一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法与流程

文档序号:40922898发布日期:2025-02-14 21:35阅读:4来源:国知局

本发明涉及煤炭开采,特别是涉及一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法。


背景技术:

1、目前,煤炭资源在我国一次能源消费中仍发挥着重要作用,山西、河南、安徽、陕西、河北、东北等传统产煤大省由于区位和煤质优势,随着矿山开采深度加大,瓦斯、水害、地温等安全、文明生产的不利因素增加,但大型煤矿企业仍保持着较大的产能,产销形势依然较好,其稳定我国能源供应的作用仍不可或缺。各产煤大省矿山企业为了稳定产能,确保安全文明生产,按照绿色矿山要求积极推动矿山升级改造,认真贯彻落实绿色矿山建设标准《固体矿产绿色矿山建设指南(试行)》(t/cmas),最大限度地减少废料的产出、排放,强化瓦斯、水害治理,改善井下生产环境,提高资源综合利用率,提升矿山安全文明生产水平,努力实现绿色开采。在此背景下,作为绿色矿山建设的一项重要内容,以安全、减能、高效为目的所实施的矿井瓦斯抽采、输冰降温、强排水、通风、送料、下电缆以及矿山救援逃生等用途为一体的大直径多功能井越来越受到各矿山企业的青睐,当前,国内矿山地面大直径钻井工程施工实例逐年增多,每年仅面向主要产煤地区的工程就数以百计,这些大直径工程井的建设实施与投入使用,为多个煤(矿)业集团绿色矿山建设、矿山安全生产提供了安全保障,有效的解决了矿山瓦斯治理(利用)、热害治理、水患治理、应急救援等矿山安全生产瓶颈,得到了各煤(矿)业集团的高度认可。可以预见,随着国家对绿色矿山建设要求的进一步完善,大直径多功能井的市场规模将不断增大,其带来的经济、社会和环境效益日益显现,为大直径工程钻井技术进步和钻井行业经济发展提供了广阔的空间。

2、近年来,彬长矿区由于煤层上覆巨厚洛河组砂岩含水层,随着煤矿开采深度的增大,井下巷道与上覆地层之间裂隙进一步增加,煤矿综合开采条件下的矿井水害日益增加。在此背景下,作为矿井安全生产建设的一项重要内容,在彬长矿区实施的矿井强排水和电缆孔为主的大直径工程井逐渐受到彬长矿区各矿山企业的重视。并且随着国家对安全矿山建设要求的进一步完善,大直径工程井在陕西市场规模将越来越大,其带来的经济、社会和环境效益巨大。

3、目前并未有一种针对井眼直径大、完井深度大、套管重量大、下管难度大、穿越复杂地层的安全有效施工方法。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法,以解决上述现有技术存在的问题,为相同规模大直径工程井套管安装提供了新的技术路径。

2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

3、一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法,包括以下步骤:

4、进行第一次钻孔至设计深度并形成一开孔,所述一开孔的孔径不小于1400mm,孔深不小于40m;

5、采用履带式起重机吊装表层套管并下放;

6、进行第二次钻孔至设计深度并形成二开孔,所述二开孔的孔径不小于1000mm,孔深不小于910m;

7、采用履带式起重机吊装直缝管并下放;

8、所述表层套管与所述直缝管之间密封连接;

9、所述表层套管和所述直缝管安装完成后进行固井施工。

10、优选地,采用有限元数字分析,将下管作业中的各个受力单元和结构进行数值模拟计算,依托数字化模拟,对套管安装方案和专用下管器具结构参数进行了综合评判和优化。

11、优选地,所述表层套管为螺旋套管。

12、优选地,所述螺旋套管的直径为1220mm,壁厚14mm,所述直缝管的直径为720mm,壁厚为24mm或32mm。

13、优选地,所述履带式起重机选用650吨履带式重载起重机。

14、优选地,所述表层套管和所述直缝管之间以及相邻所述直缝管之间采用焊接。

15、优选地,所述表层套管和所述直缝管之间以及相邻所述直缝管之间采用套接头连接,所述套接头内壁设置有丝扣。

16、优选地,所述固井施工为,在所述一开孔和所述二开孔的内壁与所述表层套管和所述直缝管的外壁之间注入水泥砂浆。

17、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:

18、本发明针对超大井径深井,入井套管超重情况,对以往采用的下管设备、下管方法的安全可靠性进行了分析、评估,为了最大限度地保证下管过程中设备和孔内安全,尽可能缩短套管安设时间,降低下管风险,首次将履带式重载起重机应用到大口径工程井施工领域,为相同规模大直径工程井套管安装提供了新的技术路径。



技术特征:

1.一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法,其特征在于,采用有限元数字分析,将下管作业中的各个受力单元和结构进行数值模拟计算,依托数字化模拟,对套管安装方案和专用下管器具结构参数进行了综合评判和优化。

3.根据权利要求1所述的一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法,其特征在于,所述表层套管为螺旋套管。

4.根据权利要求2所述的一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法,其特征在于,所述螺旋套管的直径为1220mm,壁厚14mm,所述直缝管的直径为720mm,壁厚为24mm或32mm。

5.根据权利要求1所述的一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法,其特征在于,所述履带式起重机选用650吨履带式重载起重机。

6.根据权利要求1所述的一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法,其特征在于,所述表层套管和所述直缝管之间以及相邻所述直缝管之间采用焊接。

7.根据权利要求1所述的一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法,其特征在于,所述表层套管和所述直缝管之间以及相邻所述直缝管之间采用套接头连接,所述套接头内壁设置有丝扣。

8.根据权利要求1所述的一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法,其特征在于,所述固井施工为,在所述一开孔和所述二开孔的内壁与所述表层套管和所述直缝管的外壁之间注入水泥砂浆。


技术总结
本发明公开一种穿越巨厚砂岩含水层超大直径钻井施工方法,包括以下步骤:进行第一次钻孔至设计深度并形成一开孔;采用履带式起重机吊装表层套管并下放;进行第二次钻孔至设计深度并形成二开孔;采用履带式起重机吊装直缝管并下放;表层套管与所述直缝管之间密封连接;表层套管和所述直缝管安装完成后进行固井施工;本发明针对超大井径深井,入井套管超重情况,对以往采用的下管设备、下管方法的安全可靠性进行了分析、评估,为了最大限度地保证下管过程中设备和孔内安全,尽可能缩短套管安设时间,降低下管风险,首次将履带式重载起重机应用到大口径工程井施工领域,为相同规模大直径工程井套管安装提供了新的技术路径。

技术研发人员:张军,周长宽,任邓君,蔺成森,马雄德,张同俊,贾传伟,梁西栋,赵永康
受保护的技术使用者:陕西正通煤业有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2025/2/13
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