要影响。应采用钻进地层的岩土硬度、完整性和研磨性三方面指标,对比钻进技术工艺和技术器具特点,对钻进效率、钻孔的成孔和孔壁稳定性、以及钻具寿命等进行定性及定量的评价,从而有利于大大提高水平定向钻进铺管施工的技术和经济效益。     

井下碎软煤层双管双动空气定向钻进工艺研究

碎软煤层钻进过程中易发生喷孔、塌孔,造成钻孔深度浅、成孔率低,严重制约碎软煤层瓦斯高效治理。随着“以孔代巷”、递进式抽采等瓦斯治理模式的兴起,煤矿对碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔提出了更高的要求,为了进一步提高碎软煤层钻孔深度、钻孔精度和成孔率,以满足煤矿安全、高效、精准瓦斯治理的需要,提出煤矿井下碎软煤层双管双动空气定向钻进工艺方法。针对该钻进方法涉及的关键钻具和钻进工艺,根据煤矿井下空气螺杆钻具规格和通过性试验,分析确定外管套管、内管螺杆钻具、领眼钻头以及扩眼器等钻具级配;通过理论分析螺旋钻进煤粉颗粒运动速度,优化套管螺旋叶片螺距、头数等参数;根据钻进排粉需求、空气螺杆钻具用风要求,计算双管钻进用风量、风压;采用数值模拟方法,研究排粉规律和最佳钻进工艺参数,最后通过现场钻进试验,验证双管双动钻具级配和钻进工艺的合理性。结果表明:增加风量比增加转速提高排粉效果更明显;钻进时套管转速40 r/min时,对应风量应最小达到500 m3/h,内管钻具滑动定向造斜完成后,应尽快复合钻进排粉,当风量低于400 m3/h时,应当充分回转扫孔排渣;采用?90 mm领眼钻头+?120 mm扩眼器+?73 mm空气螺杆钻具+?73/35 mm宽叶片螺旋钻杆的内管钻具+?140 mm套管钻头+?120/96 mm反螺旋套管的外管钻具组合,采用风量1 000 m3/h、风压1.25 MPa以上的风源、转速40~120 r/min的工艺参数,钻孔深度达到350 m以上、套管护孔深度168 m以上,钻孔轨迹可控制在煤层内,有效提高了钻孔深度和精度,为碎软煤层随钻护孔精确钻进提供新工艺方法。      

无循环钻进工艺在易坍塌、缩孔和卵砾石地层的应用

无循环钻进工艺是我国现在和将来桩孔施工领域的主要施工工艺之一,通过对无循环钻进工艺及器具的研究,解决了我国桩孔施工在无水地区和岩石层、卵砾石、淤泥、流沙层进行桩孔钻进的难题,大大减少了孔内事故,提高了无循环钻进工艺在复杂地层中钻进的效率。根据我国目前全套管施工设备少,而旋挖钻机保用量已超过3000多台的现状,通过新的钻具和工艺的结合,用旋挖钻进工艺与全套管跟管钻进、全套管护壁钻进等特殊工法和特殊钻具的配套施工,解决了全套管钻进的成本问题,推动了无循环钻进工艺、机具及全套管配套技术的研究。     

水平钻进横穿公路的定向技术研究

结合水平横穿开封－洛阳高速公路非开挖水平钻进铺设通讯管道工程实例,通过对袂钻试验数据进行分析,得出了水平定向钻进国钻孔轨迹为弧线的规律,并推导出钻孔弧段曲率工以及能保证准确钻孔出口位置的人口仰角的计算公式,总结了水平钻进的技术要求。     

