Aplicación de la plataforma de perforación neumática montada en camión RD en ingeniería de perforación de metano en lechos de carbón

(Tengzhou 277500, Shandong, el primer equipo de exploración de la Oficina de Geología de Campos de Carbón de Shandong)

Sobre el autor: Fan, hombre, nacido en 1957, universidad, diputado Ingeniero jefe, con especialización en ingeniería de exploración, se graduó de la Escuela de Carbón de Changxing en 1984 y se dedicó a la tecnología de ingeniería de prospección. fwq169@163.com .

Este documento analiza los problemas técnicos de las plataformas de perforación neumática montadas en vehículos en proyectos de perforación de metano en lechos de carbón y proporciona experiencia práctica para seleccionar equipos y parámetros técnicos de una determinada capacidad.

Perforación con martillo en el fondo del pozo; plataforma de perforación neumática montada en camión; desarrollo de metano en lechos de carbón

Aplicación de la plataforma de perforación neumática montada en camión RD20 en ingeniería de perforación de metano en lechos de carbón

p>

Fan, Pan Weihui

(Equipo 1 de la Oficina de Geología de Yacimientos de Carbón de Shandong, Tengzhou 277500)

Resumen: Se analizan algunas cuestiones técnicas en la perforación de metano en capas de carbón, proporcionando experiencia para la selección de equipos y parámetros técnicos.

Palabras clave: taladro neumático montado en un vehículo; desarrollo de metano en capas de carbón, martillo de gas

Nuestro equipo ha trabajado sucesivamente en el proyecto de perforación de metano en capas de carbón de Jincheng y en la tecnología de minería con alto contenido de gas de Ningxia Coal Mining Group. proyecto de investigación. Se completaron cinco equipos de perforación de metano en lechos de carbón utilizando el taladro neumático montado en camión RD20, y todos los indicadores de calidad cumplieron con los requisitos de diseño. Ha acumulado una amplia experiencia en la aplicación de la tecnología de perforación con martillo neumático DTH. Tomando el proyecto Jincheng como ejemplo, la siguiente es una breve descripción.

1 Descripción general

1.1 Estudio estratigráfico en el área de Jincheng

Cuaternario: 0 ~ 20 m, la litología es arcilla mezclada con limo, capa media de arena y capa de grava.

Formación Shangshihezi: la profundidad del fondo es de 390 ~ 420 m, la parte superior está intercalada con arenisca y lutita medianamente fina, lutita limosa y limolita, la parte media es arenisca medianamente gruesa, arenisca de grava intercalada; con lutita y limolita Arenisca; parte inferior arcillosa. Formación Shihezi Inferior: La profundidad del fondo es de 490 ~ 520 m, la parte superior es arenisca fina limosa; la parte media es arenisca mediana intercalada con arenisca fina limosa; la parte inferior está intercalada con lutita y limolita; -arenisca granulada. Formación Shanxi: La profundidad del fondo es de 550 a 580 metros. La litología es lutita limosa intercalada con arenisca fina limosa, arenisca media y carbón. El fondo es limolita y arenisca fina. Formación Taiyuan: La profundidad del fondo es de 610~640m~640m y no ha sido penetrada. La litología es lutita arenosa intercalada con arenisca limofina, caliza y carbón, y el fondo es arenisca medio-fina. La distancia entre las vetas de carbón n.° 3 en la Formación Shanxi es de 500 a 550 m. La forma estructural general es un cinturón de pendiente con tendencia noroeste con estratos amplios y suaves. El ángulo de buzamiento estratigráfico es generalmente de 2° a 7°, con un promedio de 4°, y no se desarrollan fallas.

