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深部钻探配套技术研究与钻探机械教学的结合
2011-10-13 17:15:36
 

作者:张彦辉

在承担《钻探机械》课程教学中,深感钻探技术及钻探设备对钻探工程的影响,因此结合旧的钻探设备与技术,开展固体矿产深部钻探配套技术关键技术研究,提高预测与勘查效率,解决中深部隐伏矿勘查找矿方法技术问题,具有特别重要的意义。

深部定向钻进技术在石油钻井、可溶性矿产资源的利用开发等方面已经有了很高的水平,但在深部固体矿产勘查方面发展相对滞后,绳索取心技术在我国已有几十年的使用历史,属于相对成熟的应用技术。将二者有机结合起来,可以解决深部不规则沉积矿床、隐伏矿床等矿床勘探难题。通过该技术在应用领域、关键技术的创新点,研制出相关钻具结构及其技术参数,具有很大的现实意义。

针对我国地质岩心钻探工艺与装备落后、钻探效率低,工人劳动强度大,难以满足深部矿产勘查需求的现状,利用国内外定向钻进技术应用的新理论研究深部固体矿产定向钻进、勘查取样的一套完整的钻进和取心方法,以适应目前勘查的需要。重点包括以下几个方面:

1)选择适应固体矿产勘查的国内外先进的测控仪器为精确定向服务;

2)开展适应深部勘查的集测控、导向造斜、绳索取芯一体的配套器具研究;

3)通过高精度深部定向钻进施工工艺的研究,取得深部定向钻进质量、效率的提高。

为了解决上述问题,需在定向钻进实施连续绳索取心作业,在技术方面具有很强的创新性。定向勘探取心技术是近10年来发展起来的高新技术,目前在世界范围内,仅有少数几个国家掌握该技术,其中以挪威和美国处于世界领先地位。它有别于传统的定向钻进和取心钻进:传统的定向钻进只是全面钻进但并不能取心,传统的绳索取心钻进只能进行直孔取心钻进。该技术的研究成功可提高岩心钻探取心技术。定向钻进连续取心钻具是定向钻进与绳索取心组合式取心钻具。该取心工具在钻进过程中随着井眼的轨迹而倾斜,其取心管受重力作用而下垂。在设计过程中需解决的关键技术有以下几点。

a.导向造斜机构的设计

要求导向造斜机构在往下运送钻具过程中处于收缩状态,而在工作状态时通过施加钻压能使导向机构的伸缩弹片偏心伸出,产生对孔壁比较大的侧压力,卡住孔壁,从而使钻具形成夹角。

b.定向测量系统的设计

在造斜过程中要掌握钻进的顶角、方位及工具面角等钻井参数,就必须下测斜仪随钻测量。为了取得完整的岩心,取心管不允许旋转,设置了单动机构。

c.解决造斜钻进或水平钻进时内管和外管同步

转动的问题在造斜取心或水平取心过程中,由于取心工具的轴线和重力方向线形成一定夹角,这样在重力作用下取心工具斜卧和横躺在井眼低边上,在重力作用下取心内管靠在取心外管的内壁上,从而造成内岩心管随同外岩心管一起旋转,容易堵心。因此必须解决因重力引起的内外管同步旋转的问题。

d.旋转机构方面

如何在狭小空间内解决在转与不转之间的钻压传递和相对摩擦损耗是关键技术。设计时取心内管总成采用两点扶正,即在取心内管中间设计扶正轴承短节,在钻头腔内设计滚柱扶正轴承,这样可使取心钻具在水平或造斜段中取心内管居中且随同取心外管旋转,实现双管单动,有利于岩心进入并保持岩心完好。

e.既能造斜钻进又能绳索取心

该钻具最大的创新点是既能定向钻进,又能绳索取心。而且还能随时测量钻进时的顶角、方位及工具面角。

该课题研究已经上报列为2010年科研项目,在还没有具体开展此项工作之前,先将课题研究的重点——“配套器具”做为一门新技术加入《钻探机械》课程教学中,将该项研究的重点内容及图片资料,通过计算机多媒体的形式,在教学中展现在学生面前,让学生提前接触钻探机械的最前沿技术,增加学习能动性,使我们的学生在走出校门前就具备钻探机械的先进知识,为他们的实习和工作打下坚实的基础,使我校钻探专业成为全省乃至全国职业学校系统中的王牌专业。

    以上只是本人在我校开展的2009年教学工作研讨会活动中的一点想法,还不太成熟,但只要对教学有宜,也就达到我的初衷。感谢学校组织的这次教学工作研讨会,并期望以后能够经常举办。

 
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