Una revisión de los logros de la tecnología de perforación de pozos profundos
7.1.1 Principales avances tecnológicos en la perforación de pozos profundos
Desde el siglo XX, mi país ha entrado en la etapa de perforación científica y perforación de pozos profundos. Para garantizar la realización de los objetivos de prospección geológica profunda, se han llevado a cabo una serie de importantes investigaciones científicas y resultados de investigaciones técnicas en torno a la perforación de pozos profundos. El principal progreso técnico es el siguiente.
(1) El desarrollo de equipos de perforación profunda, herramientas e instrumentos de corte ha logrado resultados fructíferos.
1) XY-6B,
2)2) Pinzas hidráulicas para tubería de perforación con extracción de muestras con cable serie SQ, pinzas hidráulicas, elevadores de extracción con extracción de muestras con cable, extrusoras hidráulicas autocentrantes de un solo cilindro para accidentes Se están desarrollando uno tras otro equipos y herramientas auxiliares de manipulación y otros orificios, y se formó inicialmente un sistema mecanizado para operaciones de orificios.
3) Las herramientas de perforación con martillo hidráulico con extracción de núcleos con cable de la serie SYZX han logrado avances en la simplificación de la estructura, la mejora de la vida útil y la confiabilidad, la mejora en gran medida de la eficiencia y el metraje de perforación, la tasa de recolección de núcleos y la calidad de la perforación. etc., lo que la convierte en la tecnología de aplicación de nuestro país en este campo a nivel internacional.
4) La tubería de aleación avanzada XJY-850 ha logrado nuevos avances en el desarrollo y aplicación de tuberías de perforación con extracción de testigos con cable de φ73 mm y 89 mm y nuevas brocas de diamante de larga duración.
5) Se han desarrollado y aplicado con éxito sistemas de monitoreo de parámetros de perforación de alta precisión con identificación de condiciones de trabajo, alarma de accidente, almacenamiento de parámetros y funciones de transmisión remota inalámbrica, como el sistema totalmente hidráulico CUG-2 desarrollado por China. Universidad de Geociencias (Wuhan) Sistema de monitoreo de parámetros de perforación de plataformas de perforación.
(2) La perforación científica conduce a nuevos avances en la tecnología de perforación de agujeros profundos.
265438+ Desde el siglo XX, con el fin de mejorar la comprensión de la Tierra por parte de nuestro país y el nivel de exploración de recursos y alerta temprana de desastres, nuestro país ha llevado a cabo sucesivamente la "Perforación científica continental de China" (5118.2 m) y el pozo de perforación “China Cretaceous Continental Science” Songke 1" (Nanjing 1915m). La implementación del proyecto de perforación científica no solo estableció un nuevo sistema de tecnología de perforación científica con características chinas, sino que también logró resultados innovadores que tienen un importante significado rector y valor de aplicación para la perforación de pozos profundos, tales como: tecnología de perforación combinada, uso de motores de tornillo e hidráulicos. martillos como la tecnología de perforación de extracción de núcleos motorizada de fondo de pozo: herramientas de perforación tres en uno (motor de tornillo + martillo hidráulico + extracción de muestras con cable) y herramientas de perforación dos en uno (martillo hidráulico + extracción de muestras con cable). La tecnología de perforación con desviación controlada por inclinación en formaciones altamente desviadas consiste principalmente en un conjunto rígido recto de fondo de espesor total y una broca de diamante que reduce la tecnología de desvío, una broca cónica guiada integralmente, una sección larga de roca dura, una tecnología de perforación de escariado de gran diámetro y una capa de arena suelta. tecnología de perforación de muestreo conformal de tres tubos y tecnología de perforación de extracción de testigos semicerrada de formaciones de roca rota, tecnología de cementación de carcasa caracterizada por la instalación y recuperación de carcasas con espacios pequeños y carcasas móviles, prevención y tratamiento de accidentes dentro del pozo, recopilación y procesamiento de datos de perforación y otros componentes.
(3) Se han logrado avances positivos en la investigación y el desarrollo de nuevos sistemas de fluidos de lavado.
El exitoso desarrollo y aplicación de nuevos materiales de lodo y materiales de pérdida de circulación han brindado ciertas garantías materiales y soporte técnico para la implementación de la perforación de pozos profundos y la aplicación de tecnologías avanzadas.
