摘要:深部地质钻探钻进过程数据价值密度低，传统方法难以在钻中流式大数据条件下有效去除尖峰、毛刺等各类钻进过程数据噪声。本文提出一种深部地质钻探钻进过程流式大数据分析与动态预处理方法，并成功应用于辽宁丹东3000 m科学钻探工程。首先，深入分析过程工艺和数据处理需求，建立深部地质钻探钻进过程流式大数据分析与动态预处理框架结构；然后，运用限幅滤波结合过程数据分布特征、司钻/机长人工操作经验去除过程数据中的离群值；接着，引入滑动窗口策略对流式钻进大数据进行动态处理，在每个窗口中运用Savitzky Golay滤波进一步提升数据质量。仿真实验和工程应用结果验证了本文方法具有很好的工程适用性和有效性。

摘要:目前世界上石油天然气资源竞争日趋激烈，开采速度迅速上升，钻采投入费用上涨，急需创新技术。俄罗斯提出了智能井及其钻采技术，这是一个创新技术，在许多油田推广使用，取得了很好的技术经济效果。这种创新技术不仅是一系列采油自动控制系统的仪器和传感器的组合，或是石油产品的运输工具，利用这种技术方法可以保证商业的最大利益和生产安全，可以减少开采石油需要的井眼数量，降低地面设备的费用，减少消除井内干扰需要的费用，提高石油的开采速度，增加石油的产量。这是一种经实践证明成功的创新技术系统，值得我们借鉴。

摘要:理论提出的纠偏方法需反复进行实验验证方可应用于实际工程，然而垂钻纠偏控制过程复杂，操作难度大，所需时间长、资金庞大，直接将所提方法放置现场调试是不可取的，而仅采用计算机仿真对算法进行验证也有一定局限性，因此发展和研究纠偏控制工程实现方法十分必要。本文以地质钻探钻进过程定向纠偏控制的工程实现为导向，首先分析并给出实际纠偏工艺过程以及纠偏控制的特点与目标；然后总结基于模型预测控制的纠偏控制问题与优化目标，结合笔者早期的一些纠偏控制理论研究，分别阐述不同纠偏工况下的纠偏控制方法；其次开发定向纠偏控制系统，用于集成纠偏控制算法，使得算法能够应用于实际工程；最后设计纠偏控制实验，以验证纠偏控制算法的工程适用性。实验表明，所提纠偏控制方法能够有效应用于实际纠偏过程，并应对和完成多种纠偏任务。

摘要:钻进轨迹多目标优化是实现定向井高效、安全钻进的关键之一。随着优化算法性能的不断改进，求解轨迹优化问题能够得到具有更小轨迹长度、复杂度和中靶误差的轨迹设计方案，然而算法的实用性尚未得到验证。本文利用结合自适应罚函数的多目标分解进化算法、基于最小模糊熵的综合评价方法，解决三维侧钻井轨迹优化问题。将所提出的优化与决策方法在钻进过程智能控制实验系统中进行应用，验证了所提方法的实用性，能够为工程实际中的轨迹设计提供借鉴和指导，并为后续轨迹跟踪控制提供参考。

摘要:钻速预测是钻井优化的重要组成部分，机器学习算法是当前实现准确钻速预测的重要手段，准确的特征选择是保证机器学习精度的关键途径。基于南海某井眼的实际钻井数据，本文采用一种融合特征选择法从钻井特征参数中选出井径、钻井液出口温度、钻井液入口密度、钻井液出口密度、K值、塑性粘度、滤失量、上覆压力、孔隙压力、和喷嘴等效直径共10种参数。将优选出的参数作为模型输入，引入集成的梯度提升树（Gradient Boosting Decision Tree，GBDT）算法建立机械钻速预测模型。将建立的模型与常规机器学习算法模型进行对比试验。试验结果显示，所提出的融合特征选择算法模型精度较全特征模型高2%，较常用机器学习模型平均高14.5%，该研究为钻井参数的准确、快速寻优提供了有效解决方案，对提高钻进速率具有一定的指导意义和实际应用价值。

摘要:区域钻场数据监测对地质钻探过程的控制和决策具有重要意义。为解决当前大多数钻探过程状态监测系统存在的钻孔数据单一、数据互联不通以及缺乏远程便携式监测软件等问题，结合移动通信和互联网技术，开发一款基于Android的地质钻探过程状态监测App。该App整体采用模型-视图-演示器架构进行设计，具有实时监测、历史曲线趋势分析等一系列功能。在辽宁丹东3000 m科学钻探工程现场投入使用，取得了良好的状态监测效果。该App可实时获取钻进过程状态信息，并及时提醒专家进行操作调节与决策，为地质钻探施工提供很大的便利。

