直连绳索取心钻杆分区热处理技术研究

为了提高绳索取心钻杆的性能,对直连绳索取心钻杆的受力情况、结构特点以及传统处理工艺进行分析,提出了分区热处理的工艺。通过对两端进行热加工处理,使钻杆中间管体区域和两端热处理螺纹区域性能出现差异,提高两端综合强度的同时改善螺纹部分的受力状态,可使钻杆柱既具有高强度又兼具柔性,大幅提高钻杆机械性能以及耐磨性。其中调质硬度HRC33~38能在保证管体延伸率与正火、回火基本一致的情况下,强度提高37.7%,硬度提高40%,抗冲击性提高46.7%。调质硬度HRC38~42时,材料的耐磨性提高9.1%。更适合全液压钻机施工及深孔钻进,为钻探施工提供了钻机、钻杆配套性的优选方案。

粉煤地层绳索取心钻进孔壁坍塌分析及处理

在甘肃省景泰县郭家台煤炭资源详查ZK30-1孔施工中,因强行提“水钻”造成了长孔段孔壁严重坍塌事故。分析认为坍塌地层粉煤层位多、累计厚度大,围岩结构松散、破碎是造成孔壁坍塌的地质因素;冲洗液性能与地层岩性不适应是主要技术因素。通过引入低粘强抑制冲洗液,扫孔过程中轻压慢转、小泵量循环,成功处理了孔壁坍塌,顺利终孔。煤田钻探施工对冲洗液性能要求严格,用绳索取心钻探粉煤对冲洗液性能要求更为苛刻,在冲洗液配制和钻进过程中尤其需要加强对其性能变化的监控。

绳索取心钻进钻杆防垢除垢系统的研究

本文针对金刚石绳索取心钻进过程中钻杆内壁结垢影响岩心顺利打捞的问题,在借鉴国内外研究成果的基础上,系统梳理了影响钻杆内壁结垢的主要因素,编制了可以方便、快捷地计算结垢指数I和临界通径D_(c)的计算程序系统,系统可根据计算结果提出相应的防垢除垢措施。在工程中进行了现场应用,为现场钻探工程师进行防垢除垢、确保钻探安全高效进行提供了有益的科学指导。

海洋自适应伸缩绳索取心钻探工艺研究及应用

海洋取心钻探钻遇软硬交互地层时,往往采取提钻更换相匹配的取心钻具来应对不同硬度的地层。海上作业成本高,频繁起下更换钻具耗费时间长,面对软硬交互地层工况,研发了自适应伸缩绳索取心钻探工艺。钻遇绵软地层时,内管超前伸出,由内管安装的钻头进行取心钻进;钻遇坚硬地层时,内管在地层对钻压的反力下会压缩其内部的弹簧从而回缩到钻具外总成当中,由外总成钻头进行取心钻进,在压缩弹簧的调解下,可根据地层硬度的变化自动调整取心钻进方式。通过工程应用检测,使用该工艺平均岩心采取率高,达到了保证取心质量、延长内管钻头工作寿命的目的,提高了作业效率和安全性,为海洋工程勘察提供了借鉴。

钻井液离心机预防绳索取心钻杆内壁结垢研究

针对钻杆内壁结垢严重制约绳索取心安全、优质、高效实施的技术难题,开展了金刚石绳索取心钻进钻杆内壁的结垢机理与影响因素综合研究,结果表明:当钻具结构与钻井液性能一定的情况下,钻井液中的固相含量与颗粒大小是影响钻杆内壁结垢的主要因素。金刚石岩心钻进所产生的岩屑粒径在5~100μm之间,总体偏细,难以依靠自然沉降清除。为此,研制了TGLW系列小型离心机,现场试验表明:该离心机可使钻井液中固相颗粒的峰值从5~80μm降到3~10μm,固相粒度中值从11.189μm降到3.513μm,固相清除率达90%以上,控制钻井液固相含量在0.5%以下,既维护了钻井液性能、又预防了绳索取心钻杆内壁结垢。

矿区破碎地层绳索取心关键技术研究

在矿区勘探中,针对破碎沉积岩地层的取心作业一直面临挑战,这类地层由于其复杂的岩性组合和易破碎的特性,传统的取心方法一般效率低,且岩心质量难以保证。本研究旨在探讨绳索取心技术在破碎沉积岩地层中的应用,并重点研究取心工具的设计优化、钻进参数的选择以及岩心保护等关键技术。通过理论分析和现场试验,验证优化后的绳索取心技术在提高取心率和岩心质量方面的有效性。本研究不仅为矿区破碎沉积岩地层的勘探提供了技术支持,也为类似地层的取心作业提供新的解决思路。

