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水井钻进技术的发展趋势

水井钻进的总体发展趋势主要表现在以下几个方面:一是钻进工艺由单一工艺向多工艺发展;二是钻进深度由浅渐深,从十几米到100m,再到数百米,以至于超过了1000m;三是传动方式由机械向全液压发展;四是装载形式由散装到机动行走发展;五是控制形式由手柄向电液遥控方向发展;六是配套工艺器具更加方便、灵活、机械化。

牵引式钻井机方便、灵活倍受用户的青睐

为了适应不同地层钻进的需要,充分提高钻进效率,水井钻机正向多用途钻机以及全液压传动与操纵的方向发展,即一台钻井机备有多种设备和附件、可采用冲击式、回转式和潜孔锤等多种钻井方式,还可采用泥浆钻进,压缩空气钻进、正、反循环钻进等方法。

大最工程实践表明,今后最有发展潜力的水文钻井工艺,将是气动潜孔锤与气举反循环技术组合钻进工艺,这种多工艺空气钻进技术的应用已被视为当代衡量钻探技术水平的重要标志之一。目前,我国已能较全面地掌握和应用多工艺空气钻进技术,迅速缩短了与世界先进水平的差距,多工艺空气钻进技术在水文钻井领域正逐步获得大量应用。

气动潜孔锤与气举反循环这两种钻进技术,都属于多工艺空气钻进技术体系,其实质主要是利用压缩空气代替常规钻进时的水介质或泥浆作为循环液,以起到冷却钻头、排除岩屑和保护井壁的作用。对于基岩裸露或覆盖层很薄的地层,在下入地表套管后,可先采用气动潜孔锤钻进工艺揭露含水层,当水井达到一定深度时,背压升高,时效会明显下降甚至无法钻进,此时就应换为气举反循环钻进技术,使两者科学合理地进行组合,充分发挥各自高效钻进的优势。

气动潜孔锤钻进技术是把压缩空气既作为破岩动力又作为冲洗介质的一种井底冲击回转钻进方法。目前除广泛应用于矿山爆破孔、地热井、油田井、煤层气开采、地源热泵井等领域外,已迅速扩展到基岩水文钻井领域。它其有钻进效率高,钻头寿命长,所需钻压低、扭矩小、转速低、钻孔垂直度高等优点。这种钻进技术的诞生及发展,是钻探技术的一次重大革命,是提高钻进效率的重要有效手段。

拖拉机作为行走装置的水井钻机已广泛得到应用

气举反循环钻进技术是将压缩空气沿双壁钻杆输气管道送入井下一定深度,经混合器进入管内循环,使混合后的液体密度小于钻井液的密度,这样井筒与管内就产生压差、并在井筒液柱压力的作用下,管内混合的气液以较高的速度向上流动,从而将井底的岩屑或岩芯连续不断地带到地表,经振动筛排入沉淀池。经沉淀后的泥浆再流回孔内,补充循环液,如此不断循环形成连续钻进的过程。它的最大特点是管路平直、不易堵塞,挟带上来的气、液、固三相流体不流经任何工作机械,设备磨损小,排岩屑能力强,钻进效率高,钻头寿命长,尤其是在基岩复杂地层中钻进更为安全可靠,能实现连续取样(芯)钻进,具有辅助时间短、劳动强度低等优点,现已成为国内外钻进水井、油田井、煤层气井以及大口径工程施工孔最具有发展潜力、最为之有效的技术方法。

这两种钻进技术已成为当今应用最为广泛和最有发展前景的工艺方法,两者的组合应用,必将在水井和地热井施工中提高钻进效率、缩短施工周期等方而发挥积极的作用。

履带水井钻机更适合于恶劣的施工环境作业

此外,随着液压传动技术、计算机技术、自动控制技术和测试技术在钻井上的广泛应用,人类正逐步进入了智能化钻探时代。目前,定向钻井、水平钻井、大位移钻井以及分支钻井等技术在矿产、工程等领域的应用已较为成熟,在水文钻井领域的应用还有待开拓创新。随着这些高新技术在水文领域的应用,对于提高成井率,解决缺水基岩地区的水源问题,将具有重大的社会经济意义。




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