摘要:地下管线三维轨迹测量技术在保障管线施工安全、预防事故及应急响应等方面具有重要作用。管线三维轨迹测量包括施工前、施工中及竣工后轨迹测量三个方面，本文梳理了当前地下管线三维轨迹测量技术的研究进展，施工前轨迹测量主要利用地球物理探测技术，如电磁探测、探地雷达等；施工中轨迹测量常用手持导向仪；竣工后轨迹测量则依赖于轨迹测量仪。本文分析了各类测量方法的基本原理、技术现状及应用挑战，并探讨了综合探测方法的优势。未来的发展方向包括地下管线随钻数字孪生、多方法融合、智慧云端物联平台及三维轨迹虚拟现实可视化技术等，以提升测量的精度、效率和智能化水平。本文旨在为地下管线三维轨迹测量技术的进一步研究和应用提供一定的借鉴。

摘要:俄罗斯幅员辽阔，其北部和西伯利亚地区地下多是多年冻结岩石。在冻结岩石中富含多种矿产，急待勘探与开发，要求钻探工程予以支撑和确认。这些地区的工程建设，也需进行钻探工程，以确定地下岩石的物理力学性质。在钻探施工中遇到的主要问题是冲洗液对岩石中冰的热作用，导致岩石塌落，孔壁坍塌，常常发生孔内事故。俄罗斯专家提出利用旋流制冷器，使其产生的冷空气的温度低于孔底岩石的温度，将其冷空气送到孔底，以保证正常钻进、安全施工，提高机械钻速，增加钻头进尺，取得了很好的经济技术效果。中国也存在多年冻结岩石和季节性冻结岩石，俄罗斯的冷空气洗井钻进多年冻结岩石技术，对中国具有一定的借鉴意义和应用价值。

摘要:为研究天然气水合物储层改造的新方式，利用微生物诱导碳酸钙沉淀技术（MICP）对模拟地层试样进行了固结实验和渗流模拟。首先，利用微生物菌液对人工配制的水合物地层试样进行固结，通过三轴试验设备对固结试样的强度进行测试，试样的黏聚力与内摩擦角从最初的3.7 kPa和34.7°，提高到42.3 kPa和35.6°。随后开展了试样的扫描电镜、XRD和CT测试，结果表明生成的碳酸钙含有方解石和霰石两种晶型，同时试样的孔隙率从46.38%下降到28.12%，孔喉的等效半径从110.39 μm减小至67.93 μm。数值模拟了菌液在地层中的渗流和碳酸钙生成情况，结果表明微生物生成的碳酸钙沉淀分布呈半圆形并不断向地层内部扩散，其径向扩散范围最大值约为1.6 m。碳酸钙含量随着反应的进行不断增加，其最大值约为102 kg/m³。通过数值模拟计算得到MICP处理2 d后的地层孔隙率和渗透率分别下降了5.6%和35%，对后续水合物生产速率的影响可通过扩大生产压差加以弥补。

摘要:天然气水合物泥质粉砂岩储层具有弱胶结、强度低等特性，水合物分解，储层强度降低，渗流通道宽度减小甚至闭合。“双增”改造浆液是一种固化后能增强储层强度与渗透率的浆液，但双增浆液的流变性质与压裂液差异较大且不含砂，浆液劈裂施工参数对射孔簇内浆液扩展情况的影响机理尚不明确。本文基于扩展有限元法建立了二维水合物储层劈裂注浆数值模拟模型，研究射孔参数与劈裂模式对裂缝扩展的影响规律。研究结果显示：射孔簇间距诱导应力场在射孔簇间距较小时对裂缝扩展影响较大，浆液扩展转向明显，随着射孔簇间距的增大，簇间应力干扰逐渐减小，原始地应力对浆液扩展方向起主要作用；相同簇间距下射孔数量越多，簇间应力干扰越强，射孔簇间距越小；同步劈裂模式下浆液扩展距离不均匀，顺序劈裂与交替劈裂时，先前形成的裂缝会被逐渐挤压，裂缝宽度逐渐变小，增加了后续射孔簇的起裂压力，不利于储层起裂。研究结果为天然气水合物储层劈裂注浆设计提供了一定参考依据。

