新型单水口PDC钻头在铀矿地质钻探中的适用性研究

北方地区铀矿地质钻探施工地层大多为砂泥岩,在钻进过程中,冲洗液固相含量较高、孔底净化困难,严重降低钻探施工进尺效率以及成孔质量。为了提高铀矿地质钻探的效率,改善孔底净化条件,设计和研制一种新型3翼单水口PDC(Polycrystalline Diamond Compac,聚晶金刚石复合片)钻头,通过数值模拟验证该钻头在结构与材料方面的可靠性;通过流体场模拟验证该钻头水路结构设计的合理性;通过现场4个钻孔试验,并与传统4翼多水口PDC钻头钻探指标进行对比,验证该钻头在实钻中能够更快在泥岩地层钻进,提高机械钻速约20%,且能预防较为严重的烧钻事故。新型3翼单水口PDC钻头在铀矿地质钻探中具有较强的适用性和推广应用价值。

铀矿地质钻探移动式泥浆净化设备设计

环保要求和泥浆性能维护在地质勘探中的重要性日渐突显,使得铀矿钻探建设对泥浆清洁处理的标准变得更为严格。基于铀矿钻探工作单孔施工周期较短、机台搬家频次较高以及泥浆处理量较小的特点,研制了一种适用于砂岩型铀矿钻探的移动式泥浆净化设备。该设备采用模块化集成设计,主要由泥浆收集系统、除砂系统、自动化控制系统等组成,整合泥浆收集、净化、排放等多项传统泥浆处理设备设施及工艺,并可实现拖拽行走,在机台短途搬迁时能有效节约人力、物力。现场试验证明,该设备在砂岩型铀矿钻探过程中实现了优良的环保效果和经济效益,达成了一次配浆多孔使用和泥浆零排放的目标,并提高了钻孔质量。

连山关地区铀矿地质钻探技术优化

由于连山关地区存在着地层复杂、岩石胶结松散、水敏性强等诸多不利因素,钻探施工中存在钻孔漏失、掉块卡钻以及坍塌埋钻等问题,导致钻孔报废,降低了铀矿地质钻探施工的经济效益。为了解决以上问题,以ZK93-1孔钻为对象,针对铀矿地质地层特性以及常用设备、泥浆等存在的不利因素,对钻孔设备进行优化,选用CSD-1800A型全液压动力头钻机、HQ绳索取心钻具,并配备镦粗钻杆的NQ绳索取心钻具,提高了钻进效率及安全性,也降低了劳动强度;选用成膜防塌无固相冲洗液,有效降低钻孔偏斜,保证了岩矿心采取率,降低了施工成本,为类似地质条件地区的钻探工作提供参考依据。

铀矿地质钻探钻孔事故安全高效处理技术应用

随着地浸砂岩型铀矿钻孔深度不断增加,钻遇地层愈加复杂,埋钻、烧钻、卡钻等孔内事故发生机率不断增高,常规方法处理事故时往往难以奏效。针对上述问题,提出一种安全高效的钻孔事故处理技术。利用钻具与钻孔间环空间隙,使口径介于事故钻具与钻孔孔径之间的事故处理钻具能够充分清理泥砂、岩屑、烧结体等事故层段,保证钻孔环空通畅;同时设计出一套适用于地浸砂岩铀矿钻探的套铣工具。经现场实际应用,方法能够有效提高事故处理效率和成功率,降低事故处理的安全风险,具备推广应用条件。

特高多层胎体孕镶金刚石钻头设计与数值模拟

针对金刚石钻头寿命受限于钻头胎体高度的问题,提出了一种新型多层特高胎体孕镶金刚石钻头的设计方案。钻头设计中,引入了偏心交错切削齿、交替式水口以及挡水片结构,保证了多层特高胎体钻头的冷却及有效钻进。通过强度及水力流场模拟,校核了钻头强度,验证了水路结构的合理性,并进一步实现了钻头成品加工制造。该钻头打破钻头胎体高度的限制,为大幅提高钻头寿命提供了新的思路。

陶瓷空心微球对孕镶金刚石钻头胎体性能的影响研究

针对深井钻进中,钻头受高温环境影响,钻头胎体性能显著下降的技术难题,研究了空心球种类、空心球目数、空心球添加量等对热压烧结金刚石钻头胎体常温及高温力学性能的影响。结果表明:在胎体基体内添加空心球,宜添加3540目数的钇稳定的氧化锆空心球;当钇稳定的氧化锆空心球的添加量为10%时,胎体的综合性能达到最佳,冲击韧性和抗弯强度也达到最大值,分别为3 J/cm^2和903.75 MPa。添加适量空心球的胎体复合材料,由于球形孔隙结构的存在,使得胎体表面粗糙度得到增强,提高了金刚石钻头的胎体出刃性能、高温下的力学性能。

地质钻探过程中堵漏技术分析

对于裂缝性地层而言,地层漏失现象普遍,严重威胁钻井安全及钻井进度.通过对裂缝性地层漏失机理、类型、影响因素以及漏失位置确定、堵漏技术分析,明确裂缝性地层漏失机理、常用堵漏技术.结果表明:裂缝性地层漏失需要满足3个条件,漏失受到距井眼中心位置、压差、流性指数n、粘度因素的影响,压差越大、流性指数越小、粘度越小,地层漏失越严重.通过测井技术可以有效识别漏失位置,不同堵漏技术具有其适用性,应当根据地质、钻井工况优选堵漏技术.最终通过井堵漏情况的实钻情况分析,建立了一套适合裂缝性地层的堵漏技术.