煤矿钻探工艺与安全

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1、复习与思考题发总支出具有十分重要的意义，尤其是开发低质资源。深部钻探也对节省成本提出了更高的要求。常规探的孔(井)身结构呈锥形，也就是为对付探下复杂地层，需要下多层套管或尾管并固探，这势必会大量消耗泥浆、套管和水泥，延长建探周期，增加建探费用。为此,国外在可膨胀管技术的基础上于20世纪90年代后期提出了单直径探(monobore)的概念。单直径探技术于2008年开始商业应用。单直径探的核心技术是可膨胀管，因此目前拥有单直径探技术的公司也就是能够生产可膨胀管的公司，即Enventure全球技术公司、威德福、贝克休

2、斯、斯伦贝谢和哈里伯顿等。单直径探的主要特点是：减小上部探眼和套管的直径，简化探身结构；减少泥浆、套管和水泥用量及固探作业工作量；缩短建探周期；降低建探成本；减少钻探废弃物，有利于保护环境；增大完探探筒直径，提高单探产量。目前单直径探技术还处于商业应用的初期，仍在发展中。钻杆的发展历程表明，钻杆存在轻型化的趋势。目前已投入商业化应用的轻型钻杆有铝合金钻杆和钛合金钻杆，但它们的成本太高。近几年，美国能源部在资助非金属类轻型钻杆——碳纤维钻杆的研制。碳纤维钻杆就是由碳纤维．环氧树脂制成，两端有钢接头的钻杆。由于碳纤

3、维不如钢耐磨，因此需要对碳纤维管的表面进行打磨，并涂上极耐磨的涂层。碳纤维钻杆最大的技术难点是如何实现碳纤维钻杆本体和钢接头的可靠黏结。碳纤维材料无磁性，不导电，容易制成有缆碳纤维钻杆。碳纤维钻杆和有缆碳纤维钻杆由于具有重量轻、韧性好、耐腐蚀等优点，特别适合钻短曲率半径和超短曲率半径水平探，重钻探，并有望在大位移探、深探钻探以及深水钻探中得到应用。钻探自动化由探下自动化和地面自动化组成，探下自动化由旋转闭环导向钻探系统或自动垂直钻探系统实现，地面自动化由地面自动化钻机实现。钻探自动化向着将地面和探下作为一个整体

4、的大闭环控制方向发展，借助计算机技术和卫星通信，目前钻探已实现远程监视。其四“HSE”指健康、安全和环保。当今HSE越来越受重视，贯穿于钻完探全过程。小探眼钻探、连续管钻探、单直径探钻探、微探眼钻探可减少探场占地面积，减少钻探废弃物，有利于环保。通过大位移探和超大位移探可实现海油陆采，减少对海洋环境的影响。用獾式钻探器进行无钻机钻探，不需要探场，没有废弃物排放，无环境污染。自动化钻机有利于钻探人员的健康与安全。0-1叙述几个重要概念：钻探工程、岩心钻探、钻井工程、工程钻探。0一2简述钻探工作的A序。几种。1．1

5、．1岩石的密度和孔隙率1．1．1．1岩石的密度岩石质量与其体积之比称为岩石的密度。假设用m表示岩石试样的质量，用v表示的总体积，则岩石的密度ρ为：它包括：(1)(真)密度，即单位体积的岩石(不包括孔隙)的质量。126式中，M实为岩石实体的质量；V为岩石实体的体积。(2)视密度，即单位体积的岩石(包括孔隙)的质量。式中，M为岩石的质量；V为岩石的体积。岩石(真)密度的大小取决于岩石的矿物密度，而与岩石的孔隙和吸水多少无关；岩石视密度与岩石的矿物密度、空隙、吸水多少有关。视密度可分为天然视密度、干视密度、饱和视密度

6、。在工程实用中，常常根据岩石的视密度换算出岩石的堆密度。1．1．1．2岩石的孔隙比与孔隙率(1)岩石的孔隙比：岩石中的孔隙体积与岩石中固相骨架的体积之比。孔隙比可由下式计算：式中，Vo为岩石中的孔隙体积

7、；Ve为岩石中固相骨架的体积。(2)岩石的孔隙率：孔隙率n是岩石中孔隙的体积K与岩石总体积y之比。孔隙率可由下式计算：岩石的孔隙是由地质构造作用、外力和内部应力的作用而产生的。大多数岩石往往不是完整无隙的。矿物颗粒之间的全部孔洞，不管其大小和形状如何都是岩石的孔隙。岩石孔隙又与组成岩石的颗粒形状、大小及性质有关

8、，岩石的孔隙性削弱了岩石的强度。一般沉积岩具有高的孔隙率(砂岩55％，灰岩0—45％)，随着埋深的增大，岩石的孔隙率降低。岩石的孔隙率与岩石的块体密度有关，孔隙率大的岩石易透水，并能降低岩石的强度及稳定性。一般岩石埋藏越深，岩石的密度越大，其强度和硬度也越大。岩浆岩比沉积岩致密、孔隙率小，因而其密度大，强度和硬度也大。常见岩石的孔隙率和密度的变化范围如表1-1所示。1·1·2岩石。的含水性、透水性岩石的含水性一般用湿度或含水率来表示，一般用占干燥岩石质量的百分数来表示，如砂岩为60％，石灰岩为2．5％。由于岩石

9、中有孔隙存在，水便会浸入岩体，从而使岩石含水。岩石含水的多少取决于孔隙的大小和数量。岩石的含水性对岩石的强度有影响，孑L隙大的岩石，水浸后其抗压强度降低25％～45％，一般也要降低l5％～20％。致密的岩浆岩，由于孔隙率小，其强度降低最少。水中含有表面活性物质，会使岩石的强度减低。因此，在坚硬岩石中钻进可试用软化剂处理。由于水是一种溶剂，当水透过岩石时，会溶解岩石中的某些成分而形成大孔