小直径岩心钻探应用膨胀套管技术的难点和前景

易金矿业网 2022-09-14 06:42 编辑:东方昌 252阅读

(一)小直径膨胀套管技术难点

1.膨胀机构设计径向尺寸受限

因为岩心钻探套管直径一般设计为Ф168~Ф89mm,钻进口径在Ф122~Ф76mm之间,常规套管外径选择为Ф127mm、Ф108mm、Ф89mm、Ф73mm,套管及钻孔直径较小,所以给膨胀套管膨胀机构径向设计带来了困难。

2.膨胀管的锚固支撑难

地质岩心钻探选用的均是薄壁管材(壁厚4.5~6mm),套管层间匹配级差(间隙)小,套管连接一般都是内外平形式,给膨胀套管悬挂锚固支撑带来困难。

3.裸孔中膨胀,侧向力不均

地质岩心钻探膨胀套管一般都下在复杂地层中,钻孔直径不规则,局部孔段超径较大,造成套管膨胀过程中套管的稳定性差和外侧压力不均性。

4.膨胀设备能力不足

由于地质岩心钻探设备一般都轻型化,套管膨胀时,设备液压力和上拉能力较小,给套管膨胀变形带来一定难度。

(二)小直径膨胀套管技术应用前景

膨胀套管技术不仅是石油钻探一项新兴技术,也是地质岩心钻探技术重要的发展方向之一。由于该技术有不损失孔径、在漏失、涌水、遇水膨胀、破碎、坍塌等复杂地层中护壁快速便捷安全、综合成本低等诸多优点,在深部地球资源勘探以及特殊工程钻探、城市管网的修复、铺设领域具有良好的应用前景。

目前我国的小直径膨胀套管技术尚处于探索研究阶段。国内相关机构已在下述方面展开研究工作。

1.材质的选择与研制

与石油钻探相比,地质岩心钻探孔较浅,孔径较小,对套管的强度要求较低,所以可选择低碳钢管材或研发弹塑性好的薄壁管材,以利于小轴压膨胀。

2.探索膨胀管膨胀方式

根据地质岩心钻探特点,研制局部孔段(5~20m长度)隔离复杂地层的弹性薄钢板(1.5~2mm厚)卷管自弹式弹性套管。

3.改变尾管膨胀运动方式

常规套管膨胀是以膨胀锥自下而上直线运动膨胀,而小直径膨胀尾管锚固较难,可探索改变膨胀锥运动方式,即由上至下直线运动膨胀,以解决锚固不牢问题。

4.研制简易的双作用热膨胀机构

目前国内均采用膨胀套管冷挤膨胀方法,根据金属体回转运动过程中干摩擦发热原理,研制一种既有直线运动又可回转运动的膨胀机构。回转机构在高速回转(无冷却液)条件下产生高温以降低管材强度,提高膨胀速度,减小膨胀力,同时膨胀管冷却后不影响管材强度。

5.选择割缝(或筛管)式膨胀套管

选择割缝(或筛管)式膨胀套管,可以减小膨胀力,解决岩心钻探设备膨胀能力不足问题。为了增加膨胀套管强度和抗地层力,套管膨胀后再用水泥固井,以取得更佳的护壁效果。

希望国内钻探科技工作者和制造企业加紧对小口径膨胀管技术的深入研究和创新,使该技术尽快在地质岩心钻探及相关领域进入实用推广阶段。

勘探钻机厂家

勘探钻机厂家有:山东巨匠勘探钻机厂家、北京京探探矿机械有限公司、河北省辛集市金钻探矿机械厂、山东华义机械设备集团有限公司等。
《砂矿勘探钻机系列(DZ/T0009-91)》标准由地质矿产部提出。本标准由全国地质矿产标准化技术委员会探矿工程及机械设备分技术委员会归口。
本标准由中国地质矿产经济研究院标准化研究室、地质矿产部机械电子研究所联合起草。
由于使用目的、工作能力和施工场所的不同,钻机的分类也不同。按破碎岩石的方式可分为:回转式钻机、冲击式钻机和冲击回转式钻机等;按钻探深度可分为:地表取样机(2~50米)、浅孔钻机(50~300米)、中深孔钻机(300~600米)、深孔钻机(600~6000米)、超深孔钻机(6000~15000米);
根据用途可分为:岩心钻机、水文地质水井钻机、石油钻机等;按施工场地可分为地表钻机、坑道钻机、海底沉没式钻机等。