【正文】 ............................................................ 206新規(guī)程主要技術(shù)內(nèi)容和確定依據(jù)............................................................................................ 207新規(guī)程與舊規(guī)程的對比 .............................................................................................................. 207納入的基本概念 ........................................................................................................................... 209規(guī)程適用范圍 ................................................................................................................................ 210十、土耳其貝帕扎里天然堿項(xiàng)目鉆井工程 ........................................................... 211工程背景 ......................................................................................................................................... 211項(xiàng)目前期工作 ................................................................................................................................ 214一期試驗(yàn)井 .................................................................................................................................... 215二期工程 ......................................................................................................................................... 217三期工程 ......................................................................................................................................... 221結(jié)語 .................................................................................................................................................. 223前 言作為鉆探技術(shù)的最重要的技術(shù)內(nèi)容之一，定向鉆探技術(shù)在鉆探工程技術(shù)中占有舉足輕重的地位。會議由中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所承辦，由中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）、湖南煤田地質(zhì)局和湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四O 五隊(duì)協(xié)辦。內(nèi)容全面豐富，包括定向鉆探技術(shù)方面的施工設(shè)計(jì)、施工工藝、儀器設(shè)備及測量控制技術(shù)及等，還包括具體造斜器具和儀器的使用，并對當(dāng)前定向鉆探技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢進(jìn)行了詳細(xì)分析和展望。由于時(shí)間倉促，材料編寫人員水平有限，難免有疏漏之處，敬請批評指正。圖1 受地面限制勘探 地下地質(zhì)條件的要求?? 對于斷層遮擋礦藏，定向井比直井可發(fā)現(xiàn)和鉆穿更多的礦層；2?? 對于薄礦層，定向井和水平井比直井的礦層裸露面積要大得多；?? 對于垂直裂縫的構(gòu)造帶，打直井很難鉆遇裂縫，若鉆定向井或水平井，則鉆遇裂縫的機(jī)會就大得多；?? 另外，側(cè)鉆井，多底井，分支井，大位移井，側(cè)鉆水平井，徑向水平井，等等定向井的新種類，顯著地?cái)U(kuò)大了勘探效果，增加了開礦量，提高了礦藏的采收率；?? 用鉆井方法提高礦藏采收率。與普通坑道開采比，本法的主要優(yōu)點(diǎn)為投資少，見效快；管理成本低；設(shè)備和工藝簡單；生產(chǎn)費(fèi)用及能耗低；可開采埋藏較深及品位較低的礦床；勞動條件好、安全；有利于環(huán)保；環(huán)境污染不嚴(yán)重等。水平定向?qū)泳夹g(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用研究始于1991 年。截止2010 年底，國內(nèi)采用該技術(shù)已在全國所有井礦鹽區(qū)采用，每年采用該技術(shù)完成的采鹵對接井達(dá)20 余對。