我國(guó)爆破技術(shù)下石油勘探論文

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1.雙壁空氣反循環(huán)鉆井技術(shù)

雙壁空氣反循環(huán)鉆井技術(shù)在石油的勘探中應(yīng)用最為廣泛，雙壁空氣反循環(huán)鉆井工藝的主要理論是通過采用雙壁鉆具，把壓縮的空氣經(jīng)過鉆桿環(huán)隙使之到達(dá)孔底，由內(nèi)管的通道可以把碎屑吹到地表，然后達(dá)到成孔。當(dāng)鉆孔到達(dá)相應(yīng)預(yù)設(shè)的深度后，同時(shí)經(jīng)過鉆桿的內(nèi)管將炸藥送到孔底，隨后取出鉆桿。空氣反循環(huán)鉆井技術(shù)的反循環(huán)特殊性，在鉆井的實(shí)施中，使鉆孔孔壁與鉆桿間沒有巖屑上返，因此在一些復(fù)雜的地層中，就沒有突發(fā)停鉆以及加接鉆桿造成相應(yīng)埋鉆的事故。這些特性解決了由于地層坍塌無(wú)法施工深孔和放置炸藥的問題。這種新的技術(shù)工藝取得了很大的突破，空氣反循環(huán)鉆井技術(shù)的研究呈現(xiàn)為一種新的施工方法，對(duì)其研究研發(fā)提出相應(yīng)的要求和目的：開發(fā)施工的效率要高，石油鉆井的成孔要快，并且還要能處理普通鉆井方法在復(fù)雜地層無(wú)法成深孔以及難放置炸藥的相應(yīng)問題。當(dāng)前，雙管空氣反循環(huán)鉆井成孔施工技術(shù)在沙漠，灘海地層中石油物探爆破孔有很高的鉆井效能，不僅可以鉆出更深的鉆孔，其深度可以達(dá)到40m。較之前正循環(huán)鉆井成孔的方法，可以更深層地處理沙漠地層和小口徑等復(fù)雜地層進(jìn)行鉆井成孔的問題，在深度及鉆井效率上取得更大的進(jìn)步。這種新的工藝技術(shù)不僅滿足了鉆井成孔的深度要求，也可以完成之前普通鉆井方法不能解決鉆井深孔和放置炸藥的難題，從而達(dá)到采集的數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)，也能減少很多因鉆孔和炸藥問題產(chǎn)生的相應(yīng)費(fèi)用。當(dāng)前我國(guó)西部大開發(fā)，諸如西氣東輸，國(guó)家石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備的相應(yīng)制度完善和相關(guān)大型油氣勘探工程的開展，石油物探爆破的技術(shù)要求更高，相關(guān)復(fù)雜地層和地址數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確性更高。雙管空氣反循環(huán)鉆井成孔技術(shù)可以相應(yīng)的處理好這些問題，在發(fā)展戰(zhàn)略中具有更大的前景優(yōu)勢(shì)，從而發(fā)揮出更大的作用。

2.不耦合裝藥爆破技術(shù)

國(guó)內(nèi)外，勘探石油的方法主要應(yīng)用爆破地震的相應(yīng)手段，探勘主要地震效應(yīng)在巖石介質(zhì)中的應(yīng)用問題。爆破地震其影響因素主要有：爆破方式、地質(zhì)條件，采用炸藥等；耦合裝藥和不耦合裝藥是應(yīng)用在炮孔裝藥中的主要兩種，一般來說，耦合裝藥是指藥包與炮眼孔壁接觸，不留間隙的裝藥方式。不耦合裝藥是指藥包表面與炮眼孔壁之間保留一定間隙的裝藥方式，間隙通常是空氣，當(dāng)然也能采用沙土、石粉或水等。由于采用介質(zhì)的不同，可以形成多種不耦合的形式，空氣不耦合裝藥和水不耦合裝藥較為常用。不耦合裝藥爆破過程中，爆轟波和產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物經(jīng)過藥卷和炮孔空隙中的介質(zhì)作用于炮孔孔壁，由于不耦合介質(zhì)的不同，其相應(yīng)的性能也不同，傳遞的爆炸的能量和相應(yīng)的方式就會(huì)不一樣，復(fù)雜程度也不一樣，造成穿透孔壁巖石壓力就大不相同了。