水平定向钻进的钻进液使用指南

本文介绍了泥浆基础材料、泥浆性能测试方法、泥浆相关设备等,以及施工土壤的不同需采用不同泥浆的方法,该文是水平定向钻进施工泥浆使用的基础指南。     

水平定向钻进辅助系统

本文讨论了水平定向钻进（HDD）辅助系统的功能。该系统能采用人性化设计,专为HDD知识有限者或初学者所设计。系统是基于网络设计,在联网情况下即可随时随地的使用。该系统简单却能真实的反应钻进情况,不像其他系统一样需要具有大量深入的HDD知识储备,因此其非常适合于各类人员,包括HDD初学者。其目的在于展示在最终设计之前可以确定的成果。用户也可以使用该系统对其目前所设计的HDD做独立检测和鉴定。该系统目前使用英语,但是将来也可以运用其他语言,比如日语、泰语,汉语以及马来西亚语。目前Trenchless Advisor Pty Ltd公司（www．trenchlessadvisor．com．au／pre_assist．php）可提供该系统。该系统的独特之处在于可以使一个计算机新手在不超过20分钟的情况下完成输入所需的设计参数。包括产品管径大小、目标深度以及该距离下所需要的入土和出土角。该系统通过一个输入预定设计参数的渐近过程来指导用户,同时也能提供一些有用的HDD相关安全操作信息给用卢来制定其方案、设计和施工。一旦设计参数输入到该系统中,无论设计正确或者错误,它都将给出HDD设计的可行性和建议以及进一步的审核。这一审核包括工程设计数据和基本参数,而且还可以在系统结束运行替用户保存该方案,并打印出一个PDF割采作为诗计文件确一部分．     

长距离岩石水平定向钻进中的难点分析

在长距离岩石水平定向钻进施工中,许多在短距离穿越中的施工技术和以往的施工经验,往往已经不能完全符合实际施工情况,本文从定向钻穿越中导向孔钻进,扩孔,管道回拖这三个阶段分析了长距离岩石水平定向钻进的难点,并根据以往的施工经验和对相关资料的总结,对这些难点提出了相应的解决方案,这对实际施工具有一定的指导意义。     

运用水平定向钻进技术实施管道更换的新方法

结合工程实例,介绍了运用非开挖水平定向钻进技术实施原有管道更换的新技术,对旧有管道的更换探索一条经济可行的便捷之路,具有借鉴意义。     

Pipe-soil shear interaction stiffness in horizontal directional drilling and pipe bursting

During horizontal directional drilling and pipe bursting installations, the shear forces between the pipe and the surrounding soil play a major role in the tensile loads and stresses experienced by the pipe. The magnitudes and variations in the shear forces are controlled by the pipe-soil interaction characteristics. This paper discusses the shear interaction between the pipe and the soil during those trenchless installations. A pipe-soil interaction mechanism is described that quantifies the relationship between the shear force and shear displacement, as well as the shear force at which sliding takes place. A simple analytical approach, as well as a finite element procedure, is employed to provide guidelines on practical values of the pipe-soil interaction stiffness and to investigate the effect of some soil and geometric parameters on the interaction stiffness magnitude.     

非开挖水平定向钻进软件设计研究

轨迹设计是非开挖水平定向钻进管线铺设施工的关键。本文应用动态规划原理, 对轨迹最优化设计进行了深入研究。根据工程实际需要, 设计出一套水平定向钻进软件, 实现了轨迹最优化设计、施工图设计、竣工图处理、施工记录表填写及轨迹查询等功能, 集设计、优化、出图于一体。实践证明, 该软件能很好地满足水平定向钻进工程的要求。     

定向钻进技术与装备在穿层定向长钻孔中的应用

针对硫磺沟煤矿工作面常规施工单孔深度不足、有效孔段短、钻进施工效率低、钻孔孔径小等诸多问题,提出采用窄体式ZDY4000LD（C）型履带钻机、第二代随钻测量系统（YHD2-1000（A）型）等附属定向设备进行穿层定向长钻孔成孔技术,以提高钻孔成孔精度、钻孔深度,增大钻孔孔径等参数,减小煤层因受采动影响,导致工作面瓦斯涌出量增大的问题。现场试验施工了4个大直径穿层定向长钻孔,孔深300 m以上钻孔成孔率达到100%,孔深最深399 m,最大钻孔孔径193 mm,钻进总进尺1581 m,平均孔深395.25 m,钻孔抽采效率显著增加。其中3号钻孔最大抽采混合流量8.3 m³/min,最大抽采纯量1.6 m³/min,瓦斯抽采浓度51%,瓦斯抽采效果显著。     