2003 年10 月至2010 年10 月，中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所又承擔(dān)了土耳其貝帕扎里天然堿礦采集鹵工程中，共完成了53 對對接井的施工任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了一井與一井連通，一井與多井連通，完成了目前世界上最大規(guī)模的、采用對接井水溶開采方法的鉆井工程，實(shí)現(xiàn)了100%連通率。它將傳統(tǒng)的“挖槽鋪管與修復(fù)”施工方式改為“鉆孔鋪管與修復(fù)”。目前非開挖技術(shù)的定位系統(tǒng)可以提供地底21m 處的轉(zhuǎn)角、傾角、方位、電量、溫度等參數(shù)，以及過熱報(bào)警、遠(yuǎn)端顯示、鉆進(jìn)記錄等功能。地面上的定位跟蹤儀一方面接收從孔底隨鉆測量探頭發(fā)來的測量數(shù)據(jù)，另一方面則根據(jù)電磁信號的強(qiáng)弱和相位等信息對其進(jìn)行定位定深，在定位的基礎(chǔ)上保持對探頭的跟蹤，實(shí)時(shí)測出鉆進(jìn)的軌跡（見圖5 示）。煤層氣多分支水平井工藝集成了煤層造洞穴、兩井對接、隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向、鉆水平分支井眼、欠平衡等多項(xiàng)先進(jìn)的鉆井技術(shù)，具有技術(shù)含量高和鉆井風(fēng)險(xiǎn)大的特點(diǎn)。與此同時(shí)，華北與CDX、長慶、遼河、遠(yuǎn)東能源等國內(nèi)外企業(yè)都已啟動了羽狀水平井開發(fā)煤層氣的項(xiàng)目。定向鉆探鉆頭類型分為牙輪鉆頭、金剛石鉆頭、合金鉆頭及復(fù)合片造斜鉆頭。在大多數(shù)情況下，提高碳化鎢的硬度就可以提高鉆速或鉆頭耐用性，但因平面鉆頭牙齒的耐磨性優(yōu)于鉆頭本體，當(dāng)鉆頭本體開始磨損時(shí)，鉆頭牙齒開始露出或進(jìn)一步暴露，增加了牙齒破壞和碎裂的機(jī)會。圖7 機(jī)械式連續(xù)造斜器9其工作原理：自由狀態(tài)時(shí)，楔形滑塊處于回收位置，定位套與定位接頭互鎖，定子與轉(zhuǎn)子不能相對轉(zhuǎn)動 。鉆進(jìn)過程中鉆頭不斷在固定方向上銑削孔壁，造成孔斜。螺桿鉆具的性能主要取決于馬達(dá)總成。為了保證磁性測量儀器測量結(jié)果準(zhǔn)確，必須合理選擇無磁鉆鋌的長度。Ⅲ區(qū)：20m 鉆鋌中心（曲線A）；20m 鉆鋌中心以下，～（曲線B）；30m 鉆鋌在中心。11Ⅱ區(qū)‐‐ 30″鉆鋌曲線A 下；60″鉆鋌曲線B 下（加找中器）；60″鉆鋌曲線C 下（加近鉆頭穩(wěn)定器）；90″鉆鋌曲線C 上。一般地質(zhì)勘探因勘探條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，主要選用單、多點(diǎn)定向測斜儀。測斜儀用電纜，在工作環(huán)境溫度、額定拉斷力、電纜導(dǎo)線芯的直流電阻、電纜線芯間或絕緣線芯和鋼絲鎧裝層之間的絕緣電阻以及浸水耐高壓試驗(yàn)方面均有不同的要求，具體情況需要根據(jù)用戶的使用環(huán)境進(jìn)行選擇，常用測井電纜如表2。（7）測斜儀校驗(yàn)臺校驗(yàn)臺是各類測斜儀的主要檢測儀器，以測定儀器頂角、方位角以及工具面角的測量精度。（8）定向鉆探其它配件測斜儀其他配套器具如表5 示。) 狀態(tài)參數(shù)范生產(chǎn)單位圍精度范圍精度范圍精度最大抗壓(MPa)最高工作溫度(℃)1有線DST 有線隨鉆測斜儀27/29/320～180177。 177。 177。 100 125 北京海藍(lán)科技開發(fā)有限公司5SSC 系列有線隨鉆測斜儀35/45 177。 140 125 賽維石油儀器設(shè)備有限公司6ADST 系列有線隨鉆測斜儀35/45 177。 100 125～150 北京長城博創(chuàng)科技有限公司7LHE2000 系列有線隨鉆測斜儀35/45 177。 177。 177。上海神開石油化工裝備股份有限公司11YST48X 型無線隨鉆測斜儀48 177。177。 177。)177。 100 125～150 武漢海闊科技有限公司16LHE6000 無線隨鉆測斜儀48 177。177。上海地學(xué)儀器研究所4 DJ1548 電動絞車 鎧裝電纜1500m速度：0～30m/min；深度范圍：0～1500m；功率：；電源：220V 50Hz；工作溫度：20℃～45℃自動排纜技術(shù)；變頻調(diào)速；自鎖功能；超負(fù)荷保護(hù)；速度平穩(wěn)、無抖動。機(jī)械鏈條傳動，用變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；集電環(huán)采用四芯輸出。游標(biāo)177。20%；夾持探管直徑：62～76mm；水平軸、垂直軸與夾具中心的不垂直度誤差＜12′；直徑1m，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司上海力擎地質(zhì)儀器有限公司2 無磁臺式數(shù)顯校驗(yàn)架 LHE0001 2頂角0～180177。9′；夾持探管直徑：12～33mm；重量60kg；外形尺寸：8001100mm；數(shù)據(jù)通信接口：RS232北京六合偉業(yè)科技發(fā)展有限公司4 無磁整機(jī)數(shù)顯校驗(yàn)架 LHE0003 2頂角0～180177。；頂角：177。；刻度盤分辨力：≤176。1V；北京恒準(zhǔn)時(shí)代科技有限公司6 無磁測斜儀校驗(yàn)臺 HJC1 3 頂角精度：177。游標(biāo)1′；工具面角：176。；頂角刻度：176。上海地學(xué)儀器研究所2JH500井口滑輪測量輪：2圈/米；深度信號：3600脈沖/米；電纜轉(zhuǎn)彎半徑：80mm（1）配接光電脈沖發(fā)生器后可測量電纜的下放深度；（2）從絞車下放的電纜經(jīng)井口滑輪變向后下放到井下。