Resumen de aplicaciones 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 se ha desarrollado enormemente. , impulsando la mejora de la tecnología, la tecnología y los equipos de perforación. Cambio total. 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 con aire multiproceso y la tecnología de perforación con circulación inversa han madurado; la maquinaria y los instrumentos de perforación han desarrollado una serie de productos adecuados para métodos multiproceso, y el equipo técnico está básicamente completo y desempeña 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 el proceso de perforación. , o como medio de trituración al mismo tiempo. Una tecnología de perforación que utiliza la potencia de la máquina de roca y medios de lavado. En los últimos años, se ha desarrollado rápidamente y la tecnología ha madurado, formando 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: el medio de baja densidad favorece el aumento de la velocidad de rotura de la roca; puede enfriar eficazmente la broca, eliminar los recortes y juzgar rápidamente la formación que puede proteger la pared del pozo cuando es inestable; formaciones y tiene poca contaminación ambiental. Es beneficioso para proteger los acuíferos y yacimientos de petróleo y gas de baja presión y aumentar la producción. Es especialmente beneficioso para la construcción en áreas secas y con escasez de agua y capas congeladas; de orificios de anclaje antideslizantes y orificios de voladura abiertos para la circulación de aire La perforación con martillo DTH puede mejorar en gran medida la velocidad de perforación de roca dura con elevación de gas, la perforación con circulación inversa puede realizar la construcción de pozos de gran diámetro de más de 2 ~ 3 m y pozos profundos; de más de 2000m.
La perforación neumática multiproceso se considera una de las tecnologías de perforación más utilizadas y prometedoras. A través de la investigación y la mejora durante los períodos del “Séptimo Plan Quinquenal” y del “Octavo Plan Quinquenal”, se ha formado un conjunto relativamente maduro de tecnologías modernas de perforación rápida e integral. La promoción y aplicación de la tecnología de perforación neumática multiproceso fue seleccionada en el "Plan Nacional Clave de Promoción de Logros Científicos y Tecnológicos" de la Comisión Nacional de Ciencia y Tecnología, con un valor de producción de más de 100 casos. Combinando diferentes usos en diversos campos y diferentes condiciones geológicas en diferentes regiones, el Instituto de Exploración ha desarrollado tecnología de perforación neumática multiproceso y la ha mejorado continuamente en la práctica. Ha desarrollado sucesivamente SHB114/70, 127/70, 140/100, CSR73/. 33. También se han 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, los agentes espumantes serie ADF que se pueden utilizar en formaciones complejas, etc.
La aplicación de la tecnología de perforación neumática multiproceso ha resuelto con éxito algunos problemas técnicos de larga data, como la construcción de perforación en áreas áridas y con escasez de agua, capas de permafrost y capas de filtración que no pueden garantizar la seguridad; otros medios circulantes Construcción de perforación en áreas donde otros métodos de perforación no pueden garantizar la calidad de la perforación; otros métodos de perforación tienen una eficiencia de perforación muy baja en ciertas formaciones rocosas;
La promoción y aplicación de esta tecnología ha mejorado enormemente la velocidad de perforación y la calidad de los pozos hidrológicos. En comparación con la perforación co-rotativa convencional, la perforación con circulación inversa con elevación de gas y martillo en el fondo del pozo generalmente puede aumentar la velocidad de perforación varias veces o incluso más de diez veces. Produjo enormes beneficios económicos y sociales. Según estadísticas incompletas, desde la promoción de la perforación neumática multiproceso, la carga de trabajo de perforación ha alcanzado más de 654,38+0,998 metros, y solo 20 unidades alcanzaron 654,38+0,998. El valor de producción acumulada ha sido de más de 6,4 mil millones de yuanes. Los nuevos beneficios e impuestos han sido de 90 millones de yuanes. Se han perforado muchos pozos de alto rendimiento en el norte de Shanxi, el oeste de Henan, Shaanxi-Gansu-Ningxia, Mongolia Interior, las zonas kársticas de Guangxi y las zonas montañosas de los suburbios de Beijing. , resolvió los problemas de ganadería y agua de producción de millones de personas y desempeñó un papel importante en el alivio de la pobreza y la prosperidad.
2.2.2.2 Tecnología de perforación por circulación inversa multimedia
La llamada perforación por circulación inversa significa que el medio circulante en el proceso de perforación es opuesto al medio circulante en los métodos de perforación convencionales. . La perforación con circulación inversa generalmente utiliza herramientas de perforación de doble pared y el medio circulante se divide principalmente en aire comprimido y líquido. Al perforar, el medio circulante llega al fondo del pozo a través del espacio anular entre la boquilla de gas de doble pared, la tubería de perforación activa de doble pared y los tubos interior y exterior de la tubería de perforación de doble pared, impulsando el romperocas. en el fondo del pozo para romper la roca y transportar el núcleo y los recortes. El canal central de la tubería de perforación llega a la superficie o al dispositivo de recolección de muestras de roca.