1.2 Requisitos de calidad de la perforación

Qinshui Coalfield tiene un alto contenido de gas, ricos recursos de metano en yacimientos de carbón y buena recuperabilidad. Para garantizar la producción de gas efectiva y confiable a largo plazo en los pozos de metano de lechos de carbón, la calidad de la perforación requiere una cierta profundidad de diseño de acuerdo con la estructura de perforación prescrita. La verticalidad de la perforación debe estar dentro del rango de error permitido para garantizar un funcionamiento sin problemas. del revestidor de terminación y cementación oferta de retorno (Tabla 1).

Tabla 1 Requisitos de calidad de perforación

2 Estructura del pozo

(1) Tan pronto como se abre la broca de ￠ 311,1 mm, la perforación encuentra el cuarto sistema y entra a los cimientos. Después de 10 m de la zona de intemperismo de la roca, se instaló un revestimiento de superficie de ￠244,5 mm y se inyectó cemento para sellarlo completamente. Establecer una boca de pozo para crear las condiciones para la perforación segura del segundo pozo.

(2) La segunda abertura se perforó con una broca de ￡215,9 mm, perforando 60 m por debajo del fondo de la veta de carbón No. 3 y bajando la carcasa de producción 655438+039,7 mm.

3 Equipos de perforación principales

De acuerdo con el peso máximo de las herramientas de perforación de profundidad del pozo y el revestimiento diseñados en el área, se debe considerar un cierto factor de seguridad adicional: una plataforma de perforación con una carga de elevación nominal. ≥500kN (50t) pueden cumplir los requisitos. La bomba de perforación cumple con los requisitos de circulación de un pozo de φ215,9 mm y una profundidad de pozo de 800 m. Con base en este principio y combinado con la práctica regional de perforación de metano en yacimientos de carbón, se seleccionó la plataforma de perforación neumática RD-20 (Tabla 2).

Carga del vehículo: 40 toneladas

Volumen de desplazamiento: 1250cfm/35,4m3/min.

Presión de escape: 120 ~ 350 libras por pulgada cuadrada (0,8 ~ 2,4 MPa)

Longitud/capacidad de carga del equipo de perforación: 14,2 metros/55 toneladas

Ancho × profundidad: 1219 mm × 1029 mm.

La longitud del espacio desde la placa de centrado hasta el eje de transmisión del cabezal de potencia: 12,6 metros

La longitud del espacio desde la placa de centrado hasta la junta del eje de transmisión del cabezal de potencia: 11,6 m

Tabla 2 Equipo principal y equipo de perforación con accionamiento superior RD-20

El equipo de perforación neumática montado en camión RD20 es adecuado para tecnología de perforación multiproceso. Si se selecciona una bomba de lodo adecuada, la perforación con aire, la perforación con cono de fluido de lavado y la perforación PDC se pueden utilizar en la misma construcción de perforación, y los procesos se pueden intercambiar según sea necesario para cumplir con la selección de parámetros de perforación para diferentes métodos. Específicamente, tiene las siguientes características:

A. El cabezal motorizado se puede utilizar para desconectar la rosca de la tubería de perforación, lo que puede acelerar el tiempo y la eficiencia de la conexión de la tubería de perforación.

B. La alimentación, la elevación y la velocidad se pueden ajustar para evitar accidentes por atascos.

C. Puede realizar dispositivos de rotación, elevación, alimentación y válvulas de alivio de presión para evitar que el par de rotación sea demasiado grande y controlar la perforación a una velocidad de perforación estable.

D. Al perforar agujeros poco profundos, se puede lograr una perforación hidráulica para acelerar la perforación.

E. Al perforar agujeros profundos, la herramienta de perforación se puede perforar bajo presión reducida y se puede mantener una tasa de penetración mecánica efectiva razonable.

F. El cabezal de potencia se puede utilizar para conectar las roscas de la carcasa y bajar la carcasa para acelerar la operación de descenso de la carcasa.

G. El cabezal de fuerza motriz superior convencional puede proporcionar una capacidad de soporte de presión de 13,6 t, cumpliendo con los requisitos generales de supresión de la carcasa.

