目錄
第1章緒論1
1.1鉆探技術(shù)1
1.1.1超長定向孔鉆進技術(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綜合測試技術(shù)2
1.2地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展歷程2
1.3國內(nèi)外定向鉆探技術(shù)現(xiàn)狀3
1.3.1非開挖鋪設(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)問題8
1.4.1超長定向孔鉆進技術(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隨鉆測試技術(shù)9
1.4.5綜合測井技術(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工程鉆探工作難點與挑戰(zhàn)25
2.4.1地質(zhì)勘察工作特點與難點25
2.4.2地質(zhì)勘察工作挑戰(zhàn)27
第3章定向鉆進與曲線連續(xù)取心技術(shù)29
3.1定向鉆進破巖機理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鉆頭簡化運動模型及求解32
3.1.4復(fù)合沖擊破巖模型及破巖機制研究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無纜隨鉆定向技術(shù)60
3.3大曲率鉆進連續(xù)取心技術(shù)63
3.3.1高強度繩索取心鉆桿63
3.3.2柔性導(dǎo)向取心鉆具65
3.3.3繩索取心鉆進工藝66
3.3.4定向強造斜與繩索取心同步技術(shù)70
3.4薄壁空心螺桿馬達取心鉆具研發(fā)71
3.4.1空心螺桿馬達取心鉆具71
3.4.2中空螺桿鉆具特性分析及方法設(shè)計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雙級單動繩索取心鉆具研制77
4.1.2復(fù)雜地層同步跟管技術(shù)78
4.2強涌水地層鉆進綜合處置及監(jiān)測技術(shù)80
4.3超硬巖體快速鉆進工藝82
4.3.1復(fù)合基孕鑲金剛石鉆頭82
4.3.2打滑地層液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)86
4.4護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)合水泥基護壁堵漏材料95
4.4.3凝膠堵漏材料101
4.4.4微生物護壁技術(shù)106
第5章隨鉆地質(zhì)信息智能感知與綜合測井技術(shù)109
5.1基于聲振特征信號的巖性智能識別109
5.1.1基于聲音與振動特征的巖性智能實時識別試驗109
5.1.2聲振信號的特征分析110
5.1.3基于深度學(xué)習(xí)的巖性識別模型研究114
5.1.4集成學(xué)習(xí)下的巖性智能識別及性能評估117
5.2巖體隨鉆響應(yīng)特征119
5.2.1內(nèi)聚力模型細觀參數(shù)標定方法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)標定126
5.3巖體可鉆性評價方法133
5.3.1單齒破巖鉆進響應(yīng)變化規(guī)律研究133
5.3.2單鉆齒破巖鉆進響應(yīng)影響規(guī)律研究138
5.4深孔綜合測井技術(shù)157
5.4.1綜合測井儀器研發(fā)157
5.4.2測井儀器推送技術(shù)163
第6章定向取心鉆機研發(fā)167
6.1總體方案的設(shè)計研究167
6.2鉆塔升降平臺設(shè)計169
6.3變幅機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計170
6.4動力頭設(shè)計171
6.5液壓系統(tǒng)設(shè)計172
6.6鉆機應(yīng)用及效果175
6.6.1鉆機操作方法175
6.6.2鉆機使用情況176
第7章工程應(yīng)用案例179
7.1定向鉆進隨鉆軌跡控制應(yīng)用案例179
7.1.1項目概況179
7.1.2隨鉆定向糾斜設(shè)計180
7.1.3隨鉆定向糾斜過程180
7.1.4隨鉆定向糾斜效果181
7.2大曲率鉆進連續(xù)取心應(yīng)用案例181
7.2.1項目概況181
7.2.2大角度定向孔設(shè)計181
7.2.3定向鉆進與孔內(nèi)測試182
7.2.4大角度定向孔應(yīng)用效果184
7.3強涌水鉆孔鉆進應(yīng)用案例185
7.3.1項目概況185
7.3.2鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計185
7.3.3取心鉆進施工186
7.3.4應(yīng)用效果189
7.4超硬地層鉆進應(yīng)用案例192
7.4.1項目概況192
7.4.2金剛石鉆頭選擇192
7.4.3鉆進工藝選擇192
7.4.4應(yīng)用效果193
7.5高地應(yīng)力地層鉆進應(yīng)用案例194
7.5.1項目概況194
7.5.2設(shè)備及機具選擇194
7.5.3鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計195
7.5.4鉆進工藝196
7.5.5應(yīng)用效果196
7.6垮塌漏失地層護壁堵漏應(yīng)用案例197
7.6.1項目概況197
7.6.2工藝需求及配方設(shè)計197
7.6.3注水泥護壁施工及應(yīng)用效果199
第8章結(jié)論與展望201
參考文獻206