目錄
第1章緒論1
1.1鉆探技術(shù)1
1.1.1超長(zhǎng)定向孔鉆進(jìn)技術(shù)1
1.1.2軌跡控制技術(shù)1
1.1.3繩索取心技術(shù)2
1.1.4綜合測(cè)試技術(shù)2
1.2地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展歷程2
1.3國(guó)內(nèi)外定向鉆探技術(shù)現(xiàn)狀3
1.3.1非開(kāi)挖鋪設(shè)管線領(lǐng)域的應(yīng)用4
1.3.2油氣鉆井領(lǐng)域的應(yīng)用4
1.3.3礦產(chǎn)勘探領(lǐng)域的應(yīng)用5
1.3.4工程勘察領(lǐng)域的應(yīng)用6
1.4工程勘察定向鉆探技術(shù)問(wèn)題8
1.4.1超長(zhǎng)定向孔鉆進(jìn)技術(shù)8
1.4.2軌跡控制技術(shù)8
1.4.3繩索取心技術(shù)8
1.4.4隨鉆測(cè)試技術(shù)9
1.4.5綜合測(cè)井技術(shù)9
第2章工程勘察地質(zhì)環(huán)境10
2.1重大工程建設(shè)概況10
2.2西部重大工程地質(zhì)環(huán)境10
2.2.1地形地貌10
2.2.2區(qū)域地質(zhì)背景12
2.2.3工程巖組類(lèi)型及分布14
2.2.4水文地質(zhì)條件16
2.3深部工程地質(zhì)環(huán)境特征18
2.3.1高地應(yīng)力18
2.3.2高地溫23
2.3.3高水壓24
2.4工程鉆探工作難點(diǎn)與挑戰(zhàn)25
2.4.1地質(zhì)勘察工作特點(diǎn)與難點(diǎn)25
2.4.2地質(zhì)勘察工作挑戰(zhàn)27
第3章定向鉆進(jìn)與曲線連續(xù)取心技術(shù)29
3.1定向鉆進(jìn)破巖機(jī)理29
3.1.1鉆齒侵入破巖力學(xué)特性分析29
3.1.2取心鉆頭破巖特性分析30
3.1.3鉆頭簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)模型及求解32
3.1.4復(fù)合沖擊破巖模型及破巖機(jī)制研究35
3.1.5復(fù)合沖擊破巖效果分析46
3.2定向鉆孔隨鉆軌跡控制50
3.2.1鉆孔軌跡防斜技術(shù)50
3.2.2鉆孔軌跡測(cè)量技術(shù)52
3.2.3有纜隨鉆定向技術(shù)53
3.2.4水平繩索隨鉆定向技術(shù)57
3.2.5無(wú)纜隨鉆定向技術(shù)60
3.3大曲率鉆進(jìn)連續(xù)取心技術(shù)63
3.3.1高強(qiáng)度繩索取心鉆桿63
3.3.2柔性導(dǎo)向取心鉆具65
3.3.3繩索取心鉆進(jìn)工藝66
3.3.4定向強(qiáng)造斜與繩索取心同步技術(shù)70
3.4薄壁空心螺桿馬達(dá)取心鉆具研發(fā)71
3.4.1空心螺桿馬達(dá)取心鉆具71
3.4.2中空螺桿鉆具特性分析及方法設(shè)計(jì)72
3.4.3等壁厚螺桿鉆具及轉(zhuǎn)子線型優(yōu)化技術(shù)73
3.4.4強(qiáng)造斜定向滑塊伸縮定向系統(tǒng)75
第4章高能環(huán)境復(fù)雜地層成孔工藝77
4.1高地應(yīng)力鉆探成孔工藝77
4.1.1雙級(jí)單動(dòng)繩索取心鉆具研制77
4.1.2復(fù)雜地層同步跟管技術(shù)78
4.2強(qiáng)涌水地層鉆進(jìn)綜合處置及監(jiān)測(cè)技術(shù)80
4.3超硬巖體快速鉆進(jìn)工藝82
4.3.1復(fù)合基孕鑲金剛石鉆頭82
4.3.2打滑地層液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)86
4.4護(hù)壁堵漏特種材料研發(fā)89
4.4.1環(huán)保型防塌沖洗液體系89
