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科學技術論文

超大口徑鉆孔精密測斜技術

時間:2020年04月03日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

摘要:針對超大口徑鉆孔測井工作中存在的測斜精度誤差問題,提出了保障斜度測量和計算精度的相關措施,為測斜精度的提高提供了保證,避免了不必要的鉆探成本的浪費。 關鍵詞:測斜;超大口徑鉆孔;精度 斜度的測量和計算是測井工作的重要環節,測斜精度不僅影響

  摘要:針對超大口徑鉆孔測井工作中存在的測斜精度誤差問題,提出了保障斜度測量和計算精度的相關措施,為測斜精度的提高提供了保證,避免了不必要的鉆探成本的浪費。

  關鍵詞:測斜;超大口徑鉆孔;精度

中國礦業

  斜度的測量和計算是測井工作的重要環節,測斜精度不僅影響鉆探質量與成本,而且還影響煤礦的安全生產。通過測斜資料的計算可以預知鉆孔走向和位置,及時指導鉆探施工,為煤炭儲量校正、巷道走向與抗壓距離設計、井下鉆孔位置尋找等提供地質依據。超大口徑鉆孔作為煤礦搶險救災的利器在礦山事故搶險救援中發揮了巨大作用,鉆孔準確施工到位是保證救災效果的前提,例如在燕子山礦“8.12”透水事故搶險中,使用雪姆車載鉆機施工救援鉆孔,貫通位置頂板垂深235.31m,開鉆至貫通僅用時11小時47分,創造了車載鉆機的較高水平。

  超大口徑鉆孔測斜精度易受泥漿、孔內流動風、不規則孔壁及孔徑等因素影響而降低,從而造成測量結果誤差,導致井下找孔困難,影響救災。為此,本文研究了超大口徑鉆孔精密測斜技術,為煤礦精準施工超大口徑鉆孔提供了技術支持,為煤礦安全生產奠定了基礎[1-2]。

  1測斜誤差的主要影響因素分析

  1)鉆孔泥漿干擾。鉆孔泥漿致使測斜設備不能有效測量、吸風而使儀器產生晃動,儀器無法穩定在測點上,使測量數據受到干擾。2)鉆孔孔壁不規則。鉆孔孔壁不規則造成測點深度誤差。3)鉆孔直徑大。有些工程鉆孔,如電纜孔、下料孔、直排孔等,直徑大多在246mm以上,使測斜非常容易產生較大誤差。4)鉆孔密度大。相鄰鉆孔間距小,鉆孔密度大,孔內套管使周圍空間大地磁場發生變化,影響測量結果。

  2保障測斜精度的技術措施

  1)由于測斜探管的重量比較輕,在泥漿孔進行測斜數據的采集時,孔內泥漿的浮力和粘稠度導致測斜探管不能下測到有效深度中的下部。加之孔內沉淀速度較快,如果不能及時解決這一問題,測斜數據的采集會更加困難,為后期的處理增加額外的成本支出和風險。通過對測斜探管的加裝、改裝重錘,增加測斜探管的重量;為了提高下測的成功率還要根據泥漿的粘稠度、深度、孔壁光滑度,來調整重錘的長度、重量和錐體的接觸面。這樣就能很好地應對泥漿孔進行數據采集的效率和成功率,提高大孔徑的測斜精度。2)孔內有吸風、孔壁不規則、孔徑超大的鉆孔的共同特點是測斜儀不能穩定在測點上。為了強化測斜探管穩定性通過在測斜探管的外壁加裝穩固裝置,增加了測斜探管的接觸直徑,強化了采集面的接觸。穩固裝置的直徑、厚度和安裝密度需要根據鉆孔吸風的強度,孔壁的不規則程度,孔徑的大小來靈活調整。必要時可以結合加裝重錘的技術來應對。

  3)對于周圍有套管的鉆孔可以在下套管前分段測斜,也可以通過新引進的陀螺測斜技術進行測量,該技術可有效解決大地磁場的干擾,并且可以在套管中直接測斜。降低了分段測斜的工作強度,提高了數據的準確率和工作效率。4)測斜與可視技術的結合。為了應對一些復雜的地質情況,引進了實時觀測的視屏測井設備。由于該設備以前的成像技術采用的是VCD兼容成像,VCD機和顯示器是輸出和輸入的影像介質,這在搬運組裝以及刻錄過程中都帶來了一些不便,而且成像效果不是特別理想。

  為了改善這一難題,經過多年的實踐和改進取得了突破:通過TVHomeMedia2技術把VCD機和顯示器簡化成了筆記本和一個USB接口的視屏轉換卡。不但降低了每次觀測的運輸和組裝的強度,還大幅提高了畫面清晰度,為領導決策提供了高質量的視屏畫面,解決了許多復雜問題。比如鉆頭掉落,套管撕裂或是其他因素導致的卡、斷、裂等;孔壁斷層較多,孔內情況比較復雜;出水點判斷不明;其他測水位的探管受孔內影響較大,不能準確判斷水位情況等,都可以采用視屏觀測的方法探明情況。通過視屏觀測可以清楚準確地觀測到水位變化,孔內的復雜程度,需要技術處理的位置。通過測斜數據的計算就可以準確地指導排水、抽水等一系列的工程安排。測斜與可視技術的結合為工程處理提供了有效的立體參數和精確度。

  3計算精度的提升措施

  更新數據的計算與處理技術。在數據的處理上,從人工在公里網格上進行測量、找點、劃線和計算等一系列人工操作,發展到自動化處理。使一個300m深的測斜平面圖由原來的2個多小時才能完成,提高到不到20min就可完成,還增加了一些輔助視角圖,徹底把人工因素導致的誤差降低為零。由于自動化的提高,使得通過多種測斜儀器反復測量和增加測點加大測量密度來提高測量準確度的方法有了技術基礎。這樣不但節約了人力物力的過分支出,還極大地提高了精確度。

  4結語

  通過分析測斜誤差的影響因素,從斜度的測量和計算方面提出了保障精度的措施,提高了測量準確度和計算精度,為進一步指導生產提供了可靠的保證,避免了不必要的鉆探成本的浪費。

  參考文獻:

  [1]周發陸,楊錫祥,魏海濤,等.基于測斜監測技術的鉆孔質量分析及對策研究[J].中國礦業,2017,26(1):114-118.

  [2]郭愛煌,薛忍霞.礦井全方位鉆孔測斜儀的數值計算與誤差校正[J].物探化探計算技術,1997(1):51-56.

  礦業論文投稿刊物:《中國礦業》雜志作為中國礦業行業的一個窗口,是發布國家礦業產業政策的重要載體,在礦山企業與國家部委之間起到橋梁作用,重點報道我國礦業發展戰略與礦產資源開發保護方針,反映礦業經濟趨勢與礦產品市場動態,展示礦業尖端應用技術與當代生產管理科學。

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