摘要:固井水泥浆制备过程中，超高的拌浆速度容易引入气泡，导致水泥浆难以配制到正确密度，进而会对浆体性能和水泥环的密封完整性产生不利影响。本文以脂类消泡剂X60L为例，探究不同掺量的X60L消泡剂（0%、0.5%、1%、1.5%）对油井水泥抗压强度的影响。结合热重分析、X射线衍射分析、X射线计算机断层扫描测试和扫描电子显微镜测试，掌握水泥浆微观结构变化规律，明确消泡剂对水泥浆的作用机制。研究结果表明，水泥石的抗压强度呈现先增加后降低的趋势，而孔隙率则呈现先降低后增加的趋势。当消泡剂掺量为0.5%时，水泥石具有最低的孔隙率和最高的抗压强度。水泥石孔隙率越大，抗压强度越小，抗压强度和孔隙率呈明显负相关，且符合Schiller函数（R²=0.98）。消泡剂的掺入并不会改变油井水泥的矿物成分和水化产物，消泡剂主要通过降低气泡的表面张力，使气泡难以维持从而破碎。但随着消泡剂掺量的增加，过多的消泡剂反而会阻碍水与水泥的接触，抑制水泥水化，并引入“消泡剂孔”，使得水泥石的孔隙率增大，抗压强度减小。

摘要:钻井液防漏堵漏是保障钻井安全、保护储层、减少经济损失、提高钻井效率和助力环境保护的关键技术措施。由于现场实际观测和实验条件限制，漏失地层的堵漏机理难以探究。为更好地解释裂缝型漏失地层的颗粒堵漏机理，本研究使用COMSOL Multiphysics建立了裂缝型地层的封堵模型，并分析了颗粒浓度、颗粒粒径及颗粒级配对裂缝型漏失地层封堵效率的影响，从而揭示其颗粒封堵的具体机理。结果表明：（1）封堵效率与颗粒尺寸呈正相关。在相同浓度下，颗粒粒径越大，封堵形成时间越短。（2）颗粒浓度存在一个有效封堵范围，颗粒浓度过低时无法形成有效封堵，而颗粒浓度过高时封堵效率趋于饱和。（3）颗粒级配可协同提升封堵效率和封堵致密性。大尺寸颗粒浓度相同，小尺寸颗粒浓度质量分数增加1%时，最终漏速降低了35%；小尺寸颗粒浓度相同，大尺寸颗粒浓度质量分数增加4%时，裂缝桥堵形成时间减少了50%。堵漏颗粒中小颗粒主要影响封堵层的致密性，大颗粒主要影响封堵效率。

摘要:方位角作为表征井眼轨迹的主要参数，在常规的MWD随钻测斜中其测量值由于受复杂地磁环境及干扰磁场的影响而产生误差。针对底部钻具组合磁化磁场对方位角测量的影响，利用磁力仪对不同钻具端部磁化磁场进行了实验测试。通过数据拟合，得出不同钻具端部磁化磁极强度值，根据磁场叠加原理，进一步对具体钻具组合在测点处产生的干扰磁场进行计算，量化分析钻具磁化磁场对方位角测量精度的影响。研究结果表明：钻具端部磁化磁场强度在钻具轴线方向上随距离的增加而呈指数形式迅速衰减，最终趋近于零。与常规的随钻方位角测量间接修正相比，通过钻具磁化磁场的实验测试可实现对钻具磁干扰对方位角测量影响的直接校正。

