高效扩孔器的研制及应用

随着我国能源勘探及地球深部钻探的发展,钻探深度不断增加,钻探遇到的岩层复杂程度越来越大.而直接影响金刚石钻探效率的扩孔器的作用往往不被人们重视,致使新钻头下孔时需要扫孔,而且钻头寿命越长扫孔越长,严重影响钻进效率并容易发生事故.我所研制的高效扩孔器,将扩孔器与钻头连接端胎体设计成斜面,斜面上均布天然金刚石和大颗粒人造金刚石,辅以高耐磨性胎体包裹.天然金刚石和大颗粒人造金刚石克取岩石的能力一定好于聚晶,并且斜面设计可以增加扩孔稳定性,以此提高钻探效率.通过在伊通县二道岭转心湖金矿工程勘察施工中使用,取得了比较显著的效果.该高效扩孔器具有效率高,寿命长的特点.     

降低金刚石钻探成本的一个途径

当前，金刚石钻探成本在河南若干矿区高于大口径钻探。这有多方面的因素（包括成本摊销、核算等），但在金刚石钻探中组成成本费用的主要部分还是金刚石钻头和扩孔器。因此，除了提高钻头（扩孔器）加工质量，增加品种和正确使用外，如何按不同岩层合理选用不同磨料的钻头和扩孔器，则具有十分重要的意义。我局地质九队原来都是使用的天然表镶和孕镶扩孔器，平均单位成本一直较高。他们根据铸造碳化钨（莱利特）用于钻头和针状合金胎块补强的效能，曾试制了两个铸造碳化钨孕镶扩孔器，经生产试验取得     

日本利根钻探公司金刚石钻头胎体成分和性能

无论是表镶还是孕镶式金刚石钻头或扩孔器，除了金刚石品级、粒度、浓度、钻头唇面形状、水路设计和镶嵌烧结质量外，其胎体成分和性能对钻头和扩孔器的使用效果影影甚大。由于钻进所遇的岩层性质多种多样，钻头和扩孔器胎体就要求与之相适应，也要多种多样。下列是日本利根钻探公司有关金刚石钻头和扩孔器胎体的一些资料。     

螺旋形金刚石扩孔器应用效果

螺旋形金刚石扩孔器包括单管、普通双管、绳索取芯扩孔器等三个系列,规格有φ36,φ46,φ56,φ66,φ76五种。用于地质岩心钻探金刚石钻进,作为一种扩孔工具与金刚石钻头配合使用,其作用是在钻进过程中修整孔壁,保持一定的钻孔直径;稳定钻具,导正并使钻头工作平稳。     

研究金刚石单管钻进工艺中岩心堵塞的解决方法

在工程地质钻探中,金刚石单管钻进常发生岩心堵塞问题。研究后提出将单管扩孔器直角改成5°,长11mm左右的倒角和改进钻头钢体尾部2°倒角为直通式内径的方法。实践验证,两种方法行之有效,取得满意的效果。     

螺旋型聚晶人造金刚石扩孔器

扩孔器是金刚石钻进的重要磨削工具。共作用是修磨孔壁,保证钻孔大于钻头直径,以便在更换钻头后无需用钻头扩孔,减少钻头外径金刚石之磨损和提高钻头使用效果。近年来,金刚石钻头和扩孔器制造技术日益发展,扩孔器品种增多。除了常用的环形和     

深孔钻探金刚石钻头技术研究

介绍了能大幅提高深孔钻探效率、降低钻探成本的金刚石钻头——高效长寿命金刚石钻头的设计制造及工程应用效果。这种钻头包括两种结构形式——单水口高胎体金刚石钻头和双水口高胎体金刚石钻头。研究设计的新型高效长寿命金刚石钻头在钻速提高20%的前提下,寿命比常规钻头提高了200%,有效解决了深孔弱研磨性地层和强研磨性地层钻头寿命短的难题,取得了良好的效果。     

深孔岩心钻探的技术关键

随着钻孔深度的增加,从设备到钻探工艺都产生了一系列新问题,拟就深孔钻探经常遇到的关键问题,如钻孔结构、钻探设备选择、钻柱、钻具组合、钻头和扩孔器、冲洗液等,提出一些应当引起注意的技术措施。     

废旧金刚石钻头(扩孔器)的回收工艺

随着金刚石钻进的推广与普及，使用的金刚石钻头和扩孔器也越来越多。这些钻头和扩孔器停用后，除个别在钻进中磨光、烧毁外，绝大部分都还有一定数量的金刚石或聚晶。尤其是因拉槽、掉胎、夹扁等原因而停用的钻头，其所含金刚石更多。因此，如何回收、利用废旧钻头和扩孔器上的金刚石，做到物尽     

科学深钻扩孔钻头及钻进技术研究

阐述了科学深钻扩孔钻进的必要性,重点探讨了科学深钻的扩孔钻进工艺技术及其所用扩孔钻头、钻具的选型及结构设计,并提出了超万米深孔科学钻探扩孔钻进的工艺及钻头、钻具的设计。     

不需起拔套管的孔内扩径钻具设计

针对下套管护壁后,下部地层出现新的缩颈、垮塌问题,设计了一种不需起拔套管的孔内扩径钻具。描述了该扩径钻具的结构和工作机理,其扩孔尺寸可通过调节滑心滑块的尺寸来改变;导出了冲洗液量与金刚石切削块上的钻压之间的理论公式,为选择合理的扩孔钻进规程提供了一种参考依据。野外应用表明,该扩径钻具能够满足现场扩孔要求,减轻工人劳动强度,提高钻进时效。      