Debido a que la perforación por circulación inversa tiene una estructura única de herramienta de perforación de doble pared, las muestras geológicas requeridas se pueden obtener sin levantar la herramienta de perforación en el pozo, lo que determina que este método tiene las siguientes ventajas: Utilización del tiempo. tiene alta eficiencia, alta eficiencia de perforación, baja intensidad de mano de obra y buen efecto de limpieza del pozo, el fondo del pozo está limpio, la broca tiene una larga vida útil y se puede realizar muestreo durante la perforación para lograr 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
Tiene una variedad de conjuntos de herramientas de perforación (Figura 2.4) y puede adaptarse a diversas condiciones de formación (Tabla 2.1) para extracción de testigos o perforación continua. La perforación de muestreo puede cumplir con los requisitos geológicos del núcleo; es especialmente adecuada para la perforación y construcción 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 los canales de agua, no contaminará la calidad del agua y no perderá acuíferos. perforación Cuando la muestra de roca se humedece, se puede juzgar si ha ingresado al acuífero a medida que aumenta la profundidad de la perforación del acuífero, el agua de retorno del pozo aumenta gradualmente. Después de pasar a través del acuífero, el agua de retorno tiende a ser. estable, de modo que el contenido de agua del acuífero se pueda juzgar de manera aproximada para determinar la cantidad de agua cualitativamente. Por ejemplo, la zona minera de Errenshan-Jinchangchang en Ningxia era originalmente una zona con escasez de agua (se perforaron más de 20 pozos con circulación inversa de aire, lo que no solo provocó que el agua se filtrara en los agujeros, sino que también provocó una contaminación). entrada de agua de 20 a 30 m3/h. Otro ejemplo, en el Instituto de Exploración e Ingeniería de Beijing en Zhoukoudian, se utilizaron métodos convencionales para perforar a cientos de metros de profundidad, pero no se encontró agua subterránea, pero se utilizó perforación con circulación inversa de aire para encontrarla. abundante agua subterránea que cumplía con los estándares de agua potable.
Tabla 2.1 Montaje de herramientas de perforación y adaptación a las condiciones de la formación
(2) Tecnología de perforación de extracción de testigos continua con circulación inversa hidráulica.
Utilice líquido como medio circulante y utilice herramientas de perforación de doble pared para lograr un retorno continuo hacia arriba 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 en estratos de sobrecarga de nivel 2 a 4, que contienen carbón y formaciones rocosas de dureza media relativamente completas. La práctica ha demostrado que la tecnología de perforación de extracción de muestras continua con circulación inversa hidráulica se utiliza en exploración hidrogeológica, mapeo geológico, exploración geoquímica, perforación de extracción de núcleos de carbón, protección ambiental y otras construcciones de perforación, con alta eficiencia de perforación y buenos efectos geológicos. Durante la construcción de perforación de más de 300 metros en Yantai, Shandong, la eficiencia mensual de la plataforma integral alcanzó más de 1.300 metros y la tasa de utilización del tiempo alcanzó el 75%.
2.2.2.3 Tecnología de perforación con extracción de testigos con cable
La tecnología de perforación con extracción de testigos con cable es una tecnología de perforación con extracción de testigos geológica ampliamente utilizada y tiene una amplia adaptabilidad a las formaciones. En 1973, el Instituto de Exploración desarrolló con éxito por primera vez la herramienta de perforación de extracción de núcleos con cable para perforación de núcleos y luego desarrolló gradualmente una variedad de productos, que incluyen: una serie de herramientas de perforación de extracción de núcleos con cable para pozos hidrológicos, una serie de herramientas de perforación de extracción de núcleos con cable para formaciones duras de "deslizamiento", serie de herramientas de perforación de extracción de núcleos de cable de alta resistencia para agujeros profundos, serie de herramientas de perforación de extracción de núcleos de cables para tubos semicerrados para estratos blandos y rotos y estratos de carbón, series de herramientas de perforación de tubos de plástico de tres capas y tubos de plomo para extracción de núcleos de cables, etc. , y al mismo tiempo, también se desarrolló.
La aplicación de la tecnología de perforación con extracción de testigos con cable puede reducir la cantidad de herramientas de perforación elevadoras, aumentar el tiempo de perforación puro y reducir el desgaste del núcleo y la posibilidad de caerse a mitad de camino. La tasa de recuperación del núcleo puede alcanzar el 90% ~ 100%. Puede prolongar la vida útil de la broca, etc. Se conoce como "cuatro altos, tres bajos y dos buenos", es decir, alta calidad del proyecto, alta utilización del tiempo, 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; efectos geológicos y beneficios económicos.