直井段偏移对后期定向钻井作业的影响分析

在定向井、水平井钻井过程中,直井段井身质量的控制对后期定向造斜与轨迹控制的影响往往被忽视,国内对定向井、水平井直井段井身质量要求基本是以常规直井的标准为依据,没有重视到直井段位移、井斜和方位对定向施工的影响。对于定向井、水平井来说,直井段偏移不仅对后期轨迹控制、定向施工和完井作业带来危害,同时给油田后续开发中井位的部署带来不利影响,对于平台丛式井直井段偏移可能造成井眼相碰,因此,定向井、水平井直井段控制的好与坏,将会给定向井、水平井的钻（完）井带来很大影响。本文统计分析近年完成的定向井、水平井直井段偏移情况和影响,简述直井段偏移的形成原因,对直井段不同类型偏移造成的影响进行了分析并提出了应对方案。     

煤矿井下定向钻进工艺技术的应用

定向钻进技术以其精确控制钻孔轨迹逐渐被应用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔及防治水钻孔施工中。从定向钻进技术的原理入手,以国内多家煤矿企业井下施工定向钻孔的实际资料,研究了定向钻进技术在煤矿井下进行瓦斯抽采、地质构造探测及防治水施工的适用条件、布孔方式和成孔原理。结果显示,定向钻进技术在煤矿井下瓦斯抽采、地质构造探测及防治水领域的应用效果显著。     

我国煤矿井下近水平定向钻进技术的发展

煤矿坑道近水平定向钻进技术是钻探工程领域的一项新技术,主要应用于岩层和较稳定、较硬煤层的瓦斯抽放钻孔和地质勘探孔。简述了国内外煤矿井下近水平定向钻进技术的发展概况,对目前煤矿井下近水平定向钻进技术所采用的稳定组合钻具钻进和孔底螺杆马达钻进两种主要方法的特点与适用范围作了分析。结合我国煤矿井下地质条件、煤层特征和定向钻孔的技术要求,对我国煤矿井下定向钻进技术的应用提出了几点建议,并对我国煤矿井下定向钻进技术与装备进行了展望。     

煤矿井下复合定向钻进技术研究与应用

针对传动滑动钻进方法施工千米以上长距离定向钻孔遇到的问题,借鉴石油钻井领域先进技术经验,提出煤矿井下近水平复合定向钻进技术,对其高效钻进机理与钻孔轨迹控制原理进行了分析探讨。根据复合定向钻进工艺技术要求,完成了泥浆脉冲无线随钻测量系统选型,完善了复合定向钻进技术装备配套,形成了泥浆脉冲无线随钻测量复合定向钻进工艺,开展了煤矿井下长距离定向钻孔复合定向钻进现场试验,完成一个1 566 m本煤层定向长钻孔。试验结果表明,与传统滑动定向钻进技术相比,在钻进安全性显著提升的基础上,复合定向钻进技术综合钻进效率显著提升,实现了本煤层定向长钻孔的安全高效钻进。     

韩城区块煤层气定向井钻井工艺研究

陕西省韩城市是陕西省主要的煤炭生产基地之一,煤层气资源丰富,含气饱和度较好,是理想的靶区。利用定向钻进技术开采煤层气具有开采成本低、煤层气产量高的优点。本文以韩城区块WL2-015向1井为例阐述了煤层气定向井钻井工艺,并总结了煤层气定向钻进的相关施工经验。     

复杂地层顶板大直径高位定向钻孔试验

针对煤矿地层条件复杂,常规钻进工作量大、单孔深度不足、难以成孔、瓦斯抽采浓度低等诸多问题,开展了煤矿复杂地层中施工顶板大直径高位定向钻孔试验。以东保卫煤矿施工为依据,根据煤层顶板地质实际情况,在36号煤层顶板施工6个?120 mm大孔径顶板高位定向钻孔,其中孔深>300 m钻孔成孔率达到83.3%,最大孔深510 m。利用顶板大直径高位定向钻孔进行瓦斯抽采,其抽采浓度比原有工作面常规瓦斯钻孔抽采浓度增加66.7%,取得显著瓦斯抽采效果。顶板大直径高位定向钻孔的成功应用,为东保卫煤矿以及相似条件矿区推广应用提供了技术支撑。