1) Cinco nuevos agentes de tratamiento líquido de lavado: lubricante de alta eficiencia (GLUB), diluyente polimérico de alta temperatura no dispersable, agente protector de paredes de alta eficiencia, goma vegetal KL, almidón injertado * * * polímero.
2) Cinco nuevos sistemas de fluido de lavado: sistema de fluido de lavado de fase sólida PHP-GSP, sistema de fluido de lavado GSP con bajo contenido de sólidos, sistema de fluido de lavado de fase sólida de biopolímero y sistema de líquido de lavado de invasión de sal de baja fricción. Sistema de líquido de lavado ecológico tipo goma vegetal KL.
3) Nuevos materiales de taponamiento: taponamiento LHDLX durante la perforación, taponamiento SZ durante la perforación, agente de taponamiento anti-colapso durante la perforación (GPC), agente de taponamiento compuesto (CBM), agente de taponamiento de fugas de alta pérdida de agua GSDL, etc. .
4) La centrífuga de control de sólidos de lodo TGLW350-692T desarrollada por el Beijing Survey Institute se ha utilizado en la perforación de extracción de muestras con cable de pozos profundos y ha logrado buenos resultados.
(4) Se han logrado avances significativos en la formulación y revisión de reglamentos, especificaciones y normas técnicas de perforación.
Por ejemplo, las "Especificaciones de perforación de núcleos geológicos" (DZ/T0227-2010) se publicaron el 1 de octubre de 2010 y 65438+ de 2010 como estándar técnico para la industria de tierras y recursos.
7.1.2 Descripción general de las tecnologías clave para la perforación de pozos profundos y su investigación
La investigación y solución de tecnologías clave para la perforación de pozos profundos es un tema nuevo muy urgente e importante en la perforación con núcleos. . La perforación con núcleos de pozo profundo tiene las características de una gran profundidad de perforación, muchas dificultades técnicas, estrictos requisitos de calidad y altos costos de perforación. En comparación con la perforación con núcleo ordinaria, además de las plataformas de perforación de pozos profundos de alta potencia, las bombas variables confiables y las plataformas de perforación que pueden soportar cargas elevadas, existen muchos problemas técnicos relacionados con la calidad de la perforación, la seguridad de la perforación, la tasa de penetración mecánica, etc. La perforación de pozos profundos en áreas mineras con condiciones geológicas complejas está sujeta a más limitaciones y los problemas son más difíciles de resolver. Por ejemplo, las condiciones geológicas de los estratos profundos no están claras y hay una falta de experiencia como referencia en la estructura de perforación; y la protección de la pared es difícil en condiciones geológicas complejas. Los problemas técnicos son más prominentes y severos; las operaciones de disparo en pozos profundos toman mucho tiempo y es más probable que se produzcan y empeoren varios accidentes en el pozo; Por lo tanto, para que la perforación de prospección profunda sea de alta calidad, eficiente, segura y de bajo consumo, y para reducir efectivamente el costo total de perforación, los problemas técnicos clave en la perforación de pozos profundos deben estudiarse y resolverse de acuerdo con las reglas de extracción de núcleos de pozos profundos. Se deben optimizar las tecnologías y métodos de perforación pertinentes.
(1) Principales tecnologías clave para la perforación de pozos profundos
Como todos sabemos, la perforación de exploración de yacimientos minerales profundos encontrará más problemas técnicos que la perforación de exploración de minerales poco profundos y de profundidad media. cuerpos. Según el estudio de perforación con núcleo sólido de la Oficina de Estudios Geológicos Provinciales de Fujian, debido a una investigación insuficiente sobre la tecnología de perforación de pozos profundos y medidas técnicas únicas, cuando la profundidad de perforación excede los 800 m, la tasa de accidentes en el pozo a menudo aumenta, la eficiencia de la perforación es considerablemente se reduce y el costo de perforación se duplica.