摘要:地热能是一种清洁环保且可永续利用的能源，随着“双碳”目标的提出，地热能日渐成为实现净零排放目标的重要力量。随着地热资源开发不断深入，高温高压深井日益增多，国内地热井已达到5000 m深度。高温高压环境易引起固井材料强度衰退、外加剂失效和失水量过大等问题，对于高温固井材料性能要求越来越高，为此需要一种浆体稳定性优异、稠化时间可控、结石体强度高、绿色环保的新型耐高温固井材料。通过分析固井材料组分作用机理，进行正交试验和极差分析，研制了一种适用于中深层地热井的抗高温（120 ℃）固井材料。试验结果表明，固井材料的密度、析水率、结石率、稠化时间、失水量、防窜性、结石体抗压强度和抗折强度等性能均满足中深层地热井的固井工程要求。

摘要:为提升大尺寸井眼中钻具强度，某特深井首次采用?168.3 mmS135钻杆，有效保障了大尺寸井眼钻具安全，但回厂检测钻杆时仍然发现了多种失效形式。通过钻杆生命周期追溯、统计分析、钻柱力学分析以及实验研究等方法找到了失效原因。研究表明，大尺寸井眼中?168.3 mm钻杆失效类型主要是螺纹磨损、钻杆弯曲、钻杆腐蚀和疲劳失效。螺纹磨损主要是由钻杆使用时间长、上卸扣次数多引起，但常规API螺纹结构也有待优化以提高螺纹抗磨损能力；钻杆弯曲是由于钻杆在大拉伸载荷下，长时间承受较大弯曲应力最终导致其发生塑性变形；钻杆腐蚀是由于出井钻杆表面残留有钻井液，在空气-水-氯离子的环境中腐蚀速率大大增加；钻杆疲劳失效是由钻铤附近的钻杆应力集中明显、大尺寸井眼中钻具弯曲变形大引起。基于钻杆失效原因分析，提出了预防大尺寸井眼中?168.3 mm钻杆失效的措施。研究成果可为S135钢级?168.3 mm钻杆在特深井大尺寸井眼中的安全应用提供指导。

摘要:中空万向节是中空螺杆取心钻具中的薄弱环节之一，它直接影响着中空螺杆取心钻具的使用寿命。在传统实心挠性轴万向节的基础上进行中空化设计，并利用有限元软件对中空万向节进行了力学分析，研究了力学参数，几何参数对其力学性能的影响。结果显示，与常规挠性轴万向节相比，具有通浆孔的中空万向节在通浆孔处应力、应变较大，易发生损伤失效，其他部位的受力情况与同尺寸不具备通浆孔的中空万向节基本一致，通浆孔并未改变其他部位受力情况；应力和扭矩呈比例关系；应变随着扭矩的增大而增大，但增加的幅度随着扭矩的增大而降低，呈非线性规律变化；当通浆孔距离端面250 mm时，应力、应变均为最小，该尺寸为最优尺寸。研究结果为后续高性能中空万向节的设计奠定了基础。

摘要:大庆油田受长期注水调整开发影响，地下压力系统复杂，平面区域的异常高压区广泛分布，同时油层具有埋藏浅、环境温度低等特点。在固井环节，水泥浆受低温环境影响，水化速率下降，浆体结构发展缓慢，另外水泥浆在胶凝过程中易被地层高压流体侵入，导致水泥环的封固能力下降。本文从“晶核诱导”促进水泥水化理论出发，利用化学沉淀法制备水化硅酸钙溶胶早强剂（记为DQZ-1），其加量为2%~10%时40 ℃×8 h水泥石抗压强度较净浆提高39%~153%。微观分析DQZ-1加速水泥水化产物的生成，低温环境早强效果良好。为了增强水泥浆体系低温早强与防窜性能，添加水化硅酸钙与胶乳组分，针对两者接触发生的破乳、沉降分层、稠度高等问题，研选聚羧酸盐MD，使水泥浆维持低初始稠度的同时早强效果明显。研选高聚物溶胶X，使体系拥有良好的防沉降性能，在合理配伍后，制备出一种性能稳定的早强防窜乳液复合剂（记为DZK）。该复合剂可促进油井水泥水化，生成更多的水化产物，水泥浆性能系数SPN值小于3，且静胶凝强度过渡时间较净浆缩短81%。低温早强防窜乳液复合剂在大庆油田应用23口调整井，固井质量优质率100%，油层优质井段比例达96.3%，取得良好的试验效果。

