可膨脹波紋管膨脹試驗(yàn)系統(tǒng)及工藝研究

郭強(qiáng)，張德龍，蘇輝，黃玉文，楊鵬，徐軍軍，蔣睿

(1.北京探礦工程研究所，北京 100083；2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

0 引言

在野外地質(zhì)勘探過程中，往往會(huì)遇到地層不穩(wěn)、井壁坍塌等復(fù)雜地層難題，這會(huì)導(dǎo)致鉆進(jìn)過程中孔下事故頻發(fā)，甚至無法鉆進(jìn)至目的層。可膨脹波紋管技術(shù)主要用于封隔復(fù)雜地層，處理井下事故，減少套管層次，修復(fù)破損套管，實(shí)現(xiàn)等井徑鉆井等方面，能夠有效地解決上述復(fù)雜地層問題[1]。波紋管在孔內(nèi)通過膨脹進(jìn)行堵漏，因此膨脹性直接影響施工結(jié)果。波紋管膨脹性能的優(yōu)劣需通過實(shí)際試驗(yàn)獲取,鑒于目前尚無相關(guān)試驗(yàn)系統(tǒng)，本文研制了波紋管膨脹試驗(yàn)系統(tǒng)用來進(jìn)行波紋管膨脹性能的測試分析。

1 波紋管膨脹系統(tǒng)工作原理

1.1 膨脹系統(tǒng)概述

可膨脹波紋管膨脹系統(tǒng)主要包括水力膨脹和機(jī)械膨脹兩部分。波紋管串組裝完成后，首先需要通過水力膨脹系統(tǒng)，將其膨脹至要求尺寸，接著運(yùn)用機(jī)械膨脹系統(tǒng)繼續(xù)膨脹波紋管，確保波紋管能貼緊井壁，鉆頭能順利通過波紋管內(nèi)徑，達(dá)到避免發(fā)生孔內(nèi)事故發(fā)生或處理孔內(nèi)事故的目的[2]。

1.2 膨脹系統(tǒng)試驗(yàn)工藝

為了模擬現(xiàn)場施工條件，確保波紋管在野外施工過程的質(zhì)量，本項(xiàng)目搭建了室內(nèi)波紋管串水力膨脹試驗(yàn)系統(tǒng)和室外波紋管串機(jī)械膨脹試驗(yàn)系統(tǒng)。水力膨脹試驗(yàn)過程中，采用高壓變頻注漿泵作為動(dòng)力輸出，最高輸出泵壓50 MPa。機(jī)械膨脹中設(shè)計(jì)鉆壓為5 kN，設(shè)計(jì)鉆進(jìn)速度不超過10 mm/s，采用圓鋼筒模擬井壁，該膨脹系統(tǒng)性能參數(shù)適用于直徑76 mm、133 mm等地質(zhì)勘探用小口徑規(guī)格的波紋管。……