绳索取心振动防堵钻具的试验研究

常规绳索取心钻具在钻进破碎地层时易发生岩心堵塞,回次长度缩短,钻进效率降低,深孔时则尤为明显。现阶段绳索取心液动锤技术具有优秀的岩心防堵功能,但因其结构复杂、技术要求高、价格偏贵等原因普及度不高,缺乏具有良好岩心防堵功能的绳索取心钻具。研制了HQFD型绳索取心振动防堵钻具,其中防堵内管总成是研究核心,保持与常规H规格内管总成长度与直径不变进行定尺寸研发,利于实现内管总成间的高效替换。该钻具高效振动的泵量需求与H规格规范推荐泵量吻合度高,附加泵压低,能以最小投入实现岩心防堵功能。初步完成了HQFD型振动防堵钻具的振动原理选择、功能机构布局、振动效果测评等工作,为绳索取心岩心防堵提供了新的选择。

绳索取心钻具应用于普钻工艺提高岩心采取率技术研究

地质岩心钻探是探明地层含矿储量最直接、最有效的手段,所取出岩心是研究和了解地下地质和矿产情况的重要实物地质资料。地质岩心钻探常用的取心工艺基本为单管干钻卡心钻进工艺与绳索取心钻进工艺,但均对地层岩性有一定的要求,在部分难取心地层适用性较差。本文主要通过结合绳钻工艺和普钻工艺的共同优点,将绳索取心钻具应用至普钻工艺中,并经过现场应用确定此取心钻进方法在提高岩心采取率方面具有积极的作用。

大口径绳索取心钻探技术在煤层气参数井勘探中的应用

绳索取心钻探技术由于取心钻具结构简单、岩(煤)心采取率较高、岩(煤)心质量较好、钻头使用寿命较长以及工作强度较低等显著优点,在煤层气勘探中得到了广泛运用。本文主要介绍了常用的大口径绳索取心钻具、钻进工艺、钻井液技术等,并以煤层气参数1井和2井为例,探讨煤层气参数井绳索取心钻进方法及效果。钻井过程中采用牙轮正循环回转钻进、PDC复合钻进及WH-B(S215×62 mm)绳索取心钻进工艺和低固相、无固相钻井液护壁技术,适当控制回次进尺长度和时间等措施,提高钻探效率,确保岩(煤)心采取率。通过在钻井实践中应用,该钻具在2口煤层气取心井段的采取率达到了93.82%,取得了良好的应用效果,为同类大口径绳索取心钻探工作具有一定的指导意义。

水文地质钻探中大口径绳索取心工艺的应用分析

针对某项目钻探工作区复杂的地质条件,本文提出了大口径绳索取心工艺的应用方案。通过选用XY-44T钻机、四棱桅杆式钻塔、90kW柴油发电机、W250泥浆泵和φ150mm绳索钻具等设备,设计了合理的钻孔结构,并选择了适合的钻探工艺参数。结果表明,该工艺显著提高了钻进效率,井壁稳定性与钻具寿命得到提升,同时有效保护了水质和环境。

绳索取心满眼管柱的力学模型优化与应用

为了解决常规绳索取心钻具结构防斜能力低、钻孔轨迹控制差的问题,本文基于经典管柱力学的纵横弯曲连续梁理论,优化了孔底钻具的力学模型:将取心钻头与下扩孔器间视为钻头整体,而不作为第一跨;将稳定器间距小于切点跨距的管柱视为刚体。在此基础上提出了提高钻具防斜和钻孔轨迹控制的管柱结构模型,并通过钻探施工验证得出,管柱结构模型的理论防斜效果和实际钻孔轨迹变化情况相吻合,这为提高绳索取心钻孔质量提供了有效的理论指导。

绳索取心钻具在声频环保取样钻机中的应用研究

近年来土壤取样钻机在环境取样领域发挥着举足轻重的作用。中国煤炭地质总局第二勘探局自主研发了一款中小型履带式声频环保取样钻机,该钻机采用四缸柴油发动机为动力,冲击力更强,钻深更大,可以满足0~30 m深度的大部分环境土壤取样需求。在钻探施工过程中,如何提高钻机的钻探效率,取得高质量的岩心,便成为大部分钻机亟待解决的难题。受普通岩心钻机绳索取心工艺的启发,将绳索取心的钻探方式引入到声频环保钻机上,是声频环保钻机钻探工艺的一种新的尝试和探索。

贵州柿花树矿区绳索取心钻探技术应用

贵州柿花树矿区位于贵州省盘县北部境内,福建省121地质大队在总结以往常规钻探施工的基础上,在该矿区钻孔结构中增设一级S95钻具级配,加大环空间隙,降低了环空压力,同时采用LBM-GLA冲洗液,保持孔壁的稳定,提高了生产效率,降低了钻孔事故率,实现了矿区安全完工。

