CN105370219B - 一种地质勘探的钻探方法以及一种油层套管柱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地质勘探中的钻探方法，测制出钻孔设计地质剖面图，确定设计钻孔在地表的位置，现场布设孔位，打定位桩，平整场地，重新确定孔位，浇筑混凝土基础，安装钻井设备；下导管、表层套管、技术套管以及油层套管柱，进行油层套管柱与井壁形成的环形空间注水泥浆，从下到上顺次试油，了解地层的真实情况和生产能力，为勘探的情况和生产能力做出评价。本发明还提供一种油层套管柱。

Description

一种地质勘探的钻探方法以及一种油层套管柱

技术领域

本发明属于地质勘探技术领域，具体涉及一种地质勘探的钻探方法，还涉及一种油层套管柱。

背景技术

地质勘探是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测，确定合适的持力层，根据持力层的地基承载力，确定基础类型，计算基础参数的调查研究活动，是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查明矿产的质和量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究工作。钻探是用钻机设备从地表向地下钻进成孔，从而达到所要任务的工程施工工程，从钻孔中不同深度处取得岩心、矿样进行分析研究鉴别查明矿体或划分地层，判定地层地质情况的作业。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种地质勘探中的钻探方法，了解地质情况。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种地质勘探的钻探方法，按照如下步骤进行：

1）测制出钻孔设计地质剖面图，钻孔设计地质剖面精度图必须满足同比例尺精度要求的剖面地形图，根据矿体产状和拟控制的斜深，在钻孔设计地质剖面上沿矿体中心线自地表探槽向深部量取控制的斜深数，确定设计钻孔穿矿位置的中线点，以该中线点为基准，按设计钻孔倾角反推至地表，确定设计钻孔在地表的位置，然后，根据推测矿体的出露位置，确定设计钻孔的深度，根据设计钻孔位置与已知点间的图上距离，在现场的已知点上通过测量工具现场布设孔位，并对布设的孔位进行反测检查以确定布设无偏差，打定位桩，采用测量工具测量孔位与定位桩之间的距离h，该距离h应满足：25m﹤h﹤30m，平整场地，场地平整后依据定位桩到孔位的距离重新确定孔位，浇筑混凝土基础，安装钻井设备；

2）在孔位处挖圆形井，将导管下入圆形井内，圆形井与导管之间形成环形空间，该环形空间浇筑混凝土，在钻台前侧钻深孔，该深孔内置有在钻探过程中用于放置钻杆的钢管，在距离转盘1.5m处钻浅孔，该浅孔内置有在钻探过程中连接单根时用于放置单根的钢管，钻进时开启泥浆循环泵循环泥浆，第一次开钻，钻到表土层以下的基岩，起钻，下表层套管，表层套管与井壁形成的环形空间注水泥浆，水泥凝固期间表层套管的顶端安装套管头壳体；第二次开钻，从表层套管内用规格稍小的钻头往下钻进，起钻，下技术套管，技术套管与井壁形成的环形空间注水泥浆；第三次开钻，从技术套管内用更小的钻头往下钻进，钻穿油层且深度达到预定井深，下油层套管柱，油层套管柱顶端安装水泥头，水泥头内装有上胶塞和下胶塞，上胶塞为实心体，下胶塞上具有厚度方向贯穿下胶塞的通孔，通孔采用橡胶膜封堵，橡胶膜承受压力超过压力设定值时破裂，开启泥浆循环泵循环泥浆，调整泥浆性能直到循环泵压稳定为止，向油层套管柱中注入隔离液，隔离液注入结束后，在下胶塞上方注水泥浆，水泥浆推动下胶塞在油层套管柱内下移，注水泥浆结束后，在上胶塞上方注泥浆，泥浆推动上胶塞在油层套管柱内下移，下胶塞抵达阻流环，橡胶膜破裂，下胶塞上方的水泥浆通过通孔继续向下行进并通过油层套管柱底进入油层套管柱与井壁形成的环形空间，当上胶塞到达下胶塞时停止注泥浆；在水泥凝固期间安装井口，连接防喷器和防喷管线，检查套管头密封的耐压力，进行套管头与防喷器连接的密封试压，用聚能射孔弹将油层对应的油层套管、油层套管柱与井壁之间的水泥环以及部分油层射穿以沟通油层和油层套管内；

3）从下到上顺次试油，试完一层封闭一层，每层试油的过程为：在井口安装第一油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第二油嘴更换第一油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第三油嘴更换第二油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第四油嘴更换第三油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第五油嘴更换第四油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，第五油嘴直径、第一油嘴直径、第二油嘴直径、第三油嘴直径和第四油嘴直径顺次增大；将测压装置置于井内油层部位，关井4日后将测压装置从井中取至地表，记录测得的压力恢复和地层压力。

