Resumen de la aplicación de nuevas tecnologías de perforación
En el desarrollo de la región occidental y el estudio geológico de la tierra y los recursos, el Comité Central del Partido y el Ministerio de Tierras y Recursos han hecho de la exploración y el desarrollo de los recursos hídricos una máxima prioridad. El estudio y evaluación nacional de los recursos de aguas subterráneas es una parte importante del estudio geológico para completar la tarea a tiempo y con alta calidad y lograr los objetivos predeterminados, además de utilizar teoría geológica y tecnología geológica avanzadas, también debemos adoptar un muestreo de núcleos avanzado. y perforar nuevas tecnologías. Si se utiliza tecnología de perforación convencional para la construcción, existen muchas dificultades técnicas en muchas áreas, como la baja velocidad de exploración, la baja eficiencia y el alto costo; los accidentes frecuentes de los pozos atascados y las fisuras enterradas en la capa de producción se bloquean fácilmente y el lodo; está pegajoso en las paredes del pozo; falta de Todavía hay una gran cantidad de agua de producción en las áreas de agua que es difícil de resolver, lo que inevitablemente afectará la investigación y evaluación de los recursos hídricos. Esta serie de factores nos obligan a cambiar el concepto original de innovación tecnológica, elegir tecnología de perforación avanzada adecuada para un área determinada, mejorar la eficiencia de la perforación, reducir costos y completar tareas con calidad y cantidad, promoviendo así la promoción y aplicación de nuevas tecnologías de perforación. .
Durante el período comprendido entre el "Sexto Plan Quinquenal" y el "Octavo Plan Quinquenal", la tecnología de perforación ha logrado avances significativos y la tecnología de perforación con diamante con extracción de núcleos de cuerda como cuerpo principal ha logrado grandes avances. progreso, impulsando la tecnología de perforación, tecnología, métodos, equipos, etc. Reforma integral, la tecnología de perforación direccional controlable ha alcanzado el nivel avanzado internacional y la tecnología de perforación por impacto ha alcanzado el nivel avanzado internacional. La tecnología de perforación direccional controlada ha alcanzado el nivel avanzado internacional, y la tecnología de perforación rotativa de impacto se ha convertido en la tecnología característica de mi país con derechos de propiedad intelectual independientes y ha alcanzado el nivel avanzado internacional. La tecnología de perforación neumática multiproceso y la tecnología de perforación de circulación inversa han madurado; perforación Instrumentos mecánicos ha desarrollado una serie de productos adaptados a métodos multiproceso, con equipos técnicos básicamente completos, desempeñando un papel activo en la exploración geológica.
2.2.2.1 Tecnología de perforación con aire multiproceso
La perforación con aire se refiere al uso de aire comprimido o una mezcla de gas y líquido que contiene aire comprimido como medio de lavado circulante durante la perforación, o como ambos El poder de los equipos para romper rocas también sirve como proceso de perforación para lavar los medios. En los últimos años, con un rápido desarrollo y una tecnología madura, se ha formado gradualmente un sistema de tecnología de perforación neumática multiproceso que incluye medios circulantes, métodos de circulación, métodos de rotura de rocas y campos de aplicación.
Las características principales son las siguientes: el medio de baja densidad favorece el aumento de la velocidad de trituración de la roca; puede enfriar eficazmente la broca, eliminar los recortes y estratificar rápidamente la pared del pozo en condiciones inestables; formaciones y tiene poca contaminación ambiental; es beneficioso para proteger los acuíferos y yacimientos de petróleo y gas de baja presión y aumentar las tasas de producción de petróleo; es especialmente beneficioso para la construcción en áreas secas y con escasez de agua y capas severamente frías y congeladas; también es beneficioso para la construcción de pozos de anclaje antideslizantes y pozos de voladura en minas a cielo abierto donde el uso de la circulación de líquidos es tabú. Air DTH también se utiliza en la construcción de pozos de voladura; La construcción de pozos de voladura; la perforación con percutor con aire en el fondo del pozo puede aumentar en gran medida la velocidad de perforación de roca dura; la perforación con circulación inversa con elevación de gas puede realizar la construcción de pozos de gran diámetro de más de 2 a 3 m y pozos profundos de más de 2000 m.