复杂山区水平绳索取心定向钻进聚合醇绿色防塌冲洗液研究

在西部艰险山区相关隧道及地下工程的勘察施工中,与传统垂直孔相比,水平定向绳索取心钻进勘察效率更高。在地质条件复杂、生态环境脆弱区,钻进过程中易出现塌孔、漏失等问题,要求所用冲洗液在保证流变性能的同时需具备抑制性强、无毒无害、绿色环保等特点。针对绳索取心水平定向钻进冲洗液性能问题,选择环保易降解、抑制性强的聚合物多元醇为主要研究对象,选择环保纤维素及纳米SiO_(2),以提升其自身流变性能。所研制的聚合醇防塌冲洗液体系:2%PVA+0.5‰甲基纤维素MC-9+0.5‰纤维素羟烷基醚LE-5+0.1%SiO_(2)+0.3‰淀粉类降滤失剂DD-1+0.2%有机硅消泡剂DS-957+0.8%KCl,由环保型材料构成,流变性能良好,防塌抑制能力也可达到定向取心钻进工程要求,为解决水平绳索取心定向钻进中的冲洗液工艺技术难题提供了新思路,对类似工程具有借鉴意义与参考价值。

基于机器学习的水平孔绳索取心钻进钻压预测模型

小直径水平孔绳索取心钻探在隧道勘察等领域有着十分重要的应用,在进行长水平孔钻进时,由于钻柱的弱刚度特性及孔内强大摩阻的作用,钻压及扭矩损失严重,导致钻进效率低下,且极易发生卡钻等事故,因此及时掌握扭矩及孔底钻压状态从而调整钻进参数显得尤为必要。长水平孔钻进时,孔底钻压直接测量难度较大,机器学习算法的发展使得孔底钻压预测成为可能。因此,笔者首先基于相似原理构建了水平孔模拟钻进平台.

超长水平孔绳索取心定向纠斜钻进及测井技术研究示范

在千米级绳索取心水平孔钻进中,开展水平孔定向纠斜及测井技术研究示范,创新形成超深水平定向钻孔绳索取心纠斜工艺技术,实现了千米级深孔的钻孔轨迹精准控制;采用钻杆内水力投送物探测试设备和钻孔电视设备的工艺,有效解决了超长水平钻孔投送难、测试难、提出难三大难题,形成了小口径超长水平钻孔综合测井技术体系;成功完成孔深925 m的水平定向钻探孔钻进任务,精准进入地质目标靶区,实现了勘察目的。

全地层自适应绳索取心钻具割心机构优化

我国资源勘探逐渐向深层勘探发展,由于我国地域辽阔,遇到的地层具有相当的复杂性和多样性,给深部资源勘查工作带来较大困难。绳索取心因其“四高、三低、两好”的优点成为目前深部资源勘查工作常用的取心方法之一,但依然存在复杂地层岩心采取率低、内管打捞失败等缺点。为了提高绳索取心钻具在复杂地层的岩心采取率,对S75型钻具的割心机构进行了结构性优化,针对基础设计采用ABAQUS进行动态模拟仿真。结果表明,改进后的钻具尺寸合理,结构紧凑,可以实现采用一套钻具完成复杂地层的取心工作,具有全地层自适应能力,不需在钻遇松散软、硬脆碎地层时更换钻具,有效提高内管打捞成功率。

深部钻探绳索取心跨口径钻具的应用研究与拓展

在深部地质岩心钻探中,绳索取心是最常用的钻进工艺。由于绳索取心钻进环状间隙小,需要采取加大钻头的方式,解决泵压高、“激动”压力大造成孔壁失稳等问题。深孔施工在不下套管的情况下直接将钻头加大到上一级口径,可以解决环状间隙问题,还能多出一级备用口径。通过对绳索取心钻杆能力进行分析,研制了跨口径系列绳索取心钻具,并在实践应用中不断改进,为深部地质岩心钻探的钻孔结构设计和复杂地层钻进提供了保障,应用效果良好。为满足地热钻探的长孔段取心要求,提出了大口径绳索取心钻具的设计方案,进一步拓展了绳索取心工艺的使用范围。

南陵地区深孔绳索取心工艺及钻井事故预防技术探索

安徽南陵地区二叠系页岩气地质调查井—皖南地2井的终孔深度为2011.52 m,目前是皖南地区小口径绳索取心钻进深度最大的井,也是安徽省小口径绳索取心钻探最深记录。本文以皖南地2井工程施工为例,从地层因素、钻孔结构设计、钻井设备、钻井液流变性参数选择、钻井事故预防和处理、精细化管理等方面进行了研究与分析,为皖南地区及相同类型的小口径绳索取心深井钻探提供技术参考。

绳索取心钻探技术在铜银钼矿边坡勘察中的应用研究

以楸树湾铜银钼矿综合开发多金属回收项目为例,针对绳索取心钻探技术在其露天边坡工程勘察中的应用展开分析,通过钻进设备选择、钻进参数计算及钻进施工等明确了绳索取心技术应用的要点,并通过与普通取心钻探技术对比,得出绳索取心钻探技术不仅钻孔效率更快,而且钻孔质量也更好,进而可为实际勘察项目中更好地应用绳索取心钻探技术积累经验。