上述地质勘探的钻探方法，水泥浆中水的用量与水泥用量的比为12:25；水泥中各组分为3CaO·SiO₂、2CaO·SiO₂、3CaO·Al₂O₃、4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃和游离氧化钙，各组分在水泥中的质量分数顺次为：65%，16.8%，2%，16%和0.2%；水泥浆中掺入聚乙烯吡咯烷酮―乙烯基单体嵌段共聚物、聚α―丙烯酰胺基―α―甲基丙磺酸、钠羧甲基羟乙基纤维素、铁铬木质素磺酸盐、聚丙烯酰胺―聚乙烯吡咯烷酮―聚丙烯酰胺三嵌段共聚物、羧甲基纤维素以及磺化苯乙烯―马来酸酐共聚物；

聚乙烯吡咯烷酮―乙烯基单体嵌段共聚物的质量占水泥质量的0.12%，、聚α―丙烯酰胺基―α―甲基丙磺酸的质量占水泥质量的0.37%，、钠羧甲基羟乙基纤维素的质量占水泥质量的0.15%，、铁铬木质素磺酸盐的质量占水泥质量的0.4%，、聚丙烯酰胺―聚乙烯吡咯烷酮―聚丙烯酰胺三嵌段共聚物的质量占水泥质量的0.1%，、羧甲基纤维素的质量占水泥质量的0.5%，磺化苯乙烯―马来酸酐共聚物的质量占水泥质量的0.62%；

上述水泥通过如下工艺制成：

将石灰石、粘土、铁矿石和萤石磨碎，然后在旋转干燥器中混合，接着进入筒式研磨机中研磨，筛选，进行干混搅拌，然后送入回转窑中在1560-1580℃温度下煅烧至部分熔化，迅速冷却，获得水泥，水泥中掺入CaSO₄·2H₂O并在粉碎机中粉碎，掺入CaSO₄·2H₂O的质量占水泥质量的2.3%；煅烧用煤需满足：灰分小于4%，发热量大于25110 KJ/kg；以质量分数计，石灰石中CaO含量为53%，粘土中SiO₂含量为68-70%，粘土中Al₂O₃含量为8-10%，铁矿石中Fe₂O₃含量为58-60%。

上述地质勘探的钻探方法，以重量份数计，隔离液中各组分为：聚丙烯酰胺0.15%、胍胶0.3%、海泡石3.2%、聚烷基磺酸酯1.8%、纤维素0.53%、重晶石12%、聚苯乙烯磺酸酯0.9%、硅粉8%、氯化钠0.3%，氯化钙0.23%，余量为水。

上述地质勘探的钻探方法，油层套管柱的下部结构从下而上顺次为引鞋、套管鞋、旋流短节、回压阀和扶正器，引鞋从上到下顺次分为螺纹连接段和引鞋本体，引鞋本体包括内侧壁和外侧壁，内侧壁和外侧壁均为凸凹结构的铝合金板体，沿周向，相邻两个凸部间为一凹部，相邻两个凹部间为一凸部，内侧壁和外侧壁之间形成夹层，夹层中设置两层以上的玻璃纤维网格布，这些玻璃纤维网格布在夹层厚度方向间隔设置，夹层中注硬质聚氨酯泡沫塑料原料且发泡熟化后粘结内侧壁和外侧壁，引鞋本体从上到下顺次分为直筒段和渐缩段，渐缩段上端大下端小，渐缩段的内侧壁面和外侧壁面均为去顶的半椭圆球面，渐缩段的内侧壁面的长轴和外侧壁面的长轴均与直筒段轴线的延长线重合，渐缩段上冲压出贯穿渐缩段壁的流体通道；

回压阀包括阀筒体、胶木球和球篮，阀筒体壁上内伸有内凸缘，内凸缘的上表面上间隔设置有环形凹槽，环形凹槽为多道，全部环形凹槽沿径向间隔设置，环形凹槽具有等腰梯形截面，环形凹槽的槽口径向宽度大于槽底径向宽度，对应地，阻流环的下表面上间隔设置有环形凸台，环形凸台为多道，全部环形凸台沿径向间隔设置，环形凸台具有等腰梯形截面，环形凸台的下端径向宽度小于上端径向宽度，阻流环坐落在内凸缘上，环形凸台与环形凹槽相配合，阻流环的外圆面上设有容纳有弹性挡圈的弹性挡圈容纳槽，对应地，阀筒体壁上设有弹性挡圈容纳槽，当弹性挡圈同时位于阻流环的弹性挡圈容纳槽和阀筒体壁的弹性挡圈容纳槽时实现阻流环与阀筒体的轴向限位，压紧螺母位于阻流环上方，压紧螺母具有外螺纹且与阀筒体螺纹连接。