La perforación neumática multiproceso es conocida como una de las tecnologías de perforación más utilizadas y prometedoras en la actualidad. Después de la investigación y mejora durante el "Séptimo Plan Quinquenal" y el "Octavo Plan Quinquenal", Ha formado una tecnología de perforación integrada rápida y moderna relativamente madura. "La promoción y aplicación de la tecnología de perforación neumática multiproceso" ha sido seleccionada entre los "100 proyectos clave del plan de promoción de logros científicos y tecnológicos nacionales con un valor de producción de más de 100 millones de yuanes" compilados por la Comisión Nacional de Ciencia y Tecnología. El instituto ha llevado a cabo investigación y desarrollo de tecnología de perforación neumática multiproceso basada en diferentes aplicaciones en diversos campos y diferentes condiciones geológicas en varias regiones. Ha mejorado continuamente en la práctica y ha desarrollado SHB114/70, 127/70, 140/100,. CSR73/33, CSR73/39 y otras herramientas de perforación de doble pared y equipos de soporte. También hemos desarrollado varios tipos de equipos de perforación, como los equipos de perforación de pozos de agua serie SPC, los equipos de perforación con cabezal de potencia totalmente hidráulica FD-300, etc., así como agentes espumantes de la serie ADF que pueden usarse en formaciones complejas.
La aplicación de la tecnología de perforación neumática multiproceso ha resuelto con éxito una serie de problemas técnicos de larga data, como que no se puede garantizar la perforación en áreas áridas y con escasez de agua, permafrost y capas de pérdida de circulación; en otros medios circulantes Perforación en áreas donde otros métodos de perforación no pueden garantizar la calidad de la perforación perforación en formaciones donde otros métodos de perforación tienen baja eficiencia de perforación, etc.
La promoción y aplicación de esta tecnología ha mejorado en gran medida la velocidad de perforación y la calidad de los pozos hidrológicos. La velocidad de perforación con martillo de aire en el fondo del pozo y la perforación con circulación inversa con elevación de gas se puede aumentar varias veces en comparación con la perforación con circulación inversa. la perforación co-rotativa convencional veces o incluso diez veces; ha producido enormes beneficios económicos y sociales. Según estadísticas incompletas, la carga de trabajo de perforación acumulada se ha completado 1. Según estadísticas incompletas, desde la promoción de la perforación neumática multiproceso. Se han completado más de 3 millones de cargas de trabajo de perforación de metros; en 1998, el valor de producción de trabajo acumulado sólo había aumentado en más de 20 unidades. Según las estadísticas de 1998, el valor de la producción acumulada fue de más de 6.400 millones de yuanes, con un aumento de 90 millones de yuanes en beneficios e impuestos. Ha perforado sucesivamente un gran número de pozos motorizados eficaces en el norte de Shanxi, en el oeste de Henan y en Shaanxi. -Gansu-Ningxia, Mongolia Interior, zonas kársticas de Guangxi y zonas montañosas en los suburbios de Beijing. Ha resuelto los problemas de agua potable y de producción de agua para millones de personas y animales, y ha desempeñado un papel importante en el alivio de la pobreza y el enriquecimiento.
2.2.2.2 Tecnología de perforación con circulación inversa multimedio
La llamada perforación con circulación inversa significa que el medio circulante durante el proceso de perforación está en la dirección opuesta a la del medio convencional. El método de perforación. La perforación circulante generalmente utiliza herramientas de perforación de doble pared y el medio circulante se divide principalmente en dos tipos: aire comprimido y líquido. Durante el proceso de perforación, el medio circulante llega al fondo del pozo a través del grifo de aire de doble pared, la tubería de perforación activa de doble pared y los tubos de anillo interior y exterior de la tubería de perforación de doble pared, impulsando el dispositivo rompedor de rocas a el fondo del pozo para romper la roca y transportar el núcleo y los recortes a través del canal central de la tubería de perforación llega a la superficie del núcleo o dispositivo de recolección de muestras de roca.
