我国爆破技术下石油勘探论文

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1.双壁空气反循环钻井技术

双壁空气反循环钻井技术在石油的勘探中应用最为广泛，双壁空气反循环钻井工艺的主要理论是通过采用双壁钻具，把压缩的空气经过钻杆环隙使之到达孔底，由内管的通道可以把碎屑吹到地表，然后达到成孔。当钻孔到达相应预设的深度后，同时经过钻杆的内管将炸药送到孔底，随后取出钻杆。空气反循环钻井技术的反循环特殊性，在钻井的实施中，使钻孔孔壁与钻杆间没有岩屑上返，因此在一些复杂的地层中，就没有突发停钻以及加接钻杆造成相应埋钻的事故。这些特性解决了由于地层坍塌无法施工深孔和放置炸药的问题。这种新的技术工艺取得了很大的突破，空气反循环钻井技术的研究呈现为一种新的施工方法，对其研究研发提出相应的要求和目的：开发施工的效率要高，石油钻井的成孔要快，并且还要能处理普通钻井方法在复杂地层无法成深孔以及难放置炸药的相应问题。当前，双管空气反循环钻井成孔施工技术在沙漠，滩海地层中石油物探爆破孔有很高的钻井效能，不仅可以钻出更深的钻孔，其深度可以达到40m。较之前正循环钻井成孔的方法，可以更深层地处理沙漠地层和小口径等复杂地层进行钻井成孔的问题，在深度及钻井效率上取得更大的进步。这种新的工艺技术不仅满足了钻井成孔的深度要求，也可以完成之前普通钻井方法不能解决钻井深孔和放置炸药的难题，从而达到采集的数据更为精准，也能减少很多因钻孔和炸药问题产生的相应费用。当前我国西部大开发，诸如西气东输，国家石油战略储备的相应制度完善和相关大型油气勘探工程的开展，石油物探爆破的技术要求更高，相关复杂地层和地址数据资料的准确性更高。双管空气反循环钻井成孔技术可以相应的处理好这些问题，在发展战略中具有更大的前景优势，从而发挥出更大的作用。

2.不耦合装药爆破技术

国内外，勘探石油的方法主要应用爆破地震的相应手段，探勘主要地震效应在岩石介质中的应用问题。爆破地震其影响因素主要有：爆破方式、地质条件，采用炸药等；耦合装药和不耦合装药是应用在炮孔装药中的主要两种，一般来说，耦合装药是指药包与炮眼孔壁接触，不留间隙的装药方式。不耦合装药是指药包表面与炮眼孔壁之间保留一定间隙的装药方式，间隙通常是空气，当然也能采用沙土、石粉或水等。由于采用介质的不同，可以形成多种不耦合的形式，空气不耦合装药和水不耦合装药较为常用。不耦合装药爆破过程中，爆轰波和产生的气体产物经过药卷和炮孔空隙中的介质作用于炮孔孔壁，由于不耦合介质的不同，其相应的性能也不同，传递的爆炸的能量和相应的方式就会不一样，复杂程度也不一样，造成穿透孔壁岩石压力就大不相同了。

3.水不耦合装药与空气不耦合装药对比

空气不耦合装药指通过炸药爆炸，形成爆轰后，产生的气体在炮孔中膨胀，进而对径向间隙里面的空气压缩，形成冲击波，冲击波撞击孔壁。由于空气的可压缩性非常大，对爆生气体膨胀的阻尼作用基本可以不用考虑。设想爆炸产生的气体膨胀胀满炮孔，在这个膨胀过程中，密度减小体积会加大，它的音速也相应降低，从而导致它的波阻抗产生变化。在进行水不耦合炸药爆破时，由于受到爆轰波以及爆炸产生的气体的冲击影响，从而在水介质中形成冲击波，形成的冲击波传播过程中，遇到孔壁会进行反射和投射，对孔壁有一定的压力。较之空气不耦合装药，由于水具有的不可压缩性、较高密度和很大的流动粘度，会导致在水中爆轰的产物进行膨胀的速度慢，传到岩石时，爆破具有更多的能量，能量分布的更加均匀，损失最小；在水中，爆轰波能够有更高的作用强度和更长的作用时间；水不耦合装药不仅能较好的对空气冲击波、爆破飞石、震动，有毒气体产生进行控制，也能对爆破的粉尘有一定的减少作用。其次，较之耦合炸药，水不耦合装药可以更大程度减小对孔壁岩面的初始冲击压力。较之空气重爆炸，有很大相似之处，在水中产生的面波径向传播，通过孔壁透射和反射的作用可以在水中形成一个向心冲击波，这样在炮孔内进行多次，可以使水中的压力幅值到达一个平衡。当炮孔孔壁的初始冲击压力p一定时，水不耦合装药的耦合系数要大的多，又因炮孔直径相同，到达的初始冲击压力时，水不耦合装药系数需要的直径会小很多，因此更能体现水相对空气能具备更好的传能作用；当进行轴向装药，不耦合系数相同时，水不耦合系数和空气不耦合系数进行比较，进行爆破时对孔壁产生的初始压力要大，水不耦合产生孔壁压力随不耦合系数的变化的规律影响要小；故进行水压炮孔爆破更有效的减少炸药量，减少产生的噪声、震动以及粉尘的危害，与此同时，在水介质中，爆炸能量会有更高的利用率，其应力强度会更高，作用更加均匀，时间更长。通过上面的研究分析表明：不管在水不耦合装药，还是在空气不耦合装药中，都显示伴随装药不耦合系数的不断增加，对孔壁产生的初始压力会降低，并空气不耦合装药时，对孔壁的产生的压力速度降低的更加迅速，这同时也说明，水不耦合装药能更加有效的提升爆炸能量的利用，对岩石的破坏作用更显著。

4.结论

通过对不耦合装药技术和双壁空气反循环钻井工艺应用于石油勘探中，能够得到以下结论。1）在进行钻井时，双壁空气反循环钻井技术具备更好的时间利用率，较之前的正循环和吹沙筒钻井成孔工艺，能更好的处理沙漠地层以及小口径复杂地层钻井成孔的相关技术问题。2）依据以空气和水2种不同的介质不耦合装药的特点，和它们在实际爆破过程中过的具体实施，较之空气不耦合装药爆破，水不耦合装药能更加有效的提升爆炸能量的利用，对岩石的破坏作用更显著。对炮孔的利用率更高，对炸药的消耗更小，故采用水不耦合爆破能产生更好的理想爆破效果。具有一定的推广价值。

作者：曾晶 卜杉杉 单位：中北大学化工与环境学院