上述地质勘探的钻探方法，每立方米泥浆中各组分的质量为：膨润土80kg，重铬酸钾3kg，碳酸钠6kg，十二烷基苯磺酸三乙醇胺3.2 kg，磺化褐煤45kg，方铅矿粉2.5 kg，硫代烷烃琥珀酸的唑啉化合物5.6 kg，磺化栲胶13kg，氢氧化钾0.3kg，腐植酸钾0.25kg，磺化木质素磺甲基酚醛树脂缩合物38kg，低粘度羧甲基纤维素钠15kg，山梨醇酐单油酸酯5kg，聚氧乙烯硬脂酸酯-6 4.1 kg，氢氧化钠3.5kg，硫酸钡粉2.3kg，六偏磷酸钠0.2kg，余量为水；

其中，硫酸钡粉的物理参数如下：硫酸钡粉密度4.5g/cm³，其过0.074mm孔径筛筛余量小于3%，以钙计的水溶性碱土金属小于145mg/kg，加硫酸钙前和加硫酸钙后的粒度效应均小于105mPa·s。

测制出钻孔设计地质剖面图，确定设计钻孔在地表的位置，现场布设孔位，打定位桩，平整场地，重新确定孔位，浇筑混凝土基础，安装钻井设备；下导管、表层套管、技术套管以及油层套管柱，进行油层套管柱与井壁形成的环形空间注水泥浆，从下到上顺次试油，了解地层的真实情况和生产能力，为勘探的情况和生产能力做出评价。

本发明要解决的技术问题是提供一种油层套管柱，为确定油气藏是否存在和对油气藏进行评价提供条件。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种油层套管柱，油层套管柱的下部结构从下而上顺次为引鞋、套管鞋、旋流短节、回压阀和扶正器，引鞋从上到下顺次分为螺纹连接段和引鞋本体，引鞋本体包括内侧壁和外侧壁，内侧壁和外侧壁均为凸凹结构的铝合金板体，沿周向，相邻两个凸部间为一凹部，相邻两个凹部间为一凸部，内侧壁和外侧壁之间形成夹层，夹层中设置两层以上的玻璃纤维网格布，这些玻璃纤维网格布在夹层厚度方向间隔设置，夹层中注硬质聚氨酯泡沫塑料原料且发泡熟化后粘结内侧壁和外侧壁，引鞋本体从上到下顺次分为直筒段和渐缩段，渐缩段上端大下端小，渐缩段的内侧壁面和外侧壁面均为去顶的半椭圆球面，渐缩段的内侧壁面的长轴和外侧壁面的长轴均与直筒段轴线的延长线重合，渐缩段上冲压出贯穿渐缩段壁的流体通道。

上述油层套管柱，回压阀包括阀筒体、胶木球和球篮，阀筒体壁上内伸有内凸缘，内凸缘的上表面上间隔设置有环形凹槽，环形凹槽为多道，全部环形凹槽沿径向间隔设置，环形凹槽具有等腰梯形截面，环形凹槽的槽口径向宽度大于槽底径向宽度，对应地，阻流环的下表面上间隔设置有环形凸台，环形凸台为多道，全部环形凸台沿径向间隔设置，环形凸台具有等腰梯形截面，环形凸台的下端径向宽度小于上端径向宽度，阻流环坐落在内凸缘上，环形凸台与环形凹槽相配合，阻流环的外圆面上设有容纳有弹性挡圈的弹性挡圈容纳槽，对应地，阀筒体壁上设有弹性挡圈容纳槽，当弹性挡圈同时位于阻流环的弹性挡圈容纳槽和阀筒体壁的弹性挡圈容纳槽时实现阻流环与阀筒体的轴向限位，压紧螺母位于阻流环上方，压紧螺母具有外螺纹且与阀筒体螺纹连接。

铝合金板体呈凸凹结构，提高了铝合金板体的结构强度，下套管柱时引鞋的耐压能力强。硬质聚氨酯泡沫塑料原料发泡熟化后粘结内侧壁和外侧壁，使得内外侧壁形成一个整体结构，玻璃纤维网格布起到增强作用，这种结构的整体强度高，下套管柱时引鞋的耐压能力强，且经济性好。渐缩段的外侧壁面为去顶的半椭圆球面，最大程度地降低下油层套管柱过程中对井壁造成的破坏，使得下油层套管柱顺利进行。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步详细的说明：