La perforación geológica de China ha experimentado más de 60 años de desarrollo. Aunque el nivel técnico ha alcanzado un nivel muy alto, con muchos resultados de investigación científica y una rica experiencia en perforación, hay muchos problemas técnicos que deben resolverse con urgencia en la exploración y perforación de yacimientos minerales profundos, como la capacidad insuficiente del equipo y el funcionamiento anormal. de máquinas herramienta, poco profundas El impacto de los piojos en la exploración, la dificultad de la protección de paredes y la extracción de muestras en estratos complejos cuando la profundidad del pozo es grande, la incapacidad de aplicar eficazmente la experiencia y los métodos de perforación de profundidad media y la dificultad para manejar accidentes en el hoyo, etc Por lo tanto, la tecnología clave de la perforación de pozos profundos es resolver eficazmente los principales problemas de la perforación de pozos profundos (profundidad del pozo ≥ 800 m) que afectan directamente los resultados y beneficios de la prospección y exploración geológica, como la baja eficiencia general de perforación y la compleja protección de las paredes de la formación. y bloqueo de fugas cuando la profundidad del pozo es grande, tasa de recuperación del núcleo difícil, desviación excesiva del pozo, etc.
En todo el país, debido a la complejidad de la formación, la perforación de pozos profundos en la exploración de mineral de hierro se ha convertido en el principal problema técnico que restringe los resultados de la exploración de mineral de hierro.
(2) Introducción a la investigación sobre tecnologías clave de perforación de pozos profundos.
La perforación de pozos profundos tiene importantes problemas técnicos, como dificultad para sellar paredes en formaciones complejas, baja tasa de extracción de núcleos, inclinación excesiva del pozo y baja velocidad de perforación mecánica, lo que afecta directamente los resultados y beneficios de la exploración geológica. . Por lo tanto, las unidades de perforación e instituciones de investigación científica relevantes han llevado a cabo investigaciones tecnológicas clave e investigaciones basadas en perforación científica y perforación de pozos profundos.
El Instituto de Investigación de Tecnología de Exploración utilizó el proyecto "Tecnología y equipo clave de perforación de núcleos geológicos de 2000 metros" para aplicar con éxito la plataforma de perforación de núcleos geológicos totalmente hidráulica YDX-5 y un diámetro de nivel N (76 mm) en el Mina de oro Jinqingding en Rushan, Shandong Construcción del pozo ZK43-1 mediante equipo de extracción de muestras con cable (abril de 2000 2065438+65438). La profundidad final del pozo alcanzó los 2212,8 m), estableciendo dos récords de profundidad en ese momento. Debían perforar 1461 mm × 4,5 mm utilizando una herramienta de perforación con cable de clase H de diámetro (95 mm) y perforar una carcasa técnica de φ 91 mm × 4,5 mm. misma profundidad. El Equipo Geológico Provincial 313 de Anhui combinó el Proyecto de Investigación Clave de Ciencia y Tecnología de la Provincia de Anhui "Investigación sobre tecnología y métodos de perforación de exploración de cuerpos minerales profundos" con el Proyecto de prospección profunda de la mina de hierro Huoqiu Zhouji de Anhui para estudiar y resolver el problema de la entrada y fuga de agua. , colapso y otras condiciones estratigráficas complejas. Después de un año, la construcción del pozo ZK1725 se completó el 28 de junio de 2065. Esta fue la primera vez. En noviembre de 2010, el Tercer Instituto de Exploración Geológica de la Oficina Provincial de Geología y Recursos Minerales de Shandong llevó a cabo el proyecto de perforación "Primera perforación profunda de la exploración nacional de oro en roca" (área minera de Xiling, isla de Sanshan, ciudad de Laizhou, provincia de Shandong), que combina la características de los pozos y los encuentros encontrados durante el proceso de perforación Para resolver los problemas técnicos, se llevaron a cabo una serie de proyectos de investigación científica de perforación.
De julio de 2009 a diciembre de 2010, la Oficina Provincial de Geología y Recursos Minerales de Fujian aprobó el proyecto de investigación científica "Investigación sobre la optimización de la tecnología y métodos de perforación para la exploración de yacimientos minerales profundos". recopiló, digirió y absorbió los resultados de investigaciones anteriores. Con base en los resultados de la investigación, se han discutido preliminarmente las estrategias y medidas técnicas para la protección de paredes y el taponamiento de fugas en secciones de pozos largos y formaciones complejas de múltiples características.
No hay duda de que la investigación de perforación especial o la investigación técnica sobre las características de los pozos profundos ha apoyado firmemente el desarrollo de la geología de prospección profunda, no solo estableciendo continuamente récords nacionales de profundidad de los pozos de perforación con núcleo, sino también para este proyecto. Ha dejado una gran experiencia valiosa, pero aún no se han visto resultados de investigación que puedan resolver eficazmente los problemas técnicos de la perforación de mineral de hierro en formaciones complejas.
