復(fù)雜地層鉆探新工藝技術(shù)研究與開發(fā)

項目包括5項研究成果：1、復(fù)雜地層鉆進護壁堵漏技術(shù)。解決了綠泥石化等水敏性地層鉆進時縮徑垮塌的技術(shù)難題。2、復(fù)雜地層新型取心及配套鉆具。該取心鉆具分為兩種：一種是提鉆式雙管強制取心鉆具用于淺孔，一種是繩打撈式雙管強制取心鉆具，主要用于深孔。3、提高復(fù)雜地層鉆進效率的新型沖擊鉆探機具，即新型孔底電動沖擊器及繩索取心液動錘。該鉆探機具結(jié)構(gòu)簡單、對鉆井液無任何要求、可在大頂角斜孔和水平孔中使用、可根據(jù)所鉆進巖性在地面調(diào)節(jié)沖擊頻率和沖擊功等參數(shù)。4、復(fù)雜地層高精度超難度垂直孔鉆探工藝技術(shù)。研制出四種專用鉆頭及擴孔鉆具，總結(jié)提煉了一種新型固井工藝法——二次注漿工藝法，通過設(shè)計專用工具，實現(xiàn)了二次注漿，解決了鉆孔小間隙固井的難題，為以后相類似工程（如供水井、水文井、地?zé)峋龋┑墓叹饔锰峁┝思夹g(shù)支撐，通過具體項目的不斷實踐，研制成功水文水井壓漿與固井一體化分隔器、管內(nèi)投礫專用接頭管總成等實用工具，并總結(jié)形成了一整套相應(yīng)的成井工藝。5、深孔鉆探多層采空區(qū)（溶洞群）組合工藝穿越技術(shù)。形成了一整套多層采空區(qū)（溶洞群）組合工藝穿越技術(shù)方法，建立了一套止流屏障法堵漏工藝，創(chuàng)新了一套飛管坐掛工藝流程，摸索運用了鉆桿直接替代套管護壁技術(shù)方法，真正建立起一套能承受正負壓差的封隔層，實現(xiàn)了洞穴式惡性漏失層的快速安全鉆進。同時研制了兩種不同型號的地質(zhì)鉆探卡埋鉆質(zhì)量加速器，為解決采空區(qū)、溶洞類復(fù)雜地層鉆進中的卡埋鉆及套管回收提供新的工藝方法。 2100433B

鉆探是地質(zhì)找礦、基礎(chǔ)地質(zhì)研究及資源開發(fā)等的重要手段之一。沖洗液被譽為鉆探的“血液”，其技術(shù)水平的高低是鉆探技術(shù)水平高低的重要標志。由于地層復(fù)雜及地質(zhì)鉆探小井眼、繩索取心等條件限制，施工過程中，鉆孔報廢或達不到設(shè)計深度、取心質(zhì)量差、鉆進效率低等問題屢見不鮮，且多數(shù)與沖洗液使用有關(guān)。項目目標正是針對上述難題研發(fā)適應(yīng)地質(zhì)鉆探特點的復(fù)雜地層沖洗液護壁、護心及堵漏關(guān)鍵技術(shù)，解決復(fù)雜地層鉆進面臨的孔壁失穩(wěn)、沖洗液漏失及低取心率三大技術(shù)難題，更好地為國家資源勘查及科學(xué)鉆探提供技術(shù)支撐。

北京探礦工程研究所、山東省魯北地質(zhì)工程勘察院及中煤華盛工程公司經(jīng)過多年的探索與研究，攻克了諸多沖洗液關(guān)鍵技術(shù)，形成了一套適應(yīng)地質(zhì)鉆探特點的復(fù)雜地層護壁、護心及堵漏系列工藝技術(shù)。項目獲國家發(fā)明專利6項、實用新型專利2項，國家重點新產(chǎn)品1項，出版專著2部，發(fā)表論文63篇，獲中國地質(zhì)調(diào)查局等行業(yè)科技成果一等獎2項，三等獎1項。項目主要創(chuàng)新成果有：

（1）研制了多功能劑（MBM）、防塌減阻劑（GFT）、成膜劑及抗鹽增粘劑（GTQ）等9種新型泥漿材料，增加了鉆探?jīng)_洗液材料的種類，為新型護壁、護心沖洗液體系研究打下了堅實的基礎(chǔ)。

（2）研發(fā)了用于不同復(fù)雜地層鉆進的系列沖洗液護壁、護心技術(shù)，解決了復(fù)雜地層鉆進孔壁失穩(wěn)、取心質(zhì)量差等技術(shù)難題，為地質(zhì)鉆探提供了新的有效解決復(fù)雜地層鉆進問題的新方法，促進了繩索取心鉆進技術(shù)在復(fù)雜地層中的應(yīng)用。研發(fā)了成膜護壁沖洗液技術(shù)，解決了行業(yè)公認的難穩(wěn)定地層—炭質(zhì)千枚巖等分散剝落地層、松散地層孔壁失穩(wěn)、取心率低的難題，實現(xiàn)了水基沖洗液性能的突破；研發(fā)了強抑溶沖洗液技術(shù)，成功替代了油基沖洗液，解決了鉀鹽鉆探過程中光鹵石、溢晶石等強溶蝕性地層取心難、成本高及環(huán)境污染等難題；研發(fā)了高溫沖洗液技術(shù)，解決了干熱巖等高溫鉆探護壁及井眼清潔等難題。

（3）研發(fā)了溶脹型隨鉆堵漏劑、高失水堵漏劑、成膜堵漏劑、有機凝膠及快速固結(jié)堵漏配方，研發(fā)了孔口密封裝置及用于不同漏失條件的隨鉆堵漏、高失水堵漏、交聯(lián)成膜堵漏、化學(xué)觸變堵漏及凝膠隔水堵漏工藝，形成了適應(yīng)地質(zhì)鉆探小井眼特點的系列快速堵漏技術(shù)。其中化學(xué)觸變、快速凝膠堵漏技術(shù)實現(xiàn)了小井眼堵漏技術(shù)的突破。

（4）將流變學(xué)理論、孔壁穩(wěn)定理論與繩索取心鉆進及現(xiàn)場施工工藝緊密結(jié)合，并從沖洗液、鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工工藝等方面提出了復(fù)雜地層繩索取心鉆探穩(wěn)定孔壁的措施與方法，編寫專著《地質(zhì)鉆探?jīng)_洗液技術(shù)》和《地質(zhì)鉆探復(fù)雜地層沖洗液對策及應(yīng)用案例》。

本成果已在166家單位、4000余個鉆孔中得到廣泛應(yīng)用，工作量達400余萬米，其中在73個礦區(qū)、276個鉆孔中的示范應(yīng)用達23萬米，涵蓋金屬礦、煤炭、煤層氣、頁巖氣、鉀鹽、干熱巖及科學(xué)鉆探等，為完成單位和應(yīng)用單位帶來顯著的經(jīng)濟效益，引領(lǐng)了地質(zhì)鉆探?jīng)_洗液技術(shù)的發(fā)展，推動了鉆探技術(shù)的進步。 2100433B