图1为引鞋的结构示意图。

图2为图1中A-A断面图。

图3为阻流环与阀筒体连接处结构示意图。

图4为图3中标记13所指处的放大图。

图中：7内侧壁,8夹层,9外侧壁,10玻璃纤维网格布,11阀筒体壁,12内凸缘, 14阻流环,15压紧螺母。

具体实施方式

一种地质勘探的钻探方法，按照如下步骤进行：

1）测制出钻孔设计地质剖面图，钻孔设计地质剖面精度图必须满足同比例尺精度要求的剖面地形图，根据矿体产状和拟控制的斜深，在钻孔设计地质剖面上沿矿体中心线自地表探槽向深部量取控制的斜深数，确定设计钻孔穿矿位置的中线点，以该中线点为基准，按设计钻孔倾角反推至地表，确定设计钻孔在地表的位置，然后，根据推测矿体的出露位置，确定设计钻孔的深度，根据设计钻孔位置与已知点间的图上距离，在现场的已知点上通过测量工具现场布设孔位，并对布设的孔位进行反测检查以确定布设无偏差，打定位桩，采用测量工具测量孔位与定位桩之间的距离h，该距离h应满足：25m﹤h﹤30m，平整场地，场地平整后依据定位桩到孔位的距离重新确定孔位，浇筑混凝土基础，安装钻井设备；

2）在孔位处挖圆形井，将导管下入圆形井内，圆形井与导管之间形成环形空间，该环形空间浇筑混凝土，在钻台前侧钻深孔，该深孔内置有在钻探过程中用于放置钻杆的钢管，在距离转盘1.5m处钻浅孔，该浅孔内置有在钻探过程中连接单根时用于放置单根的钢管，钻进时开启泥浆循环泵循环泥浆，第一次开钻，钻到表土层以下的基岩，起钻，下表层套管，表层套管与井壁形成的环形空间注水泥浆，水泥凝固期间表层套管的顶端安装套管头壳体；第二次开钻，从表层套管内用规格稍小的钻头往下钻进，起钻，下技术套管，技术套管与井壁形成的环形空间注水泥浆；第三次开钻，从技术套管内用更小的钻头往下钻进，钻穿油层且深度达到预定井深，下油层套管柱，油层套管柱顶端安装水泥头，水泥头内装有上胶塞和下胶塞，上胶塞为实心体，下胶塞上具有厚度方向贯穿下胶塞的通孔，通孔采用橡胶膜封堵，橡胶膜承受压力超过压力设定值时破裂，开启泥浆循环泵循环泥浆，调整泥浆性能直到循环泵压稳定为止，向油层套管柱中注入隔离液，隔离液注入结束后，在下胶塞上方注水泥浆，水泥浆推动下胶塞在油层套管柱内下移，注水泥浆结束后，在上胶塞上方注泥浆，泥浆推动上胶塞在油层套管柱内下移，下胶塞抵达阻流环，橡胶膜破裂，下胶塞上方的水泥浆通过通孔继续向下行进并通过油层套管柱底进入油层套管柱与井壁形成的环形空间，当上胶塞到达下胶塞时停止注泥浆；在水泥凝固期间安装井口，连接防喷器和防喷管线，检查套管头密封的耐压力，进行套管头与防喷器连接的密封试压，用聚能射孔弹将油层对应的油层套管、油层套管柱与井壁之间的水泥环以及部分油层射穿以沟通油层和油层套管内；

3）从下到上顺次试油，试完一层封闭一层，每层试油的过程为：在井口安装第一油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第二油嘴更换第一油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第三油嘴更换第二油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第四油嘴更换第三油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第五油嘴更换第四油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，第五油嘴直径、第一油嘴直径、第二油嘴直径、第三油嘴直径和第四油嘴直径顺次增大；将测压装置置于井内油层部位，关井4日后将测压装置从井中取至地表，记录测得的压力恢复和地层压力。

水泥浆中水的用量与水泥用量的比为12:25；水泥中各组分为3CaO·SiO₂、2CaO·SiO₂、3CaO·Al₂O₃、4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃和游离氧化钙，各组分在水泥中的质量分数顺次为：65%，16.8%，2%，16%和0.2%；水泥浆中掺入聚乙烯吡咯烷酮―乙烯基单体嵌段共聚物、聚α―丙烯酰胺基―α―甲基丙磺酸、钠羧甲基羟乙基纤维素、铁铬木质素磺酸盐、聚丙烯酰胺―聚乙烯吡咯烷酮―聚丙烯酰胺三嵌段共聚物、羧甲基纤维素以及磺化苯乙烯―马来酸酐共聚物；

