强造斜致绳索取心钻具折断分析

在定向钻探固体矿产领域,通常在造斜段使用螺杆钻具,大部分的工作量采用取心回转钻进。造斜段使用螺杆钻具,钻杆不回转,受力较简单;如遇强造斜转换绳索取心钻具稳斜钻进,下部钻具组合容易出现回转困难、下不到底的技术难题,甚至出现丝扣折断事故。为避免强造斜对绳索取心钻具的影响,本文通过建立强造斜段对绳索取心钻具的几何约束变形模型,量化分析强造斜段岩心外管长度与造斜强度、环空间隙之间的约束关系,提供了可快速预判下部钻具参数能否满足强造斜安全钻进的方法。该方法在山东某铁矿定向孔的强造斜致下部钻具折断的事故处理中,通过对绳索取心钻具安全计算模型校核和调整钻具参数,实现了绳索取心钻具通过造斜率0.62°/m的强造斜段安全钻进至靶点,证明对强造斜绳索取心工具安全钻进预测和事故处理计算具有指导意义。     

大雪山煤矿有线随钻定向钻进技术应用

简述了四川省珙县筠连矿区大雪山矿段（东段）煤矿普查工程的概况、项目由来及定向孔设计。重点介绍了钻探施工定向钻进的技术路线、方案及技术要点,有线随钻定向钻进效果、经济效益、取得的成果。主要工作包括：配套XY-2000型立轴式液压钻机、BW-320/10型泥浆泵、HC绳索取心钻杆;采用ADST测斜仪,通缆水笼头有线随钻测量定向,螺杆马达孔底动力钻具造斜施工受控定向钻孔。在2个1000 m以深的钻孔中,共造斜29回次,总进尺7378 m。钻孔轨迹基本受控,达到了地质目的。施工中,探索了定向钻进螺杆钻具弯接头的角度选择、适宜绳索钻杆钻进的弯曲强度等问题。     

绳索定向造斜及取心技术应用

绳索取心技术因其钻进效率高而广泛应用,但其无法实施定向作业。本项目可在采用绳索取心的同时,不需要采用井底螺杆钻具进行定向勘探,该技术是近几年才发展起来的高新技术。目前在世界范围内,仅有少数几个国家掌握该技术,其中以挪威和美国取得世界领先地位。简要介绍了绳索定向造斜和取心技术的原理及技术参数,并介绍了云南华泽矿区的施工应用实例。     

“七五”期间新疆局的探矿新技术推广工作

我局“七五”期间在金刚石绳索取心钻探新技术的完善配套方面有了新的进展.形成了绳索取心91、75、56mm系列为主的多级口径金刚石钻探,同时引进了绳索取心冲击回转、绳索取心反循环钻头、螺杆钻具、连续造斜器等新技术,基本解决了深孔、坚硬“打滑”地层、易斜地层的钻探技术问题.天湖铁矿     

水平绳索随钻定向钻进技术研究与应用

水平孔绳索取心钻进时, 钻具回转轴线与自身重力方向不在一条直线上, 地面孔口加压, 受地层软硬或岩层产状作用下, 钻孔轨迹都会发生偏斜, 目前暂无有效办法实现随钻定向纠斜。针对此问题, 开展了小直径水平绳索随钻定向仪器的推送、固定、打捞机构研究, 创新形成一套水平绳索定向钻进器具和定向技术, 并在川藏铁路多吉隧道水平钻孔进行随钻定向纠斜, 成功抑制钻孔上漂趋势, 并降斜3°, 为地质勘查水平绳索取心定向钻进轨迹控制提供支撑。      

螺杆打捞器

在金刚石绳索取心钻进中，常发生钻杆折断事故。一旦钻杆断口不齐，发生劈裂或磨成喇叭状，下公锥难以攻丝，同时容易将断头部断续撑裂，使事故变得复杂。由于使用的钻杆与孔壁间隙甚小不能下母锥处理，我们研制了这种螺杆打捞器。一、结构与使用方法螺杆打捞器是由螺杆（1）、滑动垫（2）、上锥套（3）、涨筒（4）、下锥套（5）、防转管（6）等组成，如图所示。在绳索取心钻进中，当使用的φ56内外平钻杆发生折断时，用φ42钻杆连接螺杆打捞器下入孔内，通过断头进入φ56钻杆内。螺杆打捞器下部的防转管     

