深部定向钻探.ppt
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1、地质勘查与科学钻探的 螺杆钻定向钻进技术,中国地质科学院技术研究所 朱 永 宜 zyywfsd.org, 13931641235,教 程,一、概述 二、钻孔轨迹设计的必要性 三、冬瓜山矿床定向钻探工程 四、CCSD-1井定向钻探技术,概 述,1. 定向钻探的用途 单孔底L形孔 命中靶区 钻孔纠偏 绕开地障,概 述,1. 定向钻探的用途 单孔底S 形孔 多矿层控制 多靶点控制,概 述,1. 定向钻探的用途 多孔底 羽状孔 单层陡峭矿体控制 鱼剌孔 多层陡峭矿体控制,概 述,1. 定向钻探的用途 多孔底 集束孔,概 述,2. 定向钻探的定义 利用可对钻头施加侧向力的造斜钻具及配套的定向钻进工艺,根
2、据对钻孔轨迹与钻具孔内状态的测量结果,按设计的几何曲线调控钻孔轨迹并使之到达预定目标的钻探技术。,概 述,2. 定向钻探的定义 测量技术 内容:孔斜测量,工具面测量 仪器 测斜仪 定向仪 随钻监测仪(兼具测斜与定向功能),概 述,2. 定向钻探的定义 MWD在地勘钻探中意义不大 回次进尺短,仪器一般未进入造斜段即需提钻 回次进尺短,轨迹调整余地大 孔深浅,反扭转角规律易掌握 综上所述,MWD在地勘中的作用仅起监测反扭转角的作用 MWD投资大 MWD随钻服务量大,概 述,2. 定向钻探的定义,概 述,2. 定向钻探的定义,概 述,2. 定向钻探的定义 造斜工具 螺杆钻 涡轮钻 连续造斜器 孔底电
3、钻,概 述,2. 定向钻探的定义 造斜钻具 涡轮钻基本结构,概 述,2. 定向钻探的定义 造斜钻具 涡轮钻机械特性,空转,概 述,2. 定向钻探的定义 造斜钻具 涡轮钻具评价 转速高,运行平衡,适于金刚石钻进 可加减涡轮节调节输出功率大小 寿命长,耐高温 造价高,外形尺寸长 空转时转速太高不利于扫孔 压降与转速无关,不利于判断孔内工况,2. 定向钻探的定义 造斜钻具 连续造斜器结构,概 述,3. 定向钻探的发展,4. 操作精要 钻进异常判断与排除,概 述,4. 操作精要 特别注意事项 分级施压(50100kg)。加压后最少维持1min后泵压无变化才可加下一级压力 长时间钻进后应窜动钻柱消除静摩
4、擦 测斜必须在稳斜段进行。造斜后如需测斜,应稳斜23m 定向时仪器中点必须置于设计造斜点位置,连续两回次定向尤需如此 计算定向读数时一定要辨明各装合差值的符号,轨迹设计的必要性,简要图解法的局限性 示例 已知造斜点孔斜和目标孔斜时,N,E,0,1,轨迹设计的必要性,简要图解法的局限性 解法的局限性 将原本是直-弧曲线做为折线处理 曲率半径越大误差越大,螺杆钻定向钻探技术,4. 操作精要 定向分枝技术 人工孔底架设 选择完整岩层 可钻性级 水泥塞长度有充分余地 水泥标号不低于425 一天后扫清塞顶浮灰 大泵量冲孔,螺杆钻定向钻探技术,4. 操作精要 定向分枝技术 操作要点 选择45或1弯外管 初
5、始小钻压甚至0钻压切削孔壁 注意观察泵压对钻压的敏感度 注意观察上返钻屑 判断钻出新孔底后即提 短管稳斜钻进23m后测斜,螺杆钻定向钻探技术,4. 操作精要 定向分枝技术 新老孔底面积比,螺杆钻定向钻探技术,4. 操作精要 定向分枝技术 钻屑组份镜下观察,4. 操作精要 钻进异常判断与排除,螺杆钻定向钻探技术,4. 操作精要 特别注意事项 分级施压(50100kg)。加压后最少维持1min后泵压无变化才可加下一级压力 长时间钻进后应窜动钻柱消除静摩擦 测斜必须在稳斜段进行。造斜后如需测斜,应稳斜23m 定向时仪器中点必须置于设计造斜点位置,连续两回次定向尤需如此 计算定向读数时一定要辨明各装合
6、差值的符号,冬瓜山定向钻探工程,1. 定向钻探的必要充分性 矿体特征与勘探要求 埋深750950m,背斜产出,两翼倾角1035,最大厚度100余米,平均32m 勘探网度 B级块段 40604060m C、D级块段 8012080120m 命靶要求 1/5网距 矿区勘探的急迫性 以往的勘探方案,冬瓜山定向钻探工程,1. 定向钻探的必要充分性 以往孔斜指标 详查钻孔58个,20个金刚石钻孔孔斜如表 矿区钻孔自然弯曲梯度不强烈 仅2个终孔顶角0.51的钻孔满足10m中靶要求 深孔累积位移使网度超标,冬瓜山定向钻探工程,1. 定向钻探的必要充分性 矿区地表设施与地下构筑 涵括了5千余职工的铜陵有色狮矿
7、 地表永久性工民用建筑密集 空中架设有多条输变电线路 矿体在“五层楼”狮子山矿田最底层 地下采场密布,平巷纵横 广寒宫人防改造的地下娱乐场 详查时已有数个钻孔贯入老窿,冬瓜山定向钻探工程,1. 定向钻探的必要充分性 定向钻探攻关试验 1987年开展“铜陵冬瓜山铜矿床应用定向钻探技术进行深部矿体勘探的方法研究”攻关试验,完成了我国首组“1主6枝”集束形定向钻孔群 7孔累计延深5888.30m,中靶精度1.357.17m,节约工作量2835.24m,控制范围100100m,冬瓜山定向钻探工程,1. 定向钻探的必要充分性 勘探对技术手段的要求 钻孔准确命靶 现场避开地表与空中设施 孔身绕过地下隐蔽工
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