聚乙烯吡咯烷酮―乙烯基单体嵌段共聚物的质量占水泥质量的0.12%，、聚α―丙烯酰胺基―α―甲基丙磺酸的质量占水泥质量的0.37%，、钠羧甲基羟乙基纤维素的质量占水泥质量的0.15%，、铁铬木质素磺酸盐的质量占水泥质量的0.4%，、聚丙烯酰胺―聚乙烯吡咯烷酮―聚丙烯酰胺三嵌段共聚物的质量占水泥质量的0.1%，、羧甲基纤维素的质量占水泥质量的0.5%，磺化苯乙烯―马来酸酐共聚物的质量占水泥质量的0.62%；

上述水泥通过如下工艺制成：

将石灰石、粘土、铁矿石和萤石磨碎，然后在旋转干燥器中混合，接着进入筒式研磨机中研磨，筛选，进行干混搅拌，然后送入回转窑中在1560-1580℃温度下煅烧至部分熔化，迅速冷却，获得水泥，水泥中掺入CaSO₄·2H₂O并在粉碎机中粉碎，掺入CaSO₄·2H₂O的质量占水泥质量的2.3%；煅烧用煤需满足：灰分小于4%，发热量大于25110 KJ/kg；以质量分数计，石灰石中CaO含量为53%，粘土中SiO₂含量为68-70%，粘土中Al₂O₃含量为8-10%，铁矿石中Fe₂O₃含量为58-60%。

水泥中Al₂O₃含量与Fe₂O₃含量的比值低，且具有高饱和比、低液相量和高抗硫酸盐的特性，适用于油井。性能参数如下：比表面积为312m²/kg，初始稠度为27Bc，稠化时间(在温度52℃和压力35.6MPa条件下) 为98min，8小时抗压强度（在温度38℃和标准大气压条件下）为5.33MPa，8小时抗压强度（在温度60℃和标准大气压条件下）为16.30MPa。水泥浆流动性能好，能够在低速下实现紊流顶替，顶替效率高。

隔离液中各组分为：以质量分数计，聚丙烯酰胺0.15%、胍胶0.3%、海泡石3.2%、聚烷基磺酸酯1.8%、纤维素0.53%、重晶石12%、聚苯乙烯磺酸酯0.9%、硅粉8%、氯化钠0.3%，氯化钙0.23%，余量为水。

水泥浆与泥浆直接接触混合，发生化学和物理反应，将会严重改变水泥浆与泥浆的性能，故需采用隔离液将阻止水泥浆与泥浆的直接接触，同时，该种隔离液还具有悬浮固相颗粒、防止井塌和抑制井漏的功效，该种隔离液还能够阻止井下盐层的溶解和保护水敏性页岩的效果。

每立方米泥浆中各组分的质量为：膨润土80kg，重铬酸钾3kg，碳酸钠6kg，十二烷基苯磺酸三乙醇胺3.2 kg，磺化褐煤45kg，方铅矿粉2.5 kg，硫代烷烃琥珀酸的唑啉化合物5.6 kg，磺化栲胶13kg，氢氧化钾0.3kg，腐植酸钾0.25kg，磺化木质素磺甲基酚醛树脂缩合物38kg，低粘度羧甲基纤维素钠15kg，山梨醇酐单油酸酯5kg，聚氧乙烯硬脂酸酯-6 4.1kg，氢氧化钠3.5kg，硫酸钡粉2.3kg，六偏磷酸钠0.2kg，余量为水。其中，硫酸钡粉的物理参数如下：硫酸钡粉密度4.5g/cm³，其过0.074mm孔径筛筛余量小于3%，以钙计的水溶性碱土金属小于145mg/kg，加硫酸钙前和加硫酸钙后的粒度效应均小于105mPa·s。

泥浆在钻井时用来清洗井底并把岩屑携带至地面，以维持钻进正常进行。经试验测定，配制出的泥浆性能参数为：密度1.35 g/cm³，静滤失量4.3ml，塑性粘度13.6mPa·s，动切力6.5Pa，pH值11.3。该泥浆具有良好的抗温能力和抗盐能力，另外，该种泥浆能够在钻具表面形成牢固的边界膜，提高钻具的使用寿命。

