近距離中深井施工中防碰問題探討

【摘 要】本文明確了現(xiàn)階段我國近距離深井防碰方法存在的問題，并且具體提供了兩種可行性較強(qiáng)的防碰方法。近距離深井施工防碰的基礎(chǔ)保證是深井施工的工作人員能夠安全鉆井，遵守一系列鉆井要求。提供三種可行性較強(qiáng)的近距離深井防碰措施：電磁波信號(hào)防碰、射線信號(hào)防碰、聲波信號(hào)防碰。

【關(guān)鍵詞】近距離深井施工；防碰

前言：隨著現(xiàn)階段勘探需求的不斷加大，井下作業(yè)也越來越多。雖然勘探技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，但是井眼交碰現(xiàn)象還是時(shí)有發(fā)生，為深井施工帶來了極大的困擾。近距離深井在施工過程中即受到近距離上方采空區(qū)的影響又受到相鄰工作面采動(dòng)的影響，因此施工壓力較大，因此近距離深井施工中的井眼交碰問題使近距離深井施工作業(yè)更加困難。本文在分析現(xiàn)有近距離深井防控技術(shù)弊端的基礎(chǔ)上致力于提供具體兩種措施：安全鉆進(jìn)和主動(dòng)防碰，用以解決近距離中深井施工中的防碰問題。

一、現(xiàn)有的近距離深井防碰方法尋在問題綜述

現(xiàn)階段近距離防碰的測(cè)量方法主要有：井眼軌跡測(cè)量數(shù)據(jù)、井眼軌跡擬合法、鄰井軌跡描述、防碰掃描算法。這四種防碰方法雖然應(yīng)用廣泛可行性較高，但也存在著一定的問題與缺陷。具體最嚴(yán)峻的問題表現(xiàn)在決定井眼防碰技術(shù)準(zhǔn)確性的幾種測(cè)量方法在測(cè)量結(jié)果的顯示上均存在著一定的誤差，這些誤差的共同作用會(huì)導(dǎo)致了防碰掃描結(jié)果的不確定性，最終會(huì)出現(xiàn)使得原本顯示不能相碰的兩井發(fā)生相碰，后果不堪設(shè)想。

導(dǎo)致上文中防碰問題出現(xiàn)的最根本原因在于上文中提到的四種防碰方法均是建立在一數(shù)學(xué)計(jì)算為前提的基礎(chǔ)之上的，而事實(shí)上，近距離深井防碰的具體措施完全可以脫離數(shù)學(xué)計(jì)算的限制變的更精準(zhǔn)無誤。

二、采取安全鉆進(jìn)的措施

鉆進(jìn)在深井作業(yè)中的重要組成部分，解決近距離深井中施工防碰問題的最基礎(chǔ)的措施就是采取安全鉆進(jìn)措施。本部分將從五個(gè)方面闡明在近距離深井作業(yè)中該如何安全鉆進(jìn)。

首先安全鉆進(jìn)要求施工人員要優(yōu)化剖面設(shè)計(jì)，并且采用合理的鉆具組合，基于這兩者才能使井眼的軌跡平滑，有利于進(jìn)入并且能夠保證井眼與井眼之間的安全距離。其次，安全鉆進(jìn)要求施工人員能夠在鉆進(jìn)的過程中采取復(fù)合式的鉆進(jìn)方式并且勤劃井眼，并且根據(jù)長度和摩擦力有依據(jù)確定下鉆的快慢和程度。同時(shí)安全鉆進(jìn)還求保證井眼縮小直徑時(shí)候的鉆具不靜止，鉆井液能夠一直循環(huán)以達(dá)到在鉆進(jìn)的過程中通過鉆井液性能發(fā)生變化使井下作業(yè)的地層滲透性增強(qiáng)的目的。另外安全鉆井的另一個(gè)要求時(shí)要求井下工作人員能夠在下井工作之前就做好安全準(zhǔn)備工作，通過MWD等監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行井眼軌跡的隨時(shí)跟蹤，并且要及時(shí)調(diào)整鉆具組合，及時(shí)更換井眼軌跡。安全鉆進(jìn)的最后以方面注意事項(xiàng)是要求井下工作人員在鉆進(jìn)過程中根據(jù)要根據(jù)精要環(huán)境的特點(diǎn)有選擇的不斷更換鉆頭，用以防止發(fā)生掉牙輪事故。