摘要:为了解决煤矿区地面管道井采用“掘巷找井”方式连通巷道与井眼存在的辅助工作量大、成本高，井下切割地面井管道动火作业存在安全隐患等问题，创新提出了地面管道井直接透巷解决方案。通过分析安全透巷过程影响因素，采用优化后的二开透巷井身结构，研究了透巷状态下技术方案，形成了地面管道井直接透巷新型透巷成井技术，变“巷找孔”为“孔找巷”。根据不同工况，提出二开一次成井和二开二次成井两种工艺，解决不同井眼尺寸一次成井的问题，避免井下二次开挖。该技术在淮北矿区排水管道井的现场试验及推广应用表明，二开结构管道透巷井工艺技术安全可靠、节约成本、有效减少煤矿井下辅助工作量，研究成果可对不同矿区地面管道井实施提供重要参考依据。

摘要:CGJ系列搓管机是用于城市建设领域的系列化大口径套管驱动岩土钻掘设备，作为机电液一体化设备，其采用了基于PLC的电控系统。本文主要介绍基于PLC的电控系统的研发和应用情况，首先对电控系统进行功能需求分析，在此基础上进行电控系统硬件设计和程序设计，以专用PLC作为主控元件，文本显示器作为人机交互设备，线控操作盒作为系统输入，集成市场成熟的无线遥控技术和模拟量/CAN模块，实现了具有人机交互功能的，集无线遥控、远程线控和应急手动多种操作模式于一体的电控系统。对搓管机及同类设备的电控系统研发设计具有一定参考价值。

摘要:以钻代槽是利用浅层钻探替代槽探工程，提高绿色勘查程度的一种工作方法。前人主要从钻探设备与取样工艺适用的角度，论证了该方法的有效性，并通过多个钻孔中标志层的识别与对比，获得孔内面状构造的倾向等产状数据。然而，多个钻孔势必会增加对环境的扰动，且在面对复杂的岩层及构造变形区时，存在因无法准确识别和对比标志层，而不能计算出产状的问题。构造解析与孔内成像技术能够提高以钻代槽的绿色勘查效果。在西秦岭辛家咀金矿勘查区，利用构造解析的方法，查明了与成矿作用有关的石英透镜体不同轴长的比例特征，为钻孔部署提供了遵循；在钻孔中实施了孔内成像技术试验，识别了孔壁岩性，测量了地层与石英脉的产状，其数据与临近出露的基岩一致。试验结果表明，基于构造解析与孔内成像技术的以钻代槽勘查新方法，相较于前人更多依赖钻探工程的以钻代槽，以较少的钻探工作量，获得了更为准确和丰富的数据，提高了绿色勘查的水平。另外，采用锂电池驱动的便携式电动钻机以更加轻便、更加安全和更加友好的性能，呈现出更加绿色的特点，具备推广应用的价值。

摘要:羌塘盆地油气资源勘查工作力度不大，存在大量空白区域有待进一步探索。地质调查井是羌塘盆地油气资源调查研究的重要工程手段，主要采用绳索取心钻进工艺获取全孔段高质量岩心与测井通道，在10余年间已逐渐替代提钻取心钻进工艺。羌塘盆地地理位置与气候条件特殊，地层条件复杂，绳索取心钻进工艺在该区域应用遇到了许多施工难点。笔者结合岩性测试数据和地层应力条件，分析阐明绳索取心钻进工艺与全面钻进工艺在井身结构、钻进参数、钻井液、堵漏堵涌等方面存在显著差异，相关参数指标与实践经验无法简单照搬。同时，整理羌塘盆地多年地质调查井典型问题，围绕绳索取心钻进工艺井壁稳定、钻井液、涌水漏失、工程实施等方面进行详细阐述分析，可为今后该区域地质调查井设计与施工提供重要参考。