下面介绍上述方法中的油层套管柱，油层套管柱的下部结构从下而上顺次为引鞋（如图1和图2）、套管鞋、旋流短节、回压阀（如图3和图4）和扶正器。引鞋从上到下顺次分为螺纹连接段和引鞋本体，引鞋本体包括内侧壁7和外侧壁9，内侧壁和外侧壁均为凸凹结构的铝合金板体，沿周向，相邻两个凸部间为一凹部，相邻两个凹部间为一凸部。铝合金板体呈凸凹结构，提高了铝合金板体的结构强度，下套管柱时引鞋的耐压能力强。内侧壁和外侧壁之间形成夹层8，夹层中设置两层以上的玻璃纤维网格布10，这些玻璃纤维网格布在夹层厚度方向间隔设置，图2中仅示出了一层玻璃纤维网格布。夹层中注硬质聚氨酯泡沫塑料原料且发泡熟化后粘结内侧壁和外侧壁。硬质聚氨酯泡沫塑料原料发泡熟化后粘结内侧壁和外侧壁，使得内外侧壁形成一个整体结构，玻璃纤维网格布起到增强作用，这种结构的整体强度高，下套管柱时引鞋的耐压能力强，且经济性好。引鞋本体从上到下顺次分为直筒段和渐缩段，渐缩段上端大下端小，渐缩段的内侧壁面和外侧壁面均为去顶的半椭圆球面，渐缩段的内侧壁面的长轴和外侧壁面的长轴均与直筒段轴线的延长线重合，渐缩段上冲压出贯穿渐缩段壁的流体通道。渐缩段的外侧壁面为去顶的半椭圆球面，最大程度地降低下油层套管柱过程中对井壁造成的破坏，使得下油层套管柱顺利进行。

为了防止泥浆倒流入油层套管柱内，设置回压阀。回压阀包括阀筒体、胶木球和球篮，阀筒体壁11上内伸有内凸缘12，内凸缘的上表面上间隔设置有环形凹槽，环形凹槽为多道，全部环形凹槽沿径向间隔设置。环形凹槽具有等腰梯形截面，环形凹槽的槽口径向宽度大于槽底径向宽度。对应地，阻流环14的下表面上间隔设置有环形凸台，环形凸台为多道，全部环形凸台沿径向间隔设置，环形凸台具有等腰梯形截面，环形凸台的下端径向宽度小于上端径向宽度。阻流环坐落在内凸缘上，环形凸台与环形凹槽相配合，这种配合形成了密封结构，该密封为多道密封，每一道环形凹槽与环形凸台的配合都是一道密封结构，该密封结构运行性能稳定，密封效果好。阻流环的外圆面上设有弹性挡圈容纳槽，该弹性挡圈容纳槽容纳有弹性挡圈，对应地，阀筒体壁上设有弹性挡圈容纳槽，当弹性挡圈同时位于阻流环的弹性挡圈容纳槽和阀筒体壁的弹性挡圈容纳槽时实现阻流环与阀筒体的轴向限位，压紧螺母15位于阻流环上方，压紧螺母具有外螺纹且与阀筒体螺纹连接，将阻流环压紧于内凸缘上。阻流环用于承托上胶塞。

Claims (6)

1.一种地质勘探的钻探方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

1）测制出钻孔设计地质剖面图，钻孔设计地质剖面精度图必须满足同比例尺精度要求的剖面地形图，根据矿体产状和拟控制的斜深，在钻孔设计地质剖面上沿矿体中心线自地表探槽向深部量取控制的斜深数，确定设计钻孔穿矿位置的中线点，以该中线点为基准，按设计钻孔倾角反推至地表，确定设计钻孔在地表的位置，然后，根据推测矿体的出露位置，确定设计钻孔的深度，根据设计钻孔位置与已知点间的图上距离，在现场的已知点上通过测量工具现场布设孔位，并对布设的孔位进行反测检查以确定布设无偏差，打定位桩，采用测量工具测量孔位与定位桩之间的距离h，该距离h应满足：25m﹤h﹤30m，平整场地，场地平整后依据定位桩到孔位的距离重新确定孔位，浇筑混凝土基础，安装钻井设备；

2）在孔位处挖圆形井，将导管下入圆形井内，圆形井与导管之间形成环形空间，该环形空间浇筑混凝土，在钻台前侧钻深孔，该深孔内置有在钻探过程中用于放置钻杆的钢管，在距离转盘1.5m处钻浅孔，该浅孔内置有在钻探过程中连接单根时用于放置单根的钢管，钻进时开启泥浆循环泵循环泥浆，第一次开钻，钻到表土层以下的基岩，起钻，下表层套管，表层套管与井壁形成的环形空间注水泥浆，水泥凝固期间表层套管的顶端安装套管头壳体；第二次开钻，从表层套管内用规格稍小的钻头往下钻进，起钻，下技术套管，技术套管与井壁形成的环形空间注水泥浆；第三次开钻，从技术套管内用更小的钻头往下钻进，钻穿油层且深度达到预定井深，下油层套管柱，油层套管柱顶端安装水泥头，水泥头内装有上胶塞和下胶塞，上胶塞为实心体，下胶塞上具有厚度方向贯穿下胶塞的通孔，通孔采用橡胶膜封堵，橡胶膜承受压力超过压力设定值时破裂，开启泥浆循环泵循环泥浆，调整泥浆性能直到循环泵压稳定为止，向油层套管柱中注入隔离液，隔离液注入结束后，在下胶塞上方注水泥浆，水泥浆推动下胶塞在油层套管柱内下移，注水泥浆结束后，在上胶塞上方注泥浆，泥浆推动上胶塞在油层套管柱内下移，下胶塞抵达阻流环，橡胶膜破裂，下胶塞上方的水泥浆通过通孔继续向下行进并通过油层套管柱底进入油层套管柱与井壁形成的环形空间，当上胶塞到达下胶塞时停止注泥浆；在水泥凝固期间安装井口，连接防喷器和防喷管线，检查套管头密封的耐压力，进行套管头与防喷器连接的密封试压，用聚能射孔弹将油层对应的油层套管、油层套管柱与井壁之间的水泥环以及部分油层射穿以沟通油层和油层套管内；