(3) Optimización de la tecnología de perforación.
En la década de 1980, con el aumento del número de proyectos de perforación y el desarrollo de la tecnología de perforación en nuestro país, muchos profesionales aplicaron análisis de árbol de fallas, análisis de varianza, procesos de jerarquía analítica y evaluación integral de decisiones sobre situaciones grises. -realización y planificación geométrica, optimización difusa y otras teorías. La optimización de la selección del tipo y estructura de la broca, las estrategias y fórmulas de bloqueo de lodo y los parámetros técnicos de perforación mejora la eficiencia de la perforación, reduce los accidentes de pozos y reduce los costos de perforación. Sin embargo, en investigaciones anteriores, las principales aplicaciones y resultados fueron básicamente la optimización de tecnologías y procesos individuales, y la profundidad de perforación no fue grande (generalmente menos de 700 m).
Basándose en los requisitos especiales de la perforación científica para núcleos de roca, la primera perforación científica profunda continental de China llevó a cabo un análisis técnico y económico de extracción de núcleos de elevación y extracción de núcleos de cable, y llevó a cabo extracción de núcleos de cable de diamante, accionamiento de motor de fondo de perforación, impacto La investigación exhaustiva sobre métodos de perforación como la rotación, el ensamblaje de herramientas de perforación y la optimización de los parámetros de perforación ha logrado buenos resultados de aplicación. Esta es la primera exploración fructífera de China sobre tecnología de perforación de pozos profundos y optimización de métodos.
En 2007, el Dr. Zhang Wei, Director de la División de Nuevas Tecnologías del Departamento de Ciencia y Tecnología y Asuntos Exteriores del Servicio Geológico de China, combinado con prácticas científicas de perforación profunda en el continente, creía que “llevar a cabo la investigación técnica y económica puede lograr la optimización de los planes y medidas técnicas, y proporcionar una base para la investigación y el desarrollo, señalar la dirección para que la implementación de proyectos de perforación pueda lograr los mejores resultados económicos" y proponer la teoría de la "tecnología de perforación". y economía". Esta teoría proporciona ideas de trabajo para la investigación sobre la combinación óptima de tecnologías y métodos de perforación, construye un marco de sistema y sienta una base teórica.
(4) Líneas de investigación de las principales tecnologías clave de perforación de pozos profundos.
En cuanto a la investigación especial o técnica de perforación de pozos profundos a nivel nacional, la mayoría de ellas se llevan a cabo para garantizar la exploración sin problemas de yacimientos minerales profundos, teniendo como objetivo las características estratigráficas y un problema difícil del área minera. Debido a la falta de una consideración sistemática y exhaustiva, el costo suele ser alto o ignorado. No es raro que un solo pozo tenga que perforarse durante medio año, un año o incluso más debido a las complejas condiciones del pozo.
Debido a las limitaciones de topografía, litología, hidrogeología, ingeniería geológica y entorno de trabajo, la construcción de exploración y perforación de yacimientos profundos debe basarse en el propósito del diseño y los requisitos de perforación de la exploración y perforación de yacimientos profundos. A través de la combinación razonable, eficaz y optimizada de medidas técnicas y medidas de gestión organizativa, como herramientas de perforación, estructuras de perforación, métodos de perforación, brocas, lodo, parámetros técnicos de perforación y otras medidas organizativas y de gestión, se pueden alcanzar los objetivos de una alta velocidad de perforación mecánica. Se pueden lograr pocos accidentes, buena calidad y bajo costo.
Por lo tanto, debido a la particularidad de la exploración de yacimientos profundos, para resolver los problemas técnicos encontrados de manera confiable, efectiva y a bajo costo, la perforación de pozos profundos se considera una ingeniería de sistema compleja y se analizan de manera integral varios factores. y condiciones consideradas, investigando la combinación óptima de tecnologías y métodos, es decir, además de formular medidas técnicas y tecnológicas para resolver problemas a través de investigaciones o investigaciones científicas (incluido el desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías, nuevos procesos y nuevos métodos). , también es necesario optimizar la selección de minas profundas Perforación efectiva para la exploración de cuerpos.