摘要:针对固体矿产勘查钻探工程泥浆性能维护和固控装备自动化的需求，开展小型一体化泥浆不落地循环处理工艺研究和自动化智能化控制装备研制。装备主要由循环系统、净化系统、控制系统及循环管汇组成。系统引入PID控制和物联网技术，实现过渡泵的自反馈控制和远程可视化控制。现场应用结果表明，装备运行安全、可靠、平稳，净化效率高、自动化程度高，在技术、成本和环保等方面都取得了良好的效果，符合绿色勘查需求。通过自动化智能化控制技术，减少现场作业人员，降低工人劳动强度，一定程度上提升了岩心钻探设备自动化智能化水平，为实现岩心钻探设备自动化、智能化目标提供技术支撑。

摘要:液动冲击回转钻探具有防止岩心堵卡、提高勘探效率的重要作用，冲击器冲击功的无损精确检测一直是困扰冲击器研究机构及生产单位的难题。本文利用压电力传感器、电荷放大器将冲击器的冲击力波形转换为电压波形信号，再利用MP4221采集板和基于Visual C++语言研发的实时采集、显示软件将冲击力波形采集到PC机，并实时显示冲击力波形曲线；依据动量定理和冲量定理，通过研究冲击器冲击功与最大冲击力的关系，确定了冲击功与最大冲击力的关系式，即冲击功与最大冲击力的平方成正比。文章通过标定实验台架进行了可行性验证，实验表明，利用压电力传感器可以准确地检测出冲击力波形，结合标定台标定出的“冲击功-冲击力”关系式系数可以准确地计算出对应的冲击功波形。

摘要:低固相冲洗液是最适合绳索取心钻探工艺的冲洗液类型之一，但其防塌护壁能力和钻孔净化能力弱，阻碍了绳索取心钻探工艺在复杂地层的应用。本文通过实验研究，分析了纳米四氧化三铁、纳米氮化硼、纳米二氧化钛、多壁碳纳米管和纳米二氧化硅对低固相冲洗液的流变性能和滤失性能的影响规律。结果表明：纳米四氧化三铁、多壁碳纳米管和纳米氮化硼对低固相冲洗液的性能影响最明显，且具有增粘提切的作用。在此基础之上，通过正交实验分析了上述3种纳米材料复合后对低固相冲洗液性能的影响规律，得到性能优良的复合纳米低固相冲洗液体系优化配方：3%钠基膨润土+0.5%CMC-HV+0.3%纳米四氧化三铁+0.9%纳米氮化硼+0.9%多壁碳纳米管。最后，分析了纳米材料改善低固相冲洗液性能的作用机理。

摘要:为了提高绳索取心液动锤钻进技术在复杂地层的应用效果，提高无固相冲洗液维持孔壁稳定的能力，在PHP+GSP无固相冲洗液体系的基础上，添加了PVA1788冲洗液处理剂。按PHP、GSP、PVA1788比例为1∶5∶5混合，混合粉加量为1%~1.5%时，API滤失量为10~11 mL，漏斗粘度为18.4~21 s，塑性粘度为3.5~6 mPa·s，动切力为0.5~0.75 Pa。根据冲洗液试验及现场应用，该PVA1788无固相冲洗液体系具有粘度低、抑制防塌能力强、润滑性能好、使用维护方便等特点，大幅度提高了液动锤零配件的工作寿命，提高了钻机钻深能力，满足了复杂地层维护孔壁稳定、安全钻进的需要。本文对类似地层无固相冲洗液的推广应用具有参考价值。

摘要:借鉴复杂地层高压旋喷护壁堵漏技术设计了一种带有特殊喷嘴的旋喷钻具，在复杂地层钻进，尤其是多层段复杂地层和深部复杂地层钻进时，泥浆护壁失效的情况下，将该钻具下到复杂孔段，利用泥浆泵将水泥浆液压入，通过旋喷钻具连续旋转喷射出高压水泥浆切割坍（垮）塌孔段孔壁，使不稳定孔壁的破碎岩土崩落掉块与水泥浆混合，候凝后，在坍（垮）塌孔段形成直径不规则的柱状水泥岩土混合体，重新钻穿后，形成有一定强度的“水泥套管”，从而达到同径护壁堵漏的目的。详细介绍了该项技术的旋喷钻具的设计、水泥浆液配方、工艺原理、技术要点、操作要领及生产应用效果。