3）从下到上顺次试油，试完一层封闭一层，每层试油的过程为：在井口安装第一油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第二油嘴更换第一油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第三油嘴更换第二油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第四油嘴更换第三油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，采用第五油嘴更换第四油嘴，记录每日的产油量、每日的产气量、每日的产水量、含砂量以及井底压力，持续4日，第五油嘴直径、第一油嘴直径、第二油嘴直径、第三油嘴直径和第四油嘴直径顺次增大；将测压装置置于井内油层部位，关井4日后将测压装置从井中取至地表，记录测得的压力恢复和地层压力。

2.根据权利要求1所述的地质勘探的钻探方法，其特征在于，水泥浆中水的用量与水泥用量的比为12:25；水泥中各组分为3CaO·SiO₂、2CaO·SiO₂、3CaO·Al₂O₃、4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃和游离氧化钙，各组分在水泥中的质量分数顺次为：65%，16.8%，2%，16%和0.2%；水泥浆中掺入聚乙烯吡咯烷酮―乙烯基单体嵌段共聚物、聚α―丙烯酰胺基―α―甲基丙磺酸、钠羧甲基羟乙基纤维素、铁铬木质素磺酸盐、聚丙烯酰胺―聚乙烯吡咯烷酮―聚丙烯酰胺三嵌段共聚物、羧甲基纤维素以及磺化苯乙烯―马来酸酐共聚物；

聚乙烯吡咯烷酮―乙烯基单体嵌段共聚物的质量占水泥质量的0.12%，聚α―丙烯酰胺基―α―甲基丙磺酸的质量占水泥质量的0.37%，钠羧甲基羟乙基纤维素的质量占水泥质量的0.15%，铁铬木质素磺酸盐的质量占水泥质量的0.4%，聚丙烯酰胺―聚乙烯吡咯烷酮―聚丙烯酰胺三嵌段共聚物的质量占水泥质量的0.1%，羧甲基纤维素的质量占水泥质量的0.5%，磺化苯乙烯―马来酸酐共聚物的质量占水泥质量的0.62%；

上述水泥通过如下工艺制成：

将石灰石、粘土、铁矿石和萤石磨碎，然后在旋转干燥器中混合，接着进入筒式研磨机中研磨，筛选，进行干混搅拌，然后送入回转窑中在1560-1580℃温度下煅烧至部分熔化，迅速冷却，获得水泥，水泥中掺入CaSO₄·2H₂O并在粉碎机中粉碎，掺入CaSO₄·2H₂O的质量占水泥质量的2.3%；煅烧用煤需满足：灰分小于4%，发热量大于25110 KJ/kg；以质量分数计，石灰石中CaO含量为53%，粘土中SiO₂含量为68-70%，粘土中Al₂O₃含量为8-10%，铁矿石中Fe₂O₃含量为58-60%。

3.根据权利要求1所述的地质勘探的钻探方法，其特征在于，以重量份数计，隔离液中各组分为：聚丙烯酰胺0.15%、胍胶0.3%、海泡石3.2%、聚烷基磺酸酯1.8%、纤维素0.53%、重晶石12%、聚苯乙烯磺酸酯0.9%、硅粉8%、氯化钠0.3%，氯化钙0.23%，余量为水。

4.根据权利要求1所述的地质勘探的钻探方法，其特征在于，油层套管柱的下部结构从下而上顺次为引鞋、套管鞋、旋流短节、回压阀和扶正器，引鞋从上到下顺次分为螺纹连接段和引鞋本体，引鞋本体包括内侧壁和外侧壁，内侧壁和外侧壁均为凸凹结构的铝合金板体，沿周向，相邻两个凸部间为一凹部，相邻两个凹部间为一凸部，内侧壁和外侧壁之间形成夹层，夹层中设置两层以上的玻璃纤维网格布，这些玻璃纤维网格布在夹层厚度方向间隔设置，夹层中注硬质聚氨酯泡沫塑料原料且发泡熟化后粘结内侧壁和外侧壁，引鞋本体从上到下顺次分为直筒段和渐缩段，渐缩段上端大下端小，渐缩段的内侧壁面和外侧壁面均为去顶的半椭圆球面，渐缩段的内侧壁面的长轴和外侧壁面的长轴均与直筒段轴线的延长线重合，渐缩段上冲压出贯穿渐缩段壁的流体通道；