导向钻进非开挖铺管施工扩回钻头的设计改进

针对导向钻进非开挖铺设地下管线施工中回扩钻头存在的口径大、包泥堵钻、进尺缓慢、切削齿不耐磨等问题,对钻头结构进行了研究,并从导向钻头、出水口、刮刀、切削齿等四个方面对钻头进行了改进。改进后的回扩孔钻头既有利于切入地层,具有导向和稳定作用,又具有切削阻力低、强度高、耐磨性好的优点,极大的提高了钻进效率。经多项工程检查,扩孔钻头平均单孔耐磨翼片磨损量为1.2～1.75mm,平均〈0.5mm/km。     

SA75+5绳索取心钻具在第三系煤田地质勘探中的应用

针对宝山-振兴煤田第三系煤田地质勘探中地层松散,易坍塌、掉块、缩径的问题,采用普通双管和普通绳索取心钻进,各有利弊,而将SA75绳索取心钻具钻头、扩孔器加大到Φ80 mm,并采取相应的钻孔、取心技术措施,取得了质量高、效率高、效益好的成果。     

扩孔器结构设计探讨

扩孔是水平定向钻进铺管的重要工序。对大直径管道铺设,扩孔施工所需的时间和经费,常常会占到全部工程的绝大部分比例,成为最重要、也是最主要的施工工作。扩孔器的性能直接影响施工的效率、效益与安全。在研究扩孔器的功能与结构关系基础上,提出：大、小直径相异的工作空间,决定扩孔器的总体结构应当以导向一切削一扶正三段式为佳;环状台阶式的破碎工作面,决定其切削段结构应以最小切削量设计布置切削具;水路设计的流体运动方向,应向着钻机一侧的孔口;为使碎屑尽快排出切削面,应以保证高速流动为原则。对常见的软土及松散地层扩孔,建议采用带挤压护壁功能的新型扩孔器。     

浅部大位移超长水平段I38H井轨迹控制技术

I38H井是渤海某油田调整井中的一口先期排液水平井,后期转入注水作业,为满足周边3口井的注采关系,设计水平段长达827.0 m,同时该井为一口目的层位于明化镇、水垂比达2.47的浅层大位移井,为安全、顺利实现钻井作业,通过对I38H井井身结构的优化、井眼轨迹的合理设计以及贝克旋转导向工具和随钻扩眼器等工具的使用,最终成功完成钻井作业。     

基于Drucker-Prager准则的扩孔器单齿正交切削岩土三维力学模型

扩孔器是定向穿越扩孔钻进阶段进行岩土切削的主要工具,合理的结构设计是提高扩孔时效、降低工程复杂问题出现几率的主要手段,且由于扩孔阶段是决定定向穿越工程工期的最主要阶段,因此,对扩孔器切削齿的切削效率进行深入研究是非常必要的。从单齿正交切削岩土的机制入手,综合考虑岩土与切削齿面之间的接触摩擦及岩土剪切区的剪切作用,分析了单齿正交切削岩土的力学特征,基于能够考虑中间主应力对岩土破坏影响的Drucker-Prager强度准则,推导了单齿正交切削岩土的主切削力与主切削力矩计算公式;在利用有限元计算程序对所推导公式进行验证的基础上,优选了剪切角计算模型,获得了不同岩土材料时的主切削力解析解,并分析了不同齿前角对主切削力的影响规律,从而获得单齿正交切削岩土的最优齿前角,为进一步研究扩孔器整体结构设计并针对不同岩土介质设计出适应性更强的扩孔器结构奠定基础。     

高模数水玻璃钾基抑制冲洗液在蠕变坍塌地层中的应用

在青海埃坑南矿区钻遇含角砾石的断层泥地层,孔壁坍塌、掉块,卡钻事故时有发生,几乎无法继续钻进,使用水玻璃与相关钻井液处理剂配合使用制备水玻璃钾基抑制冲洗液,用来平衡地层压力保护孔壁,并且加大金刚石钻头及扩孔器外径,解决了钻孔坍塌、缩径以及卡钻等问题,使施工顺利进行,为后续施工提供了参考方法。     

康家湾铅锌矿区ZK1122号孔裸孔钻探技术

为确保实现康家湾矿区ZK1122号钻孔的全孔裸孔施工,在普通地层钻进时,使用了低固相泥浆,适当加入润滑剂,以减少摩擦阻力;在水敏性地层钻进时,使用了强抑制剂维护孔壁稳定;在应力异常地层钻进时,使用了加重泥浆;同时根据地层的不同和施工深度的不同,选用了不同的钻具组合,钻至深部地层时,选用了厚壁岩心管、长胎体的阶梯钻头,并增加了扩孔器和扶正器的数量,以保证深部钻探时的施工安全和施工效率。通过采取严格钻探规程和现场管理等一系列措施,完成了复杂地层条件下的深孔裸孔钻探施工任务,为今后在金属矿深部施工,特别是危机矿山＂攻深找盲＂项目提供了一种比较可行的钻探技术。     

单球投入式扩眼器及其扩眼技术在渤海油田的应用

随着渤海油田开发的深入,深井、大位移井等高难度井作业大量增加,为保证安全,在井内下入尾管或者完井时下入防砂筛管等成为必然要求。但这类作业一般处于井的深部井段,实施困难较大,为保证尾管、筛管的顺利下入,利用扩眼器将实际井眼扩大成为解决问题的主要技术措施。介绍了单球投入式扩眼器的结构组成及工作原理,并通过实例阐述了该扩眼器在随钻扩眼、钻后扩眼（倒划扩眼、下划扩眼）的应用情况,对扩眼器在不同工作模式下的使用效果进行了分析。