摘要:嵩县某金矿区钻遇地层复杂，岩石破碎，部分地层绿泥石化、高岭石化严重，钻进过程中缩径、垮塌、漏失、涌水等多种复杂情况频发，断钻杆、粘卡、烧钻等事故层出不穷。在对比邻近矿区施工经验的基础上，总结了本地区钻孔施工的技术难点，对比分析了分散泥浆、无固相聚乙烯醇泥浆、低固相聚合物泥浆的使用效果。结果表明，高浓度膨润土浆具有防塌、防漏、胶结松散岩石等多种功能，配制简单且使用方便，可用于上部覆盖层钻进。对于下部复杂地层，常规分散泥浆体系抑制性不足，难以应对该矿区复杂工况；无固相聚乙烯醇泥浆前期防塌能力强，但是处理坍塌事故能力不足；低固相聚合物泥浆体系抑制性强，流变性良好，防塌能力强，取得了良好的使用效果。

摘要:四川尔呷地吉铅锌矿区位于南北向甘洛-小江断裂（本区内称为马拉哈断裂）北段与马拉哈背斜的复合部位。区域地质条件复杂，岩层破碎、裂隙发育，存在钻孔坍塌、漏失、缩径、掉块等钻探难题。为避免井内复杂事故、缩减钻井周期、降低作业风险，在该矿区开展了钻探技术研究工作。以ZK4522、ZK4737、ZK7545钻孔施工问题为例，重点剖析了钻孔事故频发的原因，提出了改进措施，总结了适合该矿区钻探施工的钻孔结构设计，并对不同地层使用冲洗液配方进行了阐述，对水泥浆护壁工艺、套管护壁工艺采取了技术管控措施，在该矿区取得了良好的效果，形成了一套具有实际参考价值的钻探施工方案，为该矿区以后的施工提供了技术保障措施和经验，同时对其他类似钻探施工也具有一定的借鉴意义。

摘要:近两年，在青海省大柴旦鱼卡煤田外围实施的多个1500 m深度的煤层气参数井，按地质设计均要求采用绳索取心钻进工艺进行施工。从施工情况看，普遍存在孔内事故多、工期长和成孔率低的问题。本文对JLSZK2钻孔在施工中出现的钻孔超径、孔壁间隙、岩心过度磨损等3个方面的问题进行了分析探讨，另外结合该矿区其他钻孔施工问题，总结出了如何运用绳索取心技术在陆相沉积岩地层进行高效、高质量施工的一些经验。

摘要:近年来在新疆伊犁盆地施工的砂岩型铀矿钻孔孔深大多在600~1000 m之间，钻孔终孔测井平均偏斜距在28 m左右，孔斜控制是影响伊犁矿区钻孔成孔质量的主要技术难题。伊犁盆地钻探施工多采用普通取心钻进工艺，成孔的钻杆与孔壁间的环状空间大，盆地内复杂地层引起的钻孔扩径现象普遍。普通取心钻进钻杆刚度小，钻杆在孔内转动时甩动弯曲幅度大，是导致孔斜控制困难的主要影响因素。中深孔钻孔偏斜距较大，影响地质成果质量和钻探经济效益。通过设计适合在伊犁盆地复杂地层内使用的扶正器并优化钻具组合，使伊犁盆地试验区内施工的中深孔平均偏斜距得到了大幅度的下降，该技术方案对同类型钻孔施工具有一定的借鉴性。

摘要:基岩水井压裂增水技术自研发以来取得较为良好的增产效果，但该技术目前仍存在适用性差、增产效果不确定等问题。基于压裂增水过程中流体流态和裂缝宽度影响因素分析的结果，确定了提高压裂液粘度是较为经济、有效的增产技术措施。开展了水井和中低温地热井清洁型凝胶压裂液配方的设计工作，进行了稠化剂、pH值调节剂、交联剂和破胶剂选配与性能实验，研发了适用于水井和中低温地热井（30~80 ℃）清洁型凝胶压裂液体系并开展现场试验。对凝胶压裂液配液应用难点与使用成本进行了分析，进一步补充完善了水井压裂增水技术在压裂液方向的研究。

摘要:地层的取样质量决定了污染场地调查的准确性，获取无污染、无扰动、结构完整且取心率要达到一定要求的样品对于环境取样具有十分重要的意义。砂土卵石地层软硬交错、结构松散，造成取样率低、样品结构易破坏、钻进取样效率低等问题。本文采用高频冲击直推钻机，配合半合管取样钻具，以乌海市重点行业企业某化工园区的污染详查工作为例，介绍了高频冲击直推半合管取样工艺及其应用效果。该工艺在砂土卵石地层中岩心采取率达85%以上，样品原状性好，为后期该类地层的钻探取样提供了可靠的参考依据。