4.4.2深孔納米復(fù)合水泥基護(hù)壁堵漏材料95
4.4.3凝膠堵漏材料101
4.4.4微生物護(hù)壁技術(shù)106
第5章隨鉆地質(zhì)信息智能感知與綜合測(cè)井技術(shù)109
5.1基于聲振特征信號(hào)的巖性智能識(shí)別109
5.1.1基于聲音與振動(dòng)特征的巖性智能實(shí)時(shí)識(shí)別試驗(yàn)109
5.1.2聲振信號(hào)的特征分析110
5.1.3基于深度學(xué)習(xí)的巖性識(shí)別模型研究114
5.1.4集成學(xué)習(xí)下的巖性智能識(shí)別及性能評(píng)估117
5.2巖體隨鉆響應(yīng)特征119
5.2.1內(nèi)聚力模型細(xì)觀參數(shù)標(biāo)定方法119
5.2.2內(nèi)聚力模型119
5.2.3單軸壓縮模型建模思想125
5.2.4CZM-FEM參數(shù)標(biāo)定126
5.3巖體可鉆性評(píng)價(jià)方法133
5.3.1單齒破巖鉆進(jìn)響應(yīng)變化規(guī)律研究133
5.3.2單鉆齒破巖鉆進(jìn)響應(yīng)影響規(guī)律研究138
5.4深孔綜合測(cè)井技術(shù)157
5.4.1綜合測(cè)井儀器研發(fā)157
5.4.2測(cè)井儀器推送技術(shù)163
第6章定向取心鉆機(jī)研發(fā)167
6.1總體方案的設(shè)計(jì)研究167
6.2鉆塔升降平臺(tái)設(shè)計(jì)169
6.3變幅機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)170
6.4動(dòng)力頭設(shè)計(jì)171
6.5液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)172
6.6鉆機(jī)應(yīng)用及效果175
6.6.1鉆機(jī)操作方法175
6.6.2鉆機(jī)使用情況176
第7章工程應(yīng)用案例179
7.1定向鉆進(jìn)隨鉆軌跡控制應(yīng)用案例179
7.1.1項(xiàng)目概況179
7.1.2隨鉆定向糾斜設(shè)計(jì)180
7.1.3隨鉆定向糾斜過(guò)程180
7.1.4隨鉆定向糾斜效果181
7.2大曲率鉆進(jìn)連續(xù)取心應(yīng)用案例181
7.2.1項(xiàng)目概況181
7.2.2大角度定向孔設(shè)計(jì)181
7.2.3定向鉆進(jìn)與孔內(nèi)測(cè)試182
7.2.4大角度定向孔應(yīng)用效果184
7.3強(qiáng)涌水鉆孔鉆進(jìn)應(yīng)用案例185
7.3.1項(xiàng)目概況185
7.3.2鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)185
7.3.3取心鉆進(jìn)施工186
7.3.4應(yīng)用效果189
7.4超硬地層鉆進(jìn)應(yīng)用案例192
7.4.1項(xiàng)目概況192
7.4.2金剛石鉆頭選擇192
7.4.3鉆進(jìn)工藝選擇192
7.4.4應(yīng)用效果193
7.5高地應(yīng)力地層鉆進(jìn)應(yīng)用案例194
7.5.1項(xiàng)目概況194
7.5.2設(shè)備及機(jī)具選擇194
7.5.3鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)195
7.5.4鉆進(jìn)工藝196
7.5.5應(yīng)用效果196
7.6垮塌漏失地層護(hù)壁堵漏應(yīng)用案例197
7.6.1項(xiàng)目概況197
7.6.2工藝需求及配方設(shè)計(jì)197
7.6.3注水泥護(hù)壁施工及應(yīng)用效果199
第8章結(jié)論與展望201
參考文獻(xiàn)206