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    科学技术论文

    超大口径钻孔精密测斜技术

    时间:2020年04月03日 所属分类:科学技术论文 点击次数:

    摘要:针对超大口径钻孔测井工作中存在的测斜精度误差问题,提出了保障斜度测量和计算精度的相关措施,为测斜精度的提高提供了保证,避免了不必要的钻探成本的浪费。 关键词:测斜;超大口径钻孔;精度 斜度的测量和计算是测井工作的重要环节,测斜精度不仅影响

      摘要:针对超大口径钻孔测井工作中存在的测斜精度误差问题,提出了保障斜度测量和计算精度的相关措施,为测斜精度的提高提供了保证,避免了不必要的钻探成本的浪费。

      关键词:测斜;超大口径钻孔;精度

    中国矿业

      斜度的测量和计算是测井工作的重要环节,测斜精度不仅影响钻探质量与成本,而且还影响煤矿的安全生产。通过测斜资料的计算可以预知钻孔走向和位置,及时指导钻探施工,为煤炭储量校正、巷道走向与抗压距离设计、井下钻孔位置寻找等提供地质依据。超大口径钻孔作为煤矿抢险救灾的利器在矿山事故抢险救援中发挥了巨大作用,钻孔准确施工到位是保证救灾效果的前提,例如在燕子山矿“8.12”透水事故抢险中,使用雪姆车载钻机施工救援钻孔,贯通位置顶板垂深235.31m,开钻至贯通仅用时11小时47分,创造了车载钻机的较高水平。

      超大口径钻孔测斜精度易受泥浆、孔内流动风、不规则孔壁及孔径等因素影响而降低,从而造成测量结果误差,导致井下找孔困难,影响救灾。为此,本文研究了超大口径钻孔精密测斜技术,为煤矿精准施工超大口径钻孔提供了技术支持,为煤矿安全生产奠定了基础[1-2]。

      1测斜误差的主要影响因素分析

      1)钻孔泥浆干扰。钻孔泥浆致使测斜设备不能有效测量、吸风而使仪器产生晃动,仪器无法稳定在测点上,使测量数据受到干扰。2)钻孔孔壁不规则。钻孔孔壁不规则造成测点深度误差。3)钻孔直径大。有些工程钻孔,如电缆孔、下料孔、直排孔等,直径大多在246mm以上,使测斜非常容易产生较大误差。4)钻孔密度大。相邻钻孔间距小,钻孔密度大,孔内套管使周围空间大地磁场发生变化,影响测量结果。

      2保障测斜精度的技术措施

      1)由于测斜探管的重量比较轻,在泥浆孔进行测斜数据的采集时,孔内泥浆的浮力和粘稠度导致测斜探管不能下测到有效深度中的下部。加之孔内沉淀速度较快,如果不能及时解决这一问题,测斜数据的采集会更加困难,为后期的处理增加额外的成本支出和风险。通过对测斜探管的加装、改装重锤,增加测斜探管的重量;为了提高下测的成功率还要根据泥浆的粘稠度、深度、孔壁光滑度,来调整重锤的长度、重量和锥体的接触面。这样就能很好地应对泥浆孔进行数据采集的效率和成功率,提高大孔径的测斜精度。2)孔内有吸风、孔壁不规则、孔径超大的钻孔的共同特点是测斜仪不能稳定在测点上。为了强化测斜探管稳定性通过在测斜探管的外壁加装稳固装置,增加了测斜探管的接触直径,强化了采集面的接触。稳固装置的直径、厚度和安装密度需要根据钻孔吸风的强度,孔壁的不规则程度,孔径的大小来灵活调整。必要时可以结合加装重锤的技术来应对。

      3)对于周围有套管的钻孔可以在下套管前分段测斜,也可以通过新引进的陀螺测斜技术进行测量,该技术可有效解决大地磁场的干扰,并且可以在套管中直接测斜。降低了分段测斜的工作强度,提高了数据的准确率和工作效率。4)测斜与可视技术的结合。为了应对一些复杂的地质情况,引进了实时观测的视屏测井设备。由于该设备以前的成像技术采用的是VCD兼容成像,VCD机和显示器是输出和输入的影像介质,这在搬运组装以及刻录过程中都带来了一些不便,而且成像效果不是特别理想。

      为了改善这一难题,经过多年的实践和改进取得了突破:通过TVHomeMedia2技术把VCD机和显示器简化成了笔记本和一个USB接口的视屏转换卡。不但降低了每次观测的运输和组装的强度,还大幅提高了画面清晰度,为领导决策提供了高质量的视屏画面,解决了许多复杂问题。比如钻头掉落,套管撕裂或是其他因素导致的卡、断、裂等;孔壁断层较多,孔内情况比较复杂;出水点判断不明;其他测水位的探管受孔内影响较大,不能准确判断水位情况等,都可以采用视屏观测的方法探明情况。通过视屏观测可以清楚准确地观测到水位变化,孔内的复杂程度,需要技术处理的位置。通过测斜数据的计算就可以准确地指导排水、抽水等一系列的工程安排。测斜与可视技术的结合为工程处理提供了有效的立体参数和精确度。

      3计算精度的提升措施

      更新数据的计算与处理技术。在数据的处理上,从人工在公里网格上进行测量、找点、划线和计算等一系列人工操作,发展到自动化处理。使一个300m深的测斜平面图由原来的2个多小时才能完成,提高到不到20min就可完成,还增加了一些辅助视角图,彻底把人工因素导致的误差降低为零。由于自动化的提高,使得通过多种测斜仪器反复测量和增加测点加大测量密度来提高测量准确度的方法有了技术基础。这样不但节约了人力物力的过分支出,还极大地提高了精确度。

      4结语

      通过分析测斜误差的影响因素,从斜度的测量和计算方面提出了保障精度的措施,提高了测量准确度和计算精度,为进一步指导生产提供了可靠的保证,避免了不必要的钻探成本的浪费。

      参考文献:

      [1]周发陆,杨锡祥,魏海涛,等.基于测斜监测技术的钻孔质量分析及对策研究[J].中国矿业,2017,26(1):114-118.

      [2]郭爱煌,薛忍霞.矿井全方位钻孔测斜仪的数值计算与误差校正[J].物探化探计算技术,1997(1):51-56.

      矿业论文投稿刊物:《中国矿业》杂志作为中国矿业行业的一个窗口,是发布国家矿业产业政策的重要载体,在矿山企业与国家部委之间起到桥梁作用,重点报道我国矿业发展战略与矿产资源开发保护方针,反映矿业经济趋势与矿产品市场动态,展示矿业尖端应用技术与当代生产管理科学。

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