四川省若尔盖铀矿区复杂地层套管钻进技术研究

摘要

套管钻进技术是钻探工程的一项革命性技术。早在20世纪50年代，就出现用套管代替钻杆来进行钻井作业的设想。近年来，套管钻进在国内外油气钻井行业得到深入研究和广泛的应用。我国地质勘探行业也逐渐在多地开展了套管钻进技术试验应用工作，取得了良好的经济效益。实际应用表明，套管钻进技术能够快速穿越复杂地层，大量减少起下钻的时间，提高钻进效率，降低劳动强度和钻进工作成本。
　　套管钻进技术的基本原理是采用套管代替钻杆来传递钻压和扭矩。在钻进过程中，套管既是钻杆也是套管，具有传递动力和维护孔壁两种基本功能。传递动力是指套管作为钻杆，对钻具、钻头施加冲洗液水动力，扭矩和钻压，从而实现钻具动作、钻头的回转与钻进;维护孔壁是指套管作为套管，在钻进过程中，有效的维持钻孔孔壁稳定，防治垮塌，减少钻进液漏失，改善孔内状况，提高钻进安全性。此外，结合了不提钻换钻头和绳索取心功能的套管钻进技术，套管还要作为内管钻具总成和采取岩心工作的通道。
　　BH-114套管钻进技术是国内专门为地质矿产勘探行业研发的适用于小口径取心钻进的套管钻进技术。是集合了不提钻换钻头、绳索取心、单动技术等为一体的一种套管钻进技术。其技术核心是以采用楔顶原理的扩孔张敛机构为基本结构的BH-114套管取心钻具。该套管钻具组合主要由具备不提钻换钻头取心钻进功能的BH-114套管取心钻具、可代替钻杆使用的(Φ)114mm专用套管、绳索钻进配套装置（主要包括打捞器、钻杆夹持器、提引器等）等组成。BH-114套管钻进技术的专用套管则是在现有成熟的绳索钻杆结构类型基础上加以改进，既具备绳索钻杆和套管双重功能，同时还可以实现与绳索钻杆互接。
　　若尔盖铀矿区位于川西北高原，此处山高坡陡，空气稀薄，生态脆弱，冰冻期长。在近50年的时间内，八支地质队及研究单位，先后在该区进行过深部矿产勘探工作，累计钻探工作量近二十万米。该地区地层结构十分复杂，具有产状陡、软硬互层频繁，构造、裂隙十分发育的特点;地层岩性硬、脆、碎且松散;施工中孔壁失稳、轨迹偏斜，严重漏失等孔内事故频发，导致钻进效率低，钻孔质量差，钻探施工十分困难。
　　钻探施工效率和质量问题已经成为影响若尔盖矿区整装勘查进度关键性问题。因此，在该矿区探索性的应用套管钻进技术，找到一种能快速穿越复杂地层孔段的钻进工艺方法，为今后在该地区顺利开展地质勘查工作具有现实意义。
　　本文首先系统论述了套管钻进技术的历史背景和基本原理，简要介绍了国内外油气行业和地质勘探业采用的套管钻进工具。其次，文章重点分析了为地质矿产勘探行业专门研制的BH-114套管钻进技术系统组成、钻具结构和特点、套管结构、操作规程和钻进工艺要求等内容。最后从若尔盖矿区的实际条件出发，详细归纳、总结了2013年至2015三年来，BH-114套管钻进技术在复杂地层条件小口径全孔取心钻孔中实际套管钻进应用成果。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 论文选题的目的和意义

1．2 套管钻进的历史

1．3 回收式套管钻进技术的特点和优势

1．4 研究的技术路线

第2章 套管钻进技术概述

2．1 基本工作原理

2．2 可回收式套管钻具类型简述

2．2．1 整体倒转式

2．2．1 拼装钻头式

2．2．3 扩孔张敛式

2．3 两种张敛扩孔机构介绍

2．3．1 采用齿轮齿条控制张敛的扩孔(眼)器(扩孔翼)

2．3．2 带有收敛爪的张敛机构

2．4 套管钻进钻具组合

2．4．2 BH-114套管钻具组合

2．5 套管论述

第3章 BH-11 4套管钻进工艺

3．1．2 取心钻具结构

3．1．3 钻具特点

3．1．4 钻具主要技术参数

3．2 套管

3．2．1 套瞥的要求

3．2．2 套管结构

3．2．3 套管主要技术指标

3．2．4 套管的使用

3．3 设备配套要求

3．3．2 其他配套量具

3．4 钻进工艺要求

3．4．2 套管取心钻具和套管准备

3．4．4 钻具孔口试验

3．4．5 下钻和投送钻具及钻具到位判断

3．4．6 钻进操作与钻进参数

3．4．7 打捞取心，检查或更换钻头

3．4．8 定位端管磨损检查、确定提钻依据

3．4．10 常见故障处理

3．5 泥浆护壁工艺要求

第4章 BH-114套管钻具复杂地层生产应用

4．1 矿区基本情况

4．1．3 矿区气候条件

4．1．4 矿区地质特征

4．1．5 矿区钻进难点

4．2 套管钻进生产应用综述

4．3 BH-114套管钻进现场应用条件

4．3．3 采用钻孔结构

4．3．4 钻头

4．3．5 实际钻进操作要求与规程

4．4 生产应用情况

4．4．1 生产应用情况综述

4．4．2 钻具装配调试、钻具张开收敛机构灵活性检查

4．4．3 套管钻进情况

4．4．4 钻具打捞

4．4．5 岩心提取质量

4．4．6 检查更换钻头、优化钻头使用方案

4．5 钻具配套器材使用情况

4．5 应用效果

4．6．1 钻孔偏斜测量

4．6．2 经济、技术数据统计情况

4．6．3 存在问题与分析

4．6．4 生产试验成果

4．6．5 建议

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果