Debido a la estructura única de la herramienta de perforación de doble pared de la perforación por circulación inversa, las muestras geológicas requeridas se pueden obtener sin levantar la herramienta de perforación en el pozo, lo que determina que este método tenga las siguientes ventajas: tiempo elevado utilización, alta eficiencia de perforación, baja intensidad de mano de obra, buen efecto de limpieza del pozo, fondo del orificio limpio, larga vida útil de la broca, perforación y muestreo simultáneos, logrando alta calidad y alta eficiencia;
Según los diferentes medios circulantes, la tecnología de perforación con circulación inversa se divide principalmente en circulación inversa de aire y circulación inversa hidráulica.
(1) Perforación de muestreo continuo con circulación inversa de aire
Uso de una variedad de conjuntos de herramientas de perforación (Figura 2.4), que pueden adaptarse a una variedad de condiciones de formación (Tabla 2.1) para extraer muestras o muestreo La perforación continua cumple con los requisitos geológicos de la extracción de muestras y es especialmente adecuada para la perforación de pozos de exploración hidrogeológica en áreas áridas y con deficiencia de agua;
Figura 2.4 Diagrama esquemático del conjunto de la herramienta de perforación de circulación inversa de aire
Dado que el medio circulante es aire, no bloqueará el canal de flujo de agua, no contaminará la calidad del agua y no perderá el acuífero durante el proceso de perforación, se puede juzgar si ha entrado en el acuífero según la humedad de la muestra de roca; a medida que aumenta la profundidad del acuífero, la cantidad de agua de retorno aumenta gradualmente; La cantidad de agua de retorno tiende a ser estable y se puede juzgar aproximadamente si ha entrado en el acuífero. Después de pasar a través del acuífero, la cantidad de agua de retorno tiende a ser estable, y la ubicación del acuífero se puede juzgar de manera aproximada y la cantidad de agua se puede juzgar cualitativamente. Por ejemplo, la zona minera de Errenshan-Jinchangzi en Ningxia fue designada originalmente como zona pobre en agua (se perforaron más de 20 pozos utilizando circulación inversa de aire). El volumen era tan alto como 20-30m3/h. Por ejemplo, en Zhoukoudian, el Instituto de Ingeniería de Exploración de Beijing perforó a cientos de metros de profundidad utilizando métodos convencionales. Sin embargo, utilizaron el método de perforación con circulación inversa de aire, pero encontraron agua subterránea relativamente abundante que cumplía con los estándares de agua potable.
Tabla 2.1 Conjunto de herramientas de perforación y adaptabilidad de la formación
(2) Tecnología de perforación continua con núcleo de circulación inversa hidráulica
Utilizando líquido como medio circulante y utilizando paredes dobles. La herramienta de perforación realiza el retorno continuo hacia arriba y hacia abajo del núcleo. Esta tecnología de perforación utiliza brocas de carburo y diamante como herramientas para romper rocas y perfora mediante rectificado rotacional y extracción de muestras. Se utiliza principalmente para perforar de 2 a 4 capas de sobrecarga, vetas de carbón y capas de roca de dureza media relativamente completas. La práctica ha demostrado que la tecnología de perforación continua con núcleo hidráulico de circulación inversa se utiliza en la construcción de perforación, como estudios hidrogeológicos, mapeo geológico, exploración geoquímica, perforación con núcleo en yacimientos de carbón y protección ambiental, y tiene una alta eficiencia de perforación y buenos efectos geológicos. En la construcción de perforación de 300 metros en Yantai, Shandong, la eficiencia integral de la plataforma por mes alcanzó más de 1.300 metros y la tasa de utilización del tiempo alcanzó el 75%.