H. La manija de control de la consola es fácil de operar y tiene baja intensidad de mano de obra. El instrumento muestra los niveles de par rotacional y WOB, lo que facilita comprender la situación de perforación debajo del pozo y realizar respuestas de control, lo que reduce los accidentes en el pozo y aumenta la velocidad de perforación.

1. La plataforma de perforación montada en camión RD20 utiliza un martillo DTH neumático de 6 a 8 pulgadas para perforar formaciones rocosas y puede perforar hasta 1550 metros. Permite el funcionamiento de carcasa hasta 11m. El sistema de alimentación del bloque de polea móvil elimina el bloque de polea móvil y el bloque de polea fijo en la parte superior del marco de perforación utilizados en las plataformas de perforación tradicionales, lo que mejora la eficiencia mecánica. Además, dado que aumenta la relación entre el diámetro de la polea y el diámetro del cable, se reduce la pérdida mecánica causada por la flexión del cable y se extiende la vida útil del sistema de alimentación.

4 conjuntos de herramientas de perforación

(1) Conjunto de herramientas de perforación unidireccional: broca de φ311,1 mm + collarín de perforación de φ159 mm × 1 ~ 2 tubos de perforación + φ114 mm.

(2) Conjunto de dos piezas: broca de φ215,9 mm + collarín de perforación de φ159mm × 5 ~ 8 + collarín de perforación de φ 1mm × 1 ~ 2 + tubo de perforación de φ121mm + tubo de perforación de 04mm.

(3) Conjunto de herramienta de taladro percutor DTH: martillo DTH de φ215,9 mm + portamechas de φ159 mm × 3 ~ 4 + estabilizador de φ214 mm + portamechas de φ159 mm × 2 ~ 3 + φ 1265438+.

5 Rendimiento del fluido de perforación

La presión de la columna de fluido de perforación cumple con los requisitos de una perforación casi equilibrada, transporta eficazmente los recortes de carbón, equilibra la presión de la formación y garantiza la seguridad de la construcción de perforación y del pozo. calidad. La densidad del fluido de perforación de agua clara debe controlarse en 65438 ± 0,05 g/cm3. También está equipado con equipo de extracción de arena para detectar rápidamente el rendimiento del fluido de perforación y prepararlo a tiempo. Asegúrese de que el fluido de perforación de baja densidad se controle dentro de 1,08 g/cm3 (Tabla 3).

Tabla 3 Rendimiento del fluido de perforación

6 Parámetros de perforación

Utilice perforación con tambor de lodo para la primera apertura y perforación con percutor DTH de aire para la segunda apertura. Los parámetros de la perforación neumática deben ajustarse gradualmente de acuerdo con la velocidad de perforación, la profundidad, los cambios en el diámetro del pozo y el contenido de agua en el pozo para descargar eficazmente el polvo y los escombros. Garantizar la estabilidad de la pared del pozo y evitar la ocurrencia de situaciones complejas como perforación atascada en el fondo del pozo (Tabla 4, Tabla 5).

Selecciones de la Tabla 4

Tabla 5 parámetros de perforación

7 medidas técnicas de perforación de vetas de carbón

(1) Al perforar vetas de carbón, intente Utilizar perforación neumática. Cuando la perforación con aire no es factible, se utiliza perforación con agua limpia y la densidad se controla por debajo de 65438 ± 0,05 %.

(2) Al perforar secciones de veta de carbón, utilice los "cuatro parámetros bajos" de WOB bajo, velocidad de rotación baja, desplazamiento bajo y fuerza de impacto del chorro baja para reducir la tasa de expansión del diámetro del pozo de la veta de carbón. sección y evitar el colapso.

