大口径钻井自平衡浮力法下管关键技术研究

《大口径钻井自平衡浮力法下管关键技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第25卷第3期安徽地质、b1．25No．32015年9月GeologyofAnhuiSeptember2015文章编号：1005-6157(2015)O3—02O6—6太径钻井廉平衡浮力法下管蓑键攘拳研究刘宪全，余大友z，毕万顺z(1安徽两淮科力机械制造有限责任公司，安徽合肥2300882安徽省煤田地质局第一勘探队，安徽淮南234001)摘要：介绍了大口径瓦斯抽排井施工中自平衡浮力下套管新工艺方法；通过对该工艺的相关理论与关键技术研究，采用理论分析、试验和数值模拟相结合，并实际指导顾桥矿5#瓦斯抽排井关键

2、下套管的施工，使大口径瓦斯抽排井关键下套管施工更安全、可靠。关键词：瓦斯抽排井；下套管；平衡；浮力；压缩空气中图分类号：P634文献标志码：A1概况施工企业必须要解决的技术难题。阀安装位置、初始和最终压缩空气1．1项目来源自平衡浮力法下管的提出通过压强等。煤矿生产在存在瓦斯的煤层进浮力阀充人高压气体，在浮力阀下2．2空管强度和稳定性分析行作业之前，需要利用瓦斯抽排井部形成高压空气柱，该空气柱排出空管在外部泥浆压力下的强度对煤层瓦斯进行治理。瓦斯抽排井泥浆并将提供部分的浮力，从而减和稳定性是非常重要和关键的

3、问需要将工作管下到井底，再将水泥短上部空管所需长度，增加上部空题，在下管过程中最需要避免的事浆贯入，排出泥浆进行固井成井。管横向稳定性。该方法属于新型的故就是工作管的破坏和失稳。现瓦斯抽排井设计的口径和深度都施工工艺，需要进行前期的理论分因此，对空管的强度及稳定性越来越大、越来越深，当工作套管析，而且施工应用中必然存在许多进行校核是必须进行的工作之一。的自重超过钻机起吊能力的时候，技术难题。因此研究将对该方法进2．3浮力阀的设计计算需要在管子下端设置浮力塞，下管行理论分析研究以及现场模拟试验为了增加浮力阀

4、的摩擦力，我中回灌泥浆控制浮力大小，借助于研究。们选择采用膨胀水泥配水泥浆，为上部空管在泥浆中产生的浮力来抵由于下部泥浆与气柱压力始终了配制符合条件的水泥浆灌注浮力消管子部分重力，这时浮力塞之上自动保持平衡，该方法可以简称阀，需要进行膨胀水泥的原材料选套管外壁均受到泥浆最大的侧向压自平衡浮力下管法，在实际中具有择、试验室配制研究、性能试验及力，侧向压力必须小于抗压试验得广泛的应用价值，对大口径深井安现场施工技术指导。到的套管侧向抗压能力。但是若上全、高效、快速地建设有着重大意3在实践方面的研究部空管长度过

5、长并有套管自身质量义。为了更加深人地研究自平衡浮缺陷失圆时，在外部泥浆的压力作2大口径瓦斯抽采钻孔自平衡下力下管法，做以下几个实验：用下，工作管会出现横向失稳，扁管法的理论研究(1)实验室模拟充气实验。管套管下不到位，造成重大又不可2．1白平衡下管工艺主要目的是搞清空气柱的形成过程逆转的事故，将会给施工企业带来主要是利用密闭压缩空气排开和压力变化，空气体积变化特性，惨重损失；因此为了避免井管失稳泥浆增加工作管浮力。其中需要确为实践中控制充人高压气体提供参事故，需要控制空管长度，就成为定的参数有：压缩空气总

6、量、浮力考。收稿日期：2013—07—19作者简介：刘宪全(1956-)，男，山东枣庄人，高级工程师，现从事煤田地质钻探施工技术研究、孔内事故处理研究、钻机机械的研制开发等工作。第25卷第3期刘宪全，等：大口径钻井自平衡浮力法下管关键技术研究207(2)高压空气泄压试验。找体积，在风压机口上安装有压力机对密闭空气进行充气，观察气体出高压空气泄气规律，泄气速度与计，监测密闭空气压强。然后在另排开液体的现象。发现：孔径的关系，泄气速度与气压的关一端加入水，使液压增加，密闭空气体充气速度较慢时，气体系等。气压缩

7、，气压增大，气压的增量为到达U形管底部，才会从另一端泄(3)自平衡下管法现场模拟两端液面的压差。测量空气压力和漏。因此自平衡下管法中的密闭气实验。对整个下管过程进行现场模体积在此过程中的变化(图2)。体在缓慢充气过程中，气柱长度不拟实验，对其中的工艺和施工进行超过浮力阀以下工作管的长度，气实际考察，发现其中的规律和解决体便不会泄漏。其中的问题。当气体充气速度较快，则左端3．1实验室模拟充气试验气体膨胀迅速，使得管中水在气压自平衡下管法主要创新点在于作用下，冲出水管。此过程说明自将高压气体充人浮力阀下，排出

8、泥平衡下管法中，高压气体泄压时，浆，产生浮力，所增加的浮力等于由于气体泄漏较快，将会使浮力阀排出的泥浆质量。上部的部分泥浆冲出工作管。(1)观察空气柱的形成过3．2高压空气泄压试验程，给出充气排出泥浆过程中的现3．2．1试验目的象。自平衡下管法在浮力阀下面充(2)给出空气柱在不同压强入高压空气，在工作管下到孔底之下体积变化特性。后，需要将浮力阀打开，排走高压Fig．2Buoyancy—valveair—ilation试验设备：