2.2.2.3 Tecnología de perforación con núcleo con cable
La tecnología de perforación con núcleo con cable es una tecnología de perforación con núcleo geológico ampliamente utilizada y tiene una gran adaptabilidad a la formación. En 1973, el Instituto de Exploración desarrolló con éxito por primera vez la herramienta de perforación con cable para perforación con núcleo, y luego desarrolló gradualmente una variedad de productos, que incluyen: series de perforadoras con cable para hidrología y pozos de agua, formaciones duras "resbaladizas" y profundas. herramientas de extracción de muestras de cables de alta resistencia para orificios, herramientas de perforación de cables para formaciones rotas blandas y vetas de carbón, tuberías de plástico de tres capas y herramientas de extracción de muestras de cables para tuberías de límite superior, etc.
Al mismo tiempo, el instituto también desarrolló de forma independiente brocas y escariadores, lo que mejoró enormemente el nivel técnico de la perforación diamantina en nuestro país.
La aplicación de la tecnología de perforación con extracción de testigos con cable puede reducir la cantidad de elevaciones y descensos de las herramientas de perforación, aumentar el tiempo de perforación pura, reducir el desgaste del núcleo y la posibilidad de caerse a mitad de camino, y la tasa de recuperación puede alcanzar el 90 %. al 100%, se puede prolongar la vida útil de la broca, etc., lo que se conoce como "cuatro altos, tres bajos y dos buenos", es decir, alta calidad del proyecto, alta utilización del tiempo, alta eficiencia de perforación y broca larga. vida. Los llamados "cuatro altos, tres bajos y dos buenos" significan alta calidad del proyecto, alta utilización del período de construcción, alta eficiencia de perforación, larga vida útil de la broca, baja tasa de accidentes, baja intensidad de mano de obra, bajo consumo de equipos y materiales, buenos efectos geológicos. y buenos beneficios económicos.
Para satisfacer las necesidades de una nueva ronda de exploración geológica y perforación geológica y mejorar aún más el nivel integral de perforación geológica en mi país, en un momento histórico surgió una nueva tecnología de perforación: la tecnología de perforación combinada. Utiliza muestreo continuo de circulación inversa de aire, extracción de muestras continua con circulación inversa hidráulica y tecnologías de perforación con núcleo con cable que se combinan orgánicamente. Un conjunto de tubos de perforación y herramientas auxiliares pueden completar la perforación, realizando perforaciones adaptadas a las condiciones locales, cumpliendo con los requisitos geológicos, mejorando la eficiencia de la perforación y. reduciendo los costos de perforación. Esta tecnología se puede aplicar mejor a la exploración de pozos hidrogeológicos y a la exploración de minerales sólidos. Al mismo tiempo, el instituto continúa desarrollando el uso de herramientas de perforación de soporte de sondas de cable para la perforación de pozos profundos en formaciones complejas.
2.2.2.4 Tecnología de perforación rotativa por impacto líquido
La tecnología de perforación con percusión DTH líquida se basa en la perforación rotativa y agrega un DTH líquido impulsado por un fluido de lavado. El martillo puede producir una carga con un. cierta energía y frecuencia de impacto, lo que puede mejorar en gran medida la eficiencia de perforación de los estratos por encima del nivel 5, superar el problema del "deslizamiento" en la perforación diamantina y mejorar la eficiencia de perforación al tomar núcleos. Puede mejorar en gran medida la eficiencia de perforación de estratos superiores a 5 capas, superar el problema del "deslizamiento" de la perforación diamantina y ampliar el calibre de retorno en formaciones rocosas rotas donde el núcleo se bloquea fácilmente. El instituto ha desarrollado seis series de martillos hidráulicos submarinos con más de 30 especificaciones, incluidas las series de acción directa, series de doble acción, series de extracción de muestras con cable, series de perforación de pozos de agua hidrológica y series de doble propósito de líquido y gas. desarrollando martillos hidráulicos para pozos profundos, martillos hidráulicos de la serie de contador de pulverización, etc. El instituto también ha desarrollado una serie de martillos hidráulicos para pozos profundos.
