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。

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。

不提钻换钻头钻进技术研究与应用

地质钻探施工时起下钻更换钻头,需要占用大量时间,且存在一定的安全隐患,大大影响钻探效率,采用不提钻换钻头钻进技术可以很好地解决这个问题。以S95绳索取心钻杆为使用平台,沿用BH-75钻具基本结构,并针对其存在问题,研制BH-95规格的不提钻换钻头钻具,同时根据BH-95规格钻具的具体结构完善BH-75钻具,提高了BH系列钻具的承压能力和钻具收敛(投送)稳定性,增设了自动除沙机构等。将该技术在江西省宜春市桃地1井(地热井)进行了现场应用,在孔深680.65~704.25 m进行了不提钻换钻头,钻具到位张开成功率100%,岩心采取率达到99.4%,岩心质量好,最大限度减少了起下钻次数,有效预防了起下钻引发的孔内事故。不提钻换钻头钻进技术为深孔地质勘探中钻进强研磨性、“打滑”、软硬频繁交替等地层,提供了及时优化钻头使用方案,降低能源消耗,有效地保护孔壁安全和减轻劳动强度。

工程勘察新型取芯钻具设计与应用

铁路勘察过程中的碎石类土地层由于胶结性差和结构松散等原因,存在钻探困难及取芯率差的问题,为此,研究并设计了一种新型取芯钻具,该套钻具主要由单动悬挂架构、调节机构、止逆机构、三层管结构、卡芯装置、扶正装置、螺旋机构及隔液底喷式钻头等组成。本文分析探讨了该新型钻具的工作原理,并通过工程勘察实践,验证其能够用于碎石类土地层的钻探施工条件,并有效提高松散破碎地层的岩芯采取率,可为解决同类地层的钻探取芯难问题提供参考。

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。

基于有限元数值方法的钻杆天线磁芯槽优化研究

针对某型石油钻杆天线磁芯槽优化设计问题,依据工程实际提出了磁芯槽的优化原则,通过有限元数字仿真结果,对某型钻杆天线磁芯槽在槽的结构尺寸和槽的数量等参数进行了优化,获取了该型钻杆天线磁芯槽的最佳结构尺寸和天线磁芯槽数量。所得方法与结论可为磁芯槽的数值仿真,以及钻杆磁芯槽结构与数量优化设计提供理论与技术参考。

地质钻探小口径水力割管器的技术性能及应用

介绍了地质钻探小口径水力割管器的基本工作原理、技术性能以及在陕南、北山地区地质岩心钻探中的应用。实践表明,小口径水力割管器具有设计简单、操作方便、工作效率高等优点,在钻孔卡钻、埋钻等孔内事故处理中发挥了巨大作用,取得了很好的应用效果。同时,在实际应用中,水力割管器也存在一些问题,如刀头焊接质量不高、存在环切震动以及刀头崩刃的现象。通过分析和总结实际应用情况,针对存在的问题提出了一些改进意见,以便该设备的推广应用。

小口径水平绳索取芯钻进防偏斜方法探索与实践

为避免小口径水平绳索取芯钻进时钻孔轨迹出现偏斜而不能钻进至目标地层从而失去勘探意义,解决钻进过程中钻孔偏斜导致出现断钻杆等孔内事故的问题,结合已完成各铁路项目长大隧道水平孔钻探经验,基于水平孔钻探设备在孔内的回转特征,通过分析钻具各部件,如钻杆柱、弹卡室与弹卡挡头、扩孔器、钻头等的工作状态、钻具受力后的变形程度、钻孔孔径结构以及地层产状、岩性完整性等因素,发现除操作经验影响钻孔偏斜外,钻头姿态对钻孔偏斜的影响也较大,因此进一步研制了一种小口径绳索取芯钻杆扶正器,并在某高原铁路某隧道超深水平孔勘探中进行了试验性应用。实际工程应用结果表明:小口径水平绳索取芯钻进时,使用钻杆扶正器后,有效减小了钻孔的偏斜角度,达到了较好的防偏斜效果。但钻杆扶正器的进一步合理有效使用,如扶正器安置数量、间距、距离钻头位置等还需要进一步试验研究。

顶管掘进过程导致路面沉陷的实体检测及原因分析

针对南水北调工程顶管穿越天津市外环线施工过程中导致地面产生过大沉降问题,通过监测数据分析、地质雷达探测与钻芯取样等手段,探明沉降范围及大小并对发生沉降原因进行分析。

半合式单动双管钻具在强风化花岗岩钻探中的应用

某抽水蓄能电站工程下水库坝址区清水钻探中遇到岩体风化程度剧烈、胶结性差、遇水软化易崩解的强风化花岗岩,岩芯采取率低,通过推广应用那漏水库坝基破碎砂泥岩试验成功的清水取芯工艺——半合式单动双管钻具取芯工艺,解决了强风化花岗岩地层清水钻进岩芯采取率低的问题。

复杂地层中深孔绳索取心钻探技术研究

研究开发成功的SQ系列高强度绳索取心钻杆首次采用了薄壁钻杆内镦粗技术。同时,通过优化接头螺纹参数,改进钻杆接头热处理和表面处理工艺,简化钻具结构等措施,使绳索取心钻杆强度提高40%以上,使用寿命明显增加,钻具冲洗液过流阻力大幅降低。钻杆可以采用垫叉和扳叉拧卸。在地质条件复杂的勘探区试验示范,取得了良好的应用效果。