8 Jingcheng

Se deben utilizar abrazaderas de revestimiento al pasar la tubería de perforación. Está estrictamente prohibido enhebrar roscas cruzadas y se debe utilizar un sellador de roscas que cumpla con las normas. Se agregan centralizadores de carcasa a la sección de sellado de cemento, uno por cada 60 m por encima y por debajo de la veta de carbón, y uno por cada dos carcasas. Los acoplamientos de carcasa y los centralizadores no pueden estar en la veta de carbón. Controle la velocidad de descenso de la carcasa y no presione con fuerza cuando encuentre resistencia. Llene 5~10 fluidos de perforación de revestimiento cada vez. Se debe utilizar un tapón de baja velocidad de retorno para reemplazar el lodo inyectado y la medición debe ser precisa. La altura de retorno del cemento debe cumplir con los requisitos de diseño. La presión de prueba de la carcasa del depósito de gas de 139,7 mm después de la cementación durante 48 horas es de 20 MPa y la caída de presión en 30 minutos es inferior a 0,5 MPa. De lo contrario, se deben tomar medidas correctivas. Después de que pase la prueba de presión de finalización del pozo, selle inmediatamente la cabeza del pozo con un tapón o brida y cúbrala con cemento (Tabla 6 y Tabla 7).

Tabla 6 Estructura del Casing

Tabla 7 Combinación del Casing

9 Efecto de la Perforación

9.1 Finalización de los Índices de Calidad y Eficiencia de la Perforación

El martillo neumático DTH tiene una ROP más rápida y una perforación más recta en formaciones de dureza media. Si la formación de gran diámetro es inestable o hay una gran cantidad de agua brotando en el pozo, se puede rociar agua, agentes espumantes y polímeros en el aire de perforación a través del sistema de inyección de agua accionado hidráulicamente en la plataforma de perforación para mejorar la capacidad de perforación. del martillo DTH. El martillo DTH requiere lubricación interna cuando funciona. La plataforma de perforación está equipada con un lubricador de martillo DTH, que inyecta una pequeña cantidad de aceite lubricante en el aire comprimido durante el proceso de perforación para garantizar el efecto de perforación del martillo neumático DTH. El cumplimiento de los indicadores de eficiencia de perforación y calidad de perforación en diferentes formaciones se muestra en las Tablas 8 y 9.

Tabla 8 Eficiencia de perforación en diferentes estratos

Tabla 9 Cumplimiento de indicadores de calidad

9.2 Costo

Perforadora neumática montada en camión RD20 * * * , se perforaron un total de 5 perforaciones de metano en capas de carbón, siendo el número de perforaciones de 1623 m. El período total de construcción es de 38 días, emplea a 23 personas y consume 29 toneladas de combustible diesel. En comparación con los métodos de perforación convencionales, la velocidad de perforación aumenta en un 300% y la eficiencia general aumenta en un 70%. El costo directo es de 178,2 yuanes/metro y el costo integral es de 356,6438+0 yuanes/metro.

9.3 Ahorro de mano de obra

El taladro neumático montado en camión RD20 es fácil de operar, requiere poca mano de obra, es fácil de aprender y ahorra recursos humanos de manera efectiva. Con equipos pequeños de 4 a 5 personas operando, la misma carga de trabajo puede ahorrar hasta 2/3, mejorando enormemente la productividad laboral.

10 Conclusiones

La aplicación del taladro neumático de accionamiento superior montado en un vehículo RD20 en la ingeniería de perforación de metano en lechos de carbón. Su avanzado sistema operativo y su modo de movimiento flexible proporcionan tuberías de fondo de pozo y cabezales de pozo sellados. Un entorno operativo conveniente. Al mismo tiempo, se reduce el tiempo de preparación y reubicación, se mejora la eficiencia de la perforación y la calidad de la terminación, se ahorra tiempo y mano de obra de perforación y se reducen los costos. Tiene buenos beneficios económicos y técnicos y perspectivas de aplicación en el mercado para el desarrollo de metano en capas de carbón.

Referencia

Geng Ruilun et al., Perforación aérea multiproceso, Beijing: Geological Press.