La perforación científica en China continental es un proyecto nacional clave y su implementación será una excelente oportunidad para probar y mejorar integralmente el nivel de tecnología de perforación de mi país desde una perspectiva de tecnología de perforación. La construcción de su pozo piloto de 2.000 metros y su pozo principal adoptó tecnologías avanzadas con características chinas: motor de tornillo/martillo hidráulico/proceso de perforación con núcleo de diamante. El martillo hidráulico YZX127 desarrollado por el instituto se ha convertido en un equipo de perforación indispensable para los orificios principales del CCSD y desempeña un papel destacado en la perforación del orificio principal.
En resumen, desde que el Instituto de Exploración tomó la iniciativa en la realización de investigaciones sobre la tecnología de martillos perforadores de impacto hidráulico en 1958, después de varias generaciones de esfuerzos incansables, al mismo tiempo que logró nuevos avances en teoría y tecnología, también ha Llevó a cabo activamente investigaciones sobre los logros científicos y tecnológicos, la transformación y la aplicación amplían aún más sus campos de aplicación. En los últimos años, la tecnología de perforación rotativa por percusión hidráulica se ha utilizado en campos como la exploración de aguas subterráneas, geotermia de pozos de agua, pozos de petróleo y gas, perforación de núcleos geológicos, voladuras submarinas y estudios geológicos de ingeniería, y ha logrado buenos resultados en su promoción y aplicación.
2.2.2.5 Tecnología de perforación de orificios de rama direccional controlable
La tecnología de perforación direccional controlable utiliza el motor en el fondo del orificio y la junta de arco o carcasa de arco necesaria para controlar la perforación. La dirección es a lo largo de la trayectoria diseñada para alcanzar el área objetivo predeterminada. Esta tecnología de perforación puede perforar múltiples orificios secundarios en diferentes direcciones a diferentes profundidades de un orificio principal, lo que puede mejorar en gran medida la eficiencia de la perforación y ahorrar costos, y mejorar la tasa de utilización integral de la perforación.
En la actualidad, la tecnología de perforación de pozos de derivación direccional controlable se ha utilizado con éxito en la exploración de minerales sólidos, y la tecnología de pozos de acoplamiento de perforación direccional también se usa ampliamente en minas de sal, gasificación de vetas de carbón subterráneas y otros campos. utilizado en un pozo principal Mediante la perforación de 6 a 9 pozos secundarios, los dos pozos separados por 500 metros se pueden conectar a una profundidad de 3.000 metros bajo tierra. El Instituto de Exploración ha completado con éxito más de 30 pares de pozos de acoplamiento utilizando esta tecnología. En 2002, el Instituto de Exploración completó un pozo de atraque de 2.787 metros de profundidad en Hubei, que era el pozo de atraque más grande de China. La aplicación exitosa de esta tecnología ha traído buenos beneficios sociales y económicos a la sociedad y a las unidades de producción.
La tecnología de perforación direccional controlable de múltiples ramas se utiliza para desarrollar la perforación de pozos de agua geotérmicos e hidrológicos, etc., que pueden ampliar mejor el área de recolección de agua de los pozos geotérmicos e hidrológicos y enriquecer el volumen de agua; en los pozos hidrológicos que están al borde del agotamiento, se pueden implementar pozos horizontales radiales en el mismo pozo principal para aumentar la tasa de finalización del pozo, extender la vida útil de los pozos de agua y reactivar los pozos secos; el acoplamiento de los pozos de conexión puede convertirlos en secos subterráneos; rocas calientes en calor geotérmico para aprovechar al máximo el papel efectivo de la energía subterránea y beneficiar a la gente.