Para satisfacer las necesidades de perforación geológica en la nueva ronda de estudios geológicos y mejorar aún más el nivel integral de perforación geológica en nuestro país, en un momento histórico surgió una nueva tecnología de perforación combinada con tecnología de perforación. Esta tecnología hace circular aire a la inversa, las tecnologías de extracción de muestras continua con circulación inversa hidráulica y perforación con extracción de muestras con cable se combinan orgánicamente y se pueden completar utilizando un conjunto de tubos de perforación e instrumentos auxiliares, logrando así perforación bajo demanda, cumpliendo con los requisitos geológicos y mejorando la eficiencia de la perforación. y reducir los costos de perforación. Esta tecnología se puede aplicar bien a la exploración de pozos hidrogeológicos y a la exploración de minerales sólidos. Al mismo tiempo, el Instituto de Exploración continúa desarrollando herramientas de extracción de muestras con cable para pozos profundos en formaciones complejas.
2.2.2.4 Tecnología de perforación rotativa por impacto hidráulico
La tecnología de perforación con percutor DTH hidráulico se basa en la perforación rotativa y agrega un martillo DTH hidráulico impulsado por fluido de lavado, que puede producir cargas con una cierta La energía y la frecuencia del impacto pueden mejorar en gran medida la eficiencia de la perforación en formaciones por encima del nivel 5, superar el problema del "deslizamiento" en la perforación diamantina y ampliar el metraje en formaciones rotas donde el núcleo se obstruye fácilmente. El Instituto de Exploración ha desarrollado sucesivamente seis series de martillos DTH hidráulicos con más de 30 especificaciones, incluidas la serie de acción directa, la serie de doble acción, la serie de extracción de muestras con cable, la serie de perforación hidrológica y la serie de doble propósito de líquido y gas. Actualmente desarrolla martillos hidráulicos DTH para pozos profundos y martillos de reventón de serie inversa.
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. El pozo piloto de 2.000 metros y el pozo principal se construyeron utilizando tecnologías avanzadas con características chinas: motor de tornillo/martillo hidráulico/tecnología de perforación con extracción de testigos con diamante. El martillo hidráulico YZX127 desarrollado para exploración y desarrollo se ha convertido en una herramienta de perforación indispensable para los pozos principales CCSD y desempeña un papel de liderazgo en la perforación del pozo principal.
En resumen, a partir de 1958, el Instituto de Exploración tomó la iniciativa en la realización de investigaciones sobre la tecnología de martillos hidráulicos DTH. Después de varias generaciones de esfuerzos incansables, se han logrado nuevos avances en teoría y tecnología, y los logros científicos y tecnológicos se han transformado y aplicado activamente, ampliando aún más los campos de aplicación. En los últimos años, la tecnología de perforación rotativa por impacto hidráulico se ha utilizado en la exploración de aguas subterráneas, pozos de agua y pozos geotérmicos, de petróleo y gas, perforación de núcleos geológicos, voladuras submarinas y exploración geológica de ingeniería, y ha logrado buenos beneficios de promoción y aplicación.
2.2.2.5 Tecnología de perforación direccional controlada de pozos secundarios
La tecnología de perforación direccional controlada utiliza el motor en el fondo del pozo y la articulación o carcasa acodada necesaria para controlar la dirección de perforación a lo largo la trayectoria diseñada, llegar al área objetivo predeterminada. Esta tecnología de perforación puede perforar múltiples orificios secundarios a diferentes profundidades y direcciones de un orificio principal, lo que puede mejorar en gran medida la eficiencia de la perforación, ahorrar costos y mejorar la tasa de utilización integral de la perforación.
En la actualidad, la tecnología de perforación direccional controlada de pozos de derivación se ha utilizado con éxito en la exploración de minerales sólidos, y la tecnología de perforación direccional de pozos de atraque también se usa ampliamente en minas de sal, metano de lechos de carbón subterráneos y otros campos. Un pozo principal puede perforar de 6 a 9 pozos secundarios, lo que permite la conexión de dos pozos a una profundidad de 3.000 metros bajo tierra. El Instituto de Exploración ha utilizado con éxito esta tecnología para completar más de 30 pozos de atraque y completó el atraque a una profundidad de 2787 m en Hubei, donde se encuentra la exploración, en 2002. La aplicación exitosa de esta tecnología ha traído buenos beneficios sociales y económicos a Sociedad y unidades de producción.
La tecnología de perforación direccional controlable de múltiples ramas se utiliza para el desarrollo geotérmico y la perforación de pozos hidrológicos, que pueden expandir mejor las áreas de captación de agua de pozos geotérmicos y pozos de agua y enriquecer las fuentes de agua. En los pozos de agua que están al borde del agotamiento, se pueden implementar pozos horizontales radiales en el mismo pozo principal para aumentar la tasa de recuperación del pozo de agua y extender su vida útil, devolviendo así la vida al pozo seco. convertir la roca seca caliente subterránea en energía geotérmica, aprovechar plenamente el papel efectivo de la energía subterránea y beneficiar a la gente.