绳索取心钻探施工中钻杆折断原因分析及应对措施

通过分析绳索取心钻探施工工况、钻杆折断事故现状及折断部位,探讨绳索取心钻杆折断的原因,提出预防绳索取心钻杆折断措施。

大直径加重管组合绳索取心钻具研究与应用

新型能源勘探与常规矿产资源勘探的要求有所不同,其主要特征是孔深、直径大、地层复杂、工程精度要求高,而小口径绳索取心钻进工艺技术已难以满足新型能源勘探的要求。为了解决这一问题,本次研究在小口径绳索取心钻具的基础上加以改进,研发了一种大直径加重管组合绳索取心钻具,并在浙江临安页岩气勘探区块钻探中应用,解决了大直径深孔取心效率问题,取得了良好的效果。该钻具具有孔底加压、工作稳定、保直防斜、冲洗液上返阻力小,一次性成孔等特点,对深孔大直径绳索取心钻探技术的探索研究具有一定的指导和启迪作用。本文重点介绍了该钻具设计思路和方案,钻具结构作用原理和主要技术参数及应用情况。

深孔小直径绳索取心钻进施工调研分析和技术建议

对深孔小直径绳索取心钻进技术设计进行了简要分析,论述了钻孔结构设计和施工中的技术风险因素和钻孔安全问题。同时,对合理选用金刚石绳索取心钻头、提高绳索取心钻杆使用寿命及其评价方法提出了建议。

绳索取心钻杆超声波探伤方法分析研究

对绳索取心钻杆断裂的原因进行了分析,对超声波探伤绳索取心钻杆方法进行了研究,对具体探测方法、探测仪器和探伤过程进行了分析。对有效预判绳索取心钻杆断裂、降低孔内事故发生率和减少经济损失具有一定的现实意义。

小直径特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案

现行绳索取心口径系列主要适用于3000 m以内浅钻孔。在4000 m左右的特深孔绳索取心钻进中,存在一定的技术＂瓶颈＂,如地层复杂,甚至无法安全钻达设计深度。论证3000~5000 m特深孔绳索取心合理口径系列和钻柱方案是为特深孔成套钻探装备研制、绳索取心钻具开发提供技术依据的重要前期工作,也是一项公益性和开放性的技术工作。简述了特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案的初步设想,期望国内钻探专家、一线技术人员广泛参与,进一步论证。

深孔绳索取心钻杆质量控制措施

在优化深孔绳索取心钻杆结构设计、选用优质钢材基础上,制定合理的加工工艺和检测规程,配齐相应的检测器具。通过严格的工艺控制,确保钻杆质量稳定,满足深孔绳索取心钻进需要。

松散砂岩取心技术的应用

砂岩取心是迄今为止仍然没有完全解决的钻探技术难题。砂岩的种类很多,但都有共同的特点:结构比较松散,无胶结或少量胶结,遇水膨胀,透水性好。在砂岩中钻探取心,岩心采取率不高,钻孔容易垮塌。为了解决砂岩取心钻探中的技术难题,从钻进工艺技术参数、取心器结构、钻头优化设计、冲洗液配方、钻机配套、岩心烧结卡取以及水压出心等多方面开展研究,总结出了一套砂岩取心技术,应用在实际钻探生产中,取得的各项技术指标完全满足地质要求,为地浸砂岩取心钻探提供了宝贵的经验。

绳索取心复合钻柱的动力学行为研究

绳索取心复合钻柱在岩心钻探"满眼钻进"过程中,钻杆易出现不同程度的划痕、压痕及磨痕等情况。本文利用非线性有限元方法,采用三维管单元对绳索取心复合钻柱拉压两处截面的涡动轨迹、涡动速度、横向振动、纵向振动规律进行了分析。结果表明:转速的增加和钻压的增大会显著增加钻柱与井壁的碰撞次数;在相同钻压条件下,随着钻柱回转速度的增大,钻柱与井壁的碰撞机率增加、接触轨迹增长,致使钻柱与孔壁的滑动摩擦机会增多;钻柱的涡动速度均值将随钻压和转速的增加而增大,转速大于钻压的影响;转速的增加则会加大钻柱的横向振荡频率,钻压的增大会增加钻柱横截面的纵向振荡幅值。

气动贯通式潜孔锤反循环连续取心取样钻进新技术在河南钼矿中应用

三道庄钼矿勘探生产中钻遇的地层非常复杂,采用其他方法均无法实现钻进,经过分析比较,决定采用贯通式潜孔锤反循环连续取心(样)钻进新技术来解决该地层钻进难、成孔难、取样难等三大问题。文章从钻进技术特点、工作原理等方面对该技术进行详细分析,得出其具有钻进效率高、岩心(样)采取率高、成孔质量好等突出优点。并介绍了钻进主要设备机具的配套、施工工序、操作要点、遇到问题的解决方法等。在河南钼矿露天采石场应用该项技术,有效避免了塌孔和卡钻事故,工程进展顺利、质量好、岩心(样)采取率在98%以上,取得了良好的效果。针对在生产试验中遇到的某些问题,作者提出了一些改进建议。