176。； 儀器尺寸：280100120mm；重量：1kg刻度器由測角器和方位羅盤組成。配合JJG2型校驗(yàn)臺實(shí)現(xiàn)三軸檢測功能。其基本式為：對應(yīng)的不同計(jì)算方法為：計(jì)算方法 系數(shù)K 值平衡正切法 1平均角法最小曲率法圓柱螺旋法校正平均角法弦步法式中：21——分別為垂直偏距和水平偏距；——分別為測點(diǎn)1 井斜角和測點(diǎn)2 井斜角及井斜角增量；——為測段長；——為測段方位增量；——為測段狗腿度。平均角法的計(jì)算值介于圓柱螺線法和最小曲率法兩種曲線法的計(jì)算結(jié)果之間，是最接近曲法的計(jì)算結(jié)果。最終繪出的計(jì)算結(jié)果如圖11 示。造斜鉆具的造斜能力與彎接頭的彎曲角和彎接頭上邊的鉆鋌剛性大小有關(guān)?！?76。造斜鉆具組合、鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)和鉆頭水眼應(yīng)根據(jù)廠家推薦的鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)。它有一個(gè)近鉆頭足尺寸穩(wěn)定器作為支點(diǎn)，第二個(gè)穩(wěn)定器與近鉆頭穩(wěn)定器之間的距離應(yīng)根據(jù)兩穩(wěn)定器之間鉆鋌的剛性（尺寸）大小和要求的增斜率大小確定。微增斜鉆具微增斜鉆具組合在井下的受力情況和增斜鉆具相同。采用合適的微增斜鉆具可以收到理想的穩(wěn)斜效果。d 降斜鉆具降斜鉆具一般采用鐘擺鉆具組合，利用鉆具自身重力產(chǎn)生的鐘擺力實(shí)現(xiàn)降斜目的。（3）帶減速器低速大扭矩螺桿鉆具將會有更大的技術(shù)發(fā)展，適用于鉆非垂直井。其工作效率大大提高，見圖13 示。（3）導(dǎo)向鉆井用渦輪鉆具將會有更大的技術(shù)發(fā)展。 大位移井技術(shù)1984 年，澳大利亞巴斯A16 井，測量深度5533m，垂深2485m，水平位移4597m，；當(dāng)時(shí)國內(nèi)川中48 井，測量深度3039m，垂深2482m，水平位移1456m，是當(dāng)時(shí)國內(nèi)外最大水平位移的記錄。我國獨(dú)立完成2000m 水平位移以上的定向井還不到15 口，大港油田紅9—1 井垂深1156m，水平位移1668m，水平位移/。在過去10 年中，隨鉆測量技術(shù)最重要的進(jìn)步是使隨鉆測量具備了隨鉆測井及地質(zhì)導(dǎo)向的能力。隨鉆測量分有線隨鉆測量和無線隨鉆測量。隨鉆測井的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）可以在使用電纜測井工具測井很困難或甚至不可能的環(huán)境條件下進(jìn)行測井；（2）以使用井下信息傳輸系統(tǒng)在鉆井過程中隨時(shí)向地面發(fā)送實(shí)時(shí)決策信息，根據(jù)井下實(shí)際地質(zhì)特征控制鉆具鉆出最優(yōu)化的井眼軌跡（即地質(zhì)導(dǎo)向鉆井）。石油工業(yè)界認(rèn)為，如果某些問題得以解決，那么分支井的可靠性及經(jīng)濟(jì)的可行性將發(fā)展成一種標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)用技術(shù)。圖15 分支井類型及應(yīng)用 定向隨鉆取芯技術(shù)定向造斜取芯技術(shù)是在不采用孔底馬達(dá)的情況下既能定向又能繩索取芯。如果布置多個(gè)工作點(diǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)，不僅增加了簡易公路及機(jī)臺搬遷等28投資費(fèi)用，而且會增加施工工期，影響整體工作效率。例如，新加坡海底油庫地質(zhì)勘探、美國、加拿大、香港隧道勘探或坑道都是由該公司采用該項(xiàng)技術(shù)完成實(shí)施的。其技術(shù)精度可達(dá)上下177。無線傳輸套件用于垂直井與水平井兩端的數(shù)據(jù)通訊，電源接口箱用于給井下探管提供電源，并將捕獲的信號進(jìn)行調(diào)制，通過傳輸套件發(fā)送給水平井端的筆記本電腦，最終通過軟件對信號進(jìn)行處理和解析，得出當(dāng)前點(diǎn)的地理信息，從而指導(dǎo)下一步的鉆進(jìn)方向。在RSS 出現(xiàn)以前，多采用由泥漿馬達(dá)驅(qū)動的滑動導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)實(shí)施導(dǎo)向鉆井。目前主要有以下四種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。其特殊設(shè)計(jì)的模塊化結(jié)構(gòu)可以允許BHA 持續(xù)高速旋轉(zhuǎn)，而X‐treme 馬達(dá)的設(shè)計(jì)也解決了導(dǎo)向數(shù)據(jù)通過馬達(dá)傳輸?shù)膯栴}，真正實(shí)現(xiàn)了精確、實(shí)時(shí)的近鉆頭導(dǎo)向。近鉆頭旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定器起到支點(diǎn)的作用。（4）PowerDrive 系統(tǒng)PowerDrive 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)是通過高速旋轉(zhuǎn)同時(shí)導(dǎo)向來進(jìn)行鉆進(jìn)的，然而高速旋轉(zhuǎn)下的定位比較困難。研究這項(xiàng)理論和技術(shù)的目的，就是要使定向井的實(shí)鉆軌跡盡量靠近預(yù)先設(shè)計(jì)的理論軌跡，最終準(zhǔn)確地鉆入靶點(diǎn)（或靶體）。在定向井施工前，首先需要考慮地質(zhì)條件、鉆井目的和要求、鉆井工藝技術(shù)和