Question

　超深孔钻探前沿技术

Answer 1

1）垂孔钻进

垂孔钻进钻孔倾斜是超深钻的普遍难题（表5.2）。维持钻孔的垂直是超深孔成败的关键。原苏联在科拉半岛钻了6个斜孔后，摸索出了一套控制超深孔孔斜的方法。有两个或三个涡轮马达并在一起的钻进系统是一种有效的垂孔钻进系统。用这种钻进系统可获得4000m孔深只偏斜1°的好效果。德国在垂孔钻进中采用了两种能自动测斜和纠斜的自动导向钻进系统和一种能进行随钻测量的孔底马达导向钻进系统。采用这一系统，德国的KTB主孔在1721.3m深处的顶角为0.7°。

表5.2　几个科学深孔和超深孔的孔斜情况

2）钻井泥浆

地学和工程方面对超深孔泥浆具有特殊要求：①在高温（300℃）下泥浆的主要性能能基本保持稳定；②不影响地球化学分析；③具良好的流变性能；④无固相或低固相；⑤要考虑泥浆在高温下的物理化学特性对孔壁造成的不稳定性；⑥润滑性能良好；⑦有利于控制钻具腐蚀和环境保护。德国在KTB钻进中所使用的Dehydril HT（一种纯人造矿物）水基泥浆系统能较好地满足上述要求，但其耐电解能力较差。

3）孔底马达驱动

孔底马达驱动是超深孔钻杆驱动的最佳方案。由于钻杆不旋转，因而减轻了钻杆磨损，改善了钻杆受力，从而允许采用强度低一些的轻合金钻杆，并有利于钻孔稳定和便于电缆进行随钻测量。螺杆马达能耐150℃左右（相当于孔深4.5km）温度。涡轮马达能承受更高的温度。原苏联已将涡轮马达用于210℃环境。美国使用涡轮马达的最高温度环境为316℃。

4）超长钻杆

超深孔钻进对钻杆有特殊的要求。目前超深孔钻杆主要采用高强度的合金钢材。如KTB主孔采用U—170（36CrNiMo-170）高强度低合金钢。原苏联在科拉SG-3钻进中采用铝镁钛系轻质高强度钻杆（张伟，1993）。