回压阀包括阀筒体、胶木球和球篮，阀筒体壁上内伸有内凸缘，内凸缘的上表面上间隔设置有环形凹槽，环形凹槽为多道，全部环形凹槽沿径向间隔设置，环形凹槽具有等腰梯形截面，环形凹槽的槽口径向宽度大于槽底径向宽度，对应地，阻流环的下表面上间隔设置有环形凸台，环形凸台为多道，全部环形凸台沿径向间隔设置，环形凸台具有等腰梯形截面，环形凸台的下端径向宽度小于上端径向宽度，阻流环坐落在内凸缘上，环形凸台与环形凹槽相配合，阻流环的外圆面上设有容纳有弹性挡圈的弹性挡圈容纳槽，对应地，阀筒体壁上设有弹性挡圈容纳槽，当弹性挡圈同时位于阻流环的弹性挡圈容纳槽和阀筒体壁的弹性挡圈容纳槽时实现阻流环与阀筒体的轴向限位，压紧螺母位于阻流环上方，压紧螺母具有外螺纹且与阀筒体螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的地质勘探的钻探方法，其特征在于，每立方米泥浆中各组分的质量为：膨润土80kg，重铬酸钾3kg，碳酸钠6kg，十二烷基苯磺酸三乙醇胺3.2 kg，磺化褐煤45kg，方铅矿粉2.5 kg，硫代烷烃琥珀酸的唑啉化合物5.6 kg，磺化栲胶13kg，氢氧化钾0.3kg，腐植酸钾0.25kg，磺化木质素磺甲基酚醛树脂缩合物38kg，低粘度羧甲基纤维素钠15kg，山梨醇酐单油酸酯5kg，聚氧乙烯硬脂酸酯-6 4.1 kg，氢氧化钠3.5kg，硫酸钡粉2.3kg，六偏磷酸钠0.2kg，余量为水；

其中，硫酸钡粉的物理参数如下：硫酸钡粉密度4.5g/cm³，其过0.074mm孔径筛筛余量小于3%，以钙计的水溶性碱土金属小于145mg/kg，加硫酸钙前和加硫酸钙后的粒度效应均小于105mPa·s。

6.一种油层套管柱，其特征在于：油层套管柱的下部结构从下而上顺次为引鞋、套管鞋、旋流短节、回压阀和扶正器，引鞋从上到下顺次分为螺纹连接段和引鞋本体，引鞋本体包括内侧壁和外侧壁，内侧壁和外侧壁均为凸凹结构的铝合金板体，沿周向，相邻两个凸部间为一凹部，相邻两个凹部间为一凸部，内侧壁和外侧壁之间形成夹层，夹层中设置两层以上的玻璃纤维网格布，这些玻璃纤维网格布在夹层厚度方向间隔设置，夹层中注硬质聚氨酯泡沫塑料原料且发泡熟化后粘结内侧壁和外侧壁，引鞋本体从上到下顺次分为直筒段和渐缩段，渐缩段上端大下端小，渐缩段的内侧壁面和外侧壁面均为去顶的半椭圆球面，渐缩段的内侧壁面的长轴和外侧壁面的长轴均与直筒段轴线的延长线重合，渐缩段上冲压出贯穿渐缩段壁的流体通道；

回压阀包括阀筒体、胶木球和球篮，阀筒体壁上内伸有内凸缘，内凸缘的上表面上间隔设置有环形凹槽，环形凹槽为多道，全部环形凹槽沿径向间隔设置，环形凹槽具有等腰梯形截面，环形凹槽的槽口径向宽度大于槽底径向宽度，对应地，阻流环的下表面上间隔设置有环形凸台，环形凸台为多道，全部环形凸台沿径向间隔设置，环形凸台具有等腰梯形截面，环形凸台的下端径向宽度小于上端径向宽度，阻流环坐落在内凸缘上，环形凸台与环形凹槽相配合，阻流环的外圆面上设有容纳有弹性挡圈的弹性挡圈容纳槽，对应地，阀筒体壁上设有弹性挡圈容纳槽，当弹性挡圈同时位于阻流环的弹性挡圈容纳槽和阀筒体壁的弹性挡圈容纳槽时实现阻流环与阀筒体的轴向限位，压紧螺母位于阻流环上方，压紧螺母具有外螺纹且与阀筒体螺纹连接。