以上就是安全鉆井要注意的五個(gè)方面，井下工作人員在鉆井過程中做到這幾點(diǎn)注意是避免碰眼的基礎(chǔ)要求。

三、采取主動(dòng)防碰措施進(jìn)行近距離深井防碰

主動(dòng)防碰措施是一項(xiàng)很有技術(shù)性要求的防碰手段，具體是指通過鉆進(jìn)井或者是對(duì)目標(biāo)井發(fā)射信號(hào)，再在具體的位置（可以是同一口井也可以是另一口井）進(jìn)行接收信號(hào)來判斷兩個(gè)井之間的相對(duì)距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近來確定防碰措施。深井中的環(huán)境限制性很強(qiáng)，因此在深井中可作為信號(hào)媒介的有電磁場(chǎng)、射線以及聲波，本部分將具體明確這三種信號(hào)的應(yīng)用方式以及優(yōu)缺點(diǎn)所在。

利用電磁波信號(hào)進(jìn)行近距離深井防控（原理圖如圖一所示）的具體過程為：在鉆頭上部安裝電磁波信號(hào)探測(cè)器，對(duì)鄰近的深井進(jìn)行井套管井的磁化磁場(chǎng)，用以達(dá)到判斷兩個(gè)深井之間的具體相距距離的目的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于：將探測(cè)器安裝在鉆具上，因此在探測(cè)的過程中不存在被屏蔽的現(xiàn)象，因此能有效的探測(cè)出多個(gè)相鄰位置的近距離深井。而這種探測(cè)方法的局限性在于：地磁場(chǎng)作用下套管井磁化磁場(chǎng)的作用范圍有限，當(dāng)探測(cè)到這種磁場(chǎng)時(shí)，井間的距離已經(jīng)很小，這時(shí)候采取措施難度較大。

利用射線進(jìn)行近距離的深井防碰（原理圖如圖二所示）的工作原理與醫(yī)生為病人做CT有異曲同工之妙，具體操作過程為：在鉆具上安裝射線發(fā)聲裝置然后通過對(duì)地層的檢測(cè)進(jìn)行防控施工。利用射線進(jìn)行深井防碰對(duì)射線的選擇要求較為嚴(yán)苛，無論時(shí)候長波射線還是高頻無線電波都不是最佳選擇，前者由于頻率低而導(dǎo)致分辨率低后者無法有效的穿透地層，因此利用射線進(jìn)行近距離深井防碰控制時(shí)中微子通信成為了最佳選擇。利用射線進(jìn)行近距離深井防控的優(yōu)點(diǎn)在于：檢測(cè)結(jié)果較為精確，操作過程相對(duì)簡單；缺點(diǎn)在于：射線的選擇較為嚴(yán)苛，操作過程較為復(fù)雜。

利用聲波進(jìn)行近距離深井防碰（原理圖如圖三所示）的工作原理為通過對(duì)三個(gè)或三個(gè)以上水聲傳感器的放置來檢測(cè)震動(dòng)能量，然后根據(jù)能量的變化特征來

分析判斷鉆頭到成井的實(shí)際距離的變化趨勢(shì)。在聲波檢測(cè)中，雖然測(cè)量點(diǎn)是隨著新井鉆進(jìn)深淺而變深或者變淺，但傳感器的相對(duì)距離是一直不變的。這樣的特征使得我們可以通過震動(dòng)能量的變化準(zhǔn)確計(jì)算出鉆頭與成井距離的變化，在距離小于固定值時(shí)，聲波會(huì)加以提示，最終防止深井事故的發(fā)生。利用聲波進(jìn)行近距離深井防碰的優(yōu)點(diǎn)在于有效利用了鉆頭震動(dòng)的能量，方法更簡單并且可行性高。但是這種防碰方法的缺點(diǎn)也較為明顯，具體為：井下聲源的多元化干擾了防碰的準(zhǔn)確性，地層性質(zhì)的不固定性影響了監(jiān)測(cè)效果。

圖一

圖二

圖三

以上三種近距離深井防碰措施是可行性較強(qiáng)的主動(dòng)防碰措施，是筆者對(duì)近距離深井防碰方式的設(shè)想，但是可行性較強(qiáng)，希望能夠在日后被井下作業(yè)工作者采用并完善。

隨著現(xiàn)階段我國近距離深井井下作業(yè)的不斷增多，近距離深井防碰工作成為了越來越困擾井下作業(yè)工作者的難題。傳統(tǒng)的防碰措施由于誤差的共同作用會(huì)導(dǎo)致防碰掃描結(jié)果的不確定，最終出現(xiàn)使得原本顯示不能相碰的兩井發(fā)生相碰的后果。筆者建議在近距離深井工作的過程中采取安全鉆井和以電磁場(chǎng)、射線和聲波作為信號(hào)媒介進(jìn)行主動(dòng)防碰。

結(jié)束語：

本文致力于明確原有近距離深井防碰措施中存在的弊端并提供全新的防碰措施。希望能夠有更多的近距離深井工作者接觸到本文了解本文，并將本文中提到的防碰措施應(yīng)用到近距離深井工作中，最終達(dá)到安全防碰的目的。

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