摘要:北京市某地热井在钻探施工中遇到泥岩造浆严重、钻井液性能恶化、井壁坍塌、卡钻埋钻事故频发等诸多技术难题。针对该井存在的问题，本文系统阐述了原钻井液体系的改进方案及双聚防塌钻井液的工程应用情况。通过室内实验，对原钻井液的流变性、滤失量、抑制性等性能指标进行优化改进，并在钻探现场应用，实现原钻井液向双聚防塌钻井液体系的逐步转化。实践证明，改进后的钻井液在护壁效果、流变特性、润滑性能及钻进效率等方面均获得显著提升。研究同时指出当前钻井工艺中固控设备效能不足等局限性问题，并提出针对性技术建议，为同类地热井工程的钻井液设计与施工提供重要参考。

摘要:在矿山、水利等工程中，通过注浆加固提高裂隙岩体工程性质、加强其强度的施工工艺得到了广泛应用。为研究注浆加固中各种注浆因素和注浆方法对裂隙岩体强度的影响，以及裂隙岩体注浆加固后冻融作用对其工程性质的影响，使用水泥砂浆等材料按一定相似比制作可以模拟裂隙原岩力学特性的相似材料，通过对浆液水灰比、注浆流速（注浆压力）、浆液温度等因素进行相关变量的控制，分别用无机材料、无机复合材料以及有机材料对裂隙岩体进行注浆加固。通过模拟该地区的气候等环境条件下，对各类因素进行相关试验，进而分析各类因素对注浆加固的影响；最后根据试验结果，对注浆参数进行优化设计，根据新疆准东西黑山矿区中联润世露天煤矿边坡的工程地质条件和地质环境进行注浆加固方案设计及监测，对该地区和其他地质特性及区域特征相似的露天矿边坡灾害防治具有一定借鉴意义。

摘要:彬长矿区高家堡矿井位于黄陇侏罗纪煤田中部，主采煤层上覆洛河组砂岩含水层，具巨厚、低渗、富水性不均等特点，随着开采深度增加，矿井水害严重威胁安全生产，现有排水系统难以满足需求，急需扩容。为此构建集中排水系统，实施大直径排水钻孔施工，成孔直径?950 mm，深810 m，开创性地利用“套管内径大小头+焊接螺纹钢筋圈+预制钢筋钩”制作套管水泥浮力塞的方法，安装了378.8 t排水管路。在该地区实施大直径排水钻孔施工中，钻遇地层条件复杂，易发生孔壁垮塌、缩径卡钻等事故，施工穿越巨厚洛河组砂岩含水层，部分孔段岩石可钻性差，钻进效率较低，工程整体难度大。针对此类问题，本文提出了控制钻井液失水、优化钻具组合和维护钻井液性能等针对性解决措施，取得了良好的实践应用效果，为矿区水害防治提供了可行性方案。

摘要:景区地质灾害不仅对自然景观和生态环境造成破坏，还严重威胁游客的生命安全。本文对北京石门山景区崩塌地质灾害特征进行介绍，对危岩体的规模、破坏模式和稳定性进行系统分析，结合景区位置、灾害规模和内部交通条件，对多种治理方法进行比选分析，通过采用上部清理危岩浮石、底部挡墙防护及避让的综合治理措施，最大程度地保护景区的自然景观、自然资源和游客人身安全，探索出与景区风景相协调且经济合理的治理方案，以期为类似景区地质灾害治理提供一定借鉴。

摘要:灌注桩后压浆工艺能够提高桩的承载能力、减少变形，在国内得到广泛应用。但由于后压浆施工隐蔽性大，在许多工程应用中出现了问题。大量实践表明，相同条件下单桩承载力往往存在较大差异，简单套用桩基规范计算单桩承载力，多数情况计算值明显高于静载试验结果，给工程建设带来较大安全隐患。本文提出的单桩承载力综合估算法，从多方面分析，引入承载力增幅γ、承载力增强系数β、综合影响因子λ，涵盖各影响因素，计算公式简单易懂，方法便捷可行。经过多个工程实例的应用验证，结果贴近实际，安全可靠性高，应用效果良好。