摘要:为了提高顶板高位定向钻孔在采空区及上隅角瓦斯治理的效果，提出了高位定向钻孔分层布孔方案，在曙光煤矿开展现场试验，对不同层位高位定向钻孔瓦斯抽采数据和高位定向钻孔整个瓦斯抽采周期内瓦斯抽采效果分析研究，结果表明高位定向钻孔在整个抽采周期内瓦斯抽采效果总体呈波动状态，中间孔段由于处于顶板裂隙带内，瓦斯抽采效果较稳定，两端孔段由于处于钻孔造斜孔段未进入顶板裂隙带内及受前后钻场钻孔搭接影响，瓦斯抽采效果波动较大。为提高高位定向钻孔瓦斯抽采效果，可采用大角度开孔或大角度螺杆马达造斜以降低造斜孔段长度，并增加相邻两钻场钻孔搭接长度，从而降低两端孔段比例，提高中间孔段比例。

摘要:针对煤矿地层条件复杂，常规钻进工作量大、单孔深度不足、难以成孔、瓦斯抽采浓度低等诸多问题，开展了煤矿复杂地层中施工顶板大直径高位定向钻孔试验。以东保卫煤矿施工为依据，根据煤层顶板地质实际情况，在36号煤层顶板施工6个?120 mm大孔径顶板高位定向钻孔，其中孔深>300 m钻孔成孔率达到83.3%，最大孔深510 m。利用顶板大直径高位定向钻孔进行瓦斯抽采，其抽采浓度比原有工作面常规瓦斯钻孔抽采浓度增加66.7%，取得显著瓦斯抽采效果。顶板大直径高位定向钻孔的成功应用，为东保卫煤矿以及相似条件矿区推广应用提供了技术支撑。

摘要:笏山金矿发生事故后，我单位按应急救援指挥部的要求施工了6号救援钻孔。针对该矿区花岗岩硬度高，地层岩石破碎，以及地层含水丰富等特点，从设备安装到施工工艺及操作流程，制定了一套完整的施工技术方案。从而避免了误工误时，避免了救援过程中次生事故的发生。全孔采用气动潜孔锤钻进，合理调整钻进参数，不但解决了花岗岩地层进尺慢、钻效低的问题，还确保了钻孔一次性进入预定靶区，施工中做到了“稳、准、快”，最终圆满完成了救援孔的施工任务。

摘要:D19井是雄安新区地热清洁能源调查评价项目的一个勘探孔，完钻井深4021.78 m，揭穿雾迷山组和高于庄组2个热储层。为应对热储层钻进严重漏失及保护热储层，选用了气举反循环钻进工艺。对深井气举反循环钻进设备进行配套，同时对双壁钻杆下深、风量等工艺参数进行了现场试验优选。针对钻遇复杂破碎地层时返水（渣）通道经常堵塞无法顺利钻进的问题，研制出了适宜于破碎地层气举反循环钻进的防堵进水接头，同时对进水（渣）口进行保护，有效地解决了破碎地层气举反循环钻进易堵塞的难题，顺利完成了钻探任务。完善了极破碎热储层气举反循环钻进工艺技术，为气举反循环钻进工艺在破碎热储层的应用和推广打下了基础。

摘要:为了认清在泥水盾构泥浆泵选型设计时的规律性和差异性，针对现有研究的不足，采用统计分析法，从15个实际工程案例入手，统计了包括开挖直径、隧道长度、穿越主要地层、进排泥的管径、密度和流量在内的17个关键参数，分析在选型设计阶段关键参数之间的规律性和差异性，得到了进排泥的管径、密度与开挖直径的一次线性回归方程，不同地层的进排泥密度选取规律等6点结论，最后将结论成功运用于福州地铁F1线滨海新城站—机场站中间风井泥水盾构区间，研究成果可为今后泥浆泵选型或评估提供新的思路。

摘要:我国是一个多山的国家，地形复杂，地质条件多样，每年汛期地质灾害发生频繁，易诱发滑坡、崩塌、泥石流等灾害，对国民经济建设、人员安全构成了巨大威胁。由于灾害发生正值主汛期，该类边坡的处治均为抢险工程，工期要求紧。小直径钢管灌注排桩具有施工速度快、开挖量小、对边坡扰动小的优点，特别适合对工期要求紧的抢险工程。本文以西南某公路挡墙病害抢险处治工程为例，分析了边坡挡墙变形机制，通过采用小直径钢管灌注排桩的处治方案，提高了挡墙的抗倾覆能力，有效解决了挡墙基础承载力不足及大规模开挖基坑引发边坡二次滑塌等次生灾害问题，可为类似工程提供参考和借鉴。