3.水不耦合裝藥與空氣不耦合裝藥對(duì)比

空氣不耦合裝藥指通過炸藥爆炸，形成爆轟后，產(chǎn)生的氣體在炮孔中膨脹，進(jìn)而對(duì)徑向間隙里面的空氣壓縮，形成沖擊波，沖擊波撞擊孔壁。由于空氣的可壓縮性非常大，對(duì)爆生氣體膨脹的阻尼作用基本可以不用考慮。設(shè)想爆炸產(chǎn)生的氣體膨脹脹滿炮孔，在這個(gè)膨脹過程中，密度減小體積會(huì)加大，它的音速也相應(yīng)降低，從而導(dǎo)致它的波阻抗產(chǎn)生變化。在進(jìn)行水不耦合炸藥爆破時(shí)，由于受到爆轟波以及爆炸產(chǎn)生的氣體的沖擊影響，從而在水介質(zhì)中形成沖擊波，形成的沖擊波傳播過程中，遇到孔壁會(huì)進(jìn)行反射和投射，對(duì)孔壁有一定的壓力。較之空氣不耦合裝藥，由于水具有的不可壓縮性、較高密度和很大的流動(dòng)粘度，會(huì)導(dǎo)致在水中爆轟的產(chǎn)物進(jìn)行膨脹的速度慢，傳到巖石時(shí)，爆破具有更多的能量，能量分布的更加均勻，損失最??；在水中，爆轟波能夠有更高的作用強(qiáng)度和更長(zhǎng)的作用時(shí)間；水不耦合裝藥不僅能較好的對(duì)空氣沖擊波、爆破飛石、震動(dòng)，有毒氣體產(chǎn)生進(jìn)行控制，也能對(duì)爆破的粉塵有一定的減少作用。其次，較之耦合炸藥，水不耦合裝藥可以更大程度減小對(duì)孔壁巖面的初始沖擊壓力。較之空氣重爆炸，有很大相似之處，在水中產(chǎn)生的面波徑向傳播，通過孔壁透射和反射的作用可以在水中形成一個(gè)向心沖擊波，這樣在炮孔內(nèi)進(jìn)行多次，可以使水中的壓力幅值到達(dá)一個(gè)平衡。當(dāng)炮孔孔壁的初始沖擊壓力p一定時(shí)，水不耦合裝藥的耦合系數(shù)要大的多，又因炮孔直徑相同，到達(dá)的初始沖擊壓力時(shí)，水不耦合裝藥系數(shù)需要的直徑會(huì)小很多，因此更能體現(xiàn)水相對(duì)空氣能具備更好的傳能作用；當(dāng)進(jìn)行軸向裝藥，不耦合系數(shù)相同時(shí)，水不耦合系數(shù)和空氣不耦合系數(shù)進(jìn)行比較，進(jìn)行爆破時(shí)對(duì)孔壁產(chǎn)生的初始?jí)毫σ?，水不耦合產(chǎn)生孔壁壓力隨不耦合系數(shù)的變化的規(guī)律影響要小；故進(jìn)行水壓炮孔爆破更有效的減少炸藥量，減少產(chǎn)生的噪聲、震動(dòng)以及粉塵的危害，與此同時(shí)，在水介質(zhì)中，爆炸能量會(huì)有更高的利用率，其應(yīng)力強(qiáng)度會(huì)更高，作用更加均勻，時(shí)間更長(zhǎng)。通過上面的研究分析表明：不管在水不耦合裝藥，還是在空氣不耦合裝藥中，都顯示伴隨裝藥不耦合系數(shù)的不斷增加，對(duì)孔壁產(chǎn)生的初始?jí)毫?huì)降低，并空氣不耦合裝藥時(shí)，對(duì)孔壁的產(chǎn)生的壓力速度降低的更加迅速，這同時(shí)也說明，水不耦合裝藥能更加有效的提升爆炸能量的利用，對(duì)巖石的破壞作用更顯著。

4.結(jié)論

通過對(duì)不耦合裝藥技術(shù)和雙壁空氣反循環(huán)鉆井工藝應(yīng)用于石油勘探中，能夠得到以下結(jié)論。1）在進(jìn)行鉆井時(shí)，雙壁空氣反循環(huán)鉆井技術(shù)具備更好的時(shí)間利用率，較之前的正循環(huán)和吹沙筒鉆井成孔工藝，能更好的處理沙漠地層以及小口徑復(fù)雜地層鉆井成孔的相關(guān)技術(shù)問題。2）依據(jù)以空氣和水2種不同的介質(zhì)不耦合裝藥的特點(diǎn)，和它們?cè)趯?shí)際爆破過程中過的具體實(shí)施，較之空氣不耦合裝藥爆破，水不耦合裝藥能更加有效的提升爆炸能量的利用，對(duì)巖石的破壞作用更顯著。對(duì)炮孔的利用率更高，對(duì)炸藥的消耗更小，故采用水不耦合爆破能產(chǎn)生更好的理想爆破效果。具有一定的推廣價(jià)值。

作者：曾晶 卜杉杉 單位：中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院