DQ-76型连续造斜绳索取心钻具的研制及应用

介绍了DQ-76型连续造斜绳索取心钻具的结构特点、工作原理及造斜率预测方法,作者采用纵横弯曲法计算该取心钻具的造斜能力,并对其造斜率进行预测。该钻具由打捞机构、仪器管、分动机构、卡固机构、造斜机构、传扭管、取心管、扩孔器以及取心钻头等部分组成。该钻具的造斜强度在地面进行调节,通过泵压控制分动机构和卡固机构的运动,保证造斜过程中钻具在井底的有效卡固。通过该钻具在云南某煤矿3口井的现场应用,分别调节钻具造斜机构的偏心距为0.5mm、1.0mm及1.5mm来试验钻具的实际造斜能力及取心参数,结果证明:①试验钻具能满足连续造斜的同时实现绳索取心;②钻具造斜强度能够通过更换偏心套来改变;③利用纵横弯曲法预测极限造斜率时,修正系数可取0.7～0.93。     

绳索取心冲击回转钻进

通过绳索取心冲击回转钻进试验,从设备配套、钻具调试、降低泵压、钻头与钻进参数、钻具性能等方面,探讨了提高钻进效率、延长钻头寿命的途径.     

煤层气水平对接井用单弯无稳螺杆钻具组合造斜能力预测

作为煤层气开发水平对接井定向钻进最为常用的单弯无稳螺杆钻具组合,其造斜能力的预测,直接影响着井眼轨道预测及井眼轨迹控制。采用几何计算的方法,以三点定圆法为理论基础,通过分析考虑结构弯角位置影响和井径扩大影响的单弯双稳螺杆钻具组合造斜率预测的相关算法,结合三弯矩方程组的相关理论,提出单弯无稳螺杆钻具组合造斜率的预测算法,通过现场实践应用验证。该算法可用于沿煤层定向轨迹延伸钻进的井底导向钻具造斜能力预测。      

S59C型绳索取心冲击回转钻具

S59C型绳索取心冲击回转钻具（简称S59C型绳冲钻具）是与S59型绳索取心钻具配套使用的一种新型钻具。它综合了冲击回转钻具和绳索取心钻具的优点，是两者的有机结合。该钻具可用于口径为φ59mm、倾角为75°～90°、深为0～500m的钻孔中。该钻具适用于中硬以上岩层中钻进，尤其是对坚硬、致密、弱研磨性地层，可大幅度提高钻进效率，并能有效地减轻孔斜和岩心堵塞现象。从而提高了回次进尺长度和提大钻间隔，并且孔内事故减少，钻探费用降低。因此使用该钻具施工可获得良好的经济效益。     

螺杆钻侧钻分支绕障技术处理绳索取心钻孔事故

绳索取心钻进施工中常出现卡钻、埋钻和钻具断裂事故。一些孔内事故处理需要很长时间,尤其是深孔事故发生后投入了大量的财力、人力进行处理,最终还不一定能取得成功。在此情况下,采用侧钻绕障而避开孔内事故钻具则是一种理想的选择,可大大缩短事故处理时间,避免钻孔报废带来的损失。重庆北碚龙车勘探区ZK6-2孔运用螺杆定向钻进侧钻分支绕障方法取得成功,并积累了宝贵的经验。     

三合一钻具硼制成功

由中国地质科学院勘探技术研究所承担的中国大陆科学钻探工程中心科研项目——具有创新和多技术集成的三合一(液动锤 螺杆马达 绳索取心)钻具，其技术优势为：利用绳索快速打捞内管钻具，大幅度减少提下钻时间；利用螺杆马达井内回转，降低钻进扭矩，保护井壁安全；利用液动潜孔锤进行冲击载荷碎岩，提高钻速，减少岩心堵     

贵州省者相二金矿小直径定向分枝孔钻进技术

以贵州省贞丰县者相二金矿小直径定向分枝孔工程为依托,结合矿区地质构造及岩性特征,对以绳索取心钻杆为主钻柱的定向分枝钻进技术进行实践研究。根据地质设计优选侧钻分枝点,利用专业软件进行钻孔轨迹设计和跟踪并设计配套侧钻钻头、通缆水龙头、定向接头等器具。通过对井底动力工具、钻头、定向仪器、泥浆泵等关键器具设备的遴选,探索匹配绳索取心工艺的侧钻分枝技术、定向钻进技术、稳斜钻进技术。通过分析造斜规律,优化钻进组合和钻进参数,精细控制了钻孔轨迹。成功实施了贵州首例小直径定向分枝孔,并顺利中靶,中靶精度802 m,并验证了“定向钻进+常规绳索取心钻进”实施小直径定向分枝孔整体方案的可行性,为绿色勘查、战略性矿产精准勘查技术配套及生态文明建设提供了技术支撑。     

三合一钻具研制成功

由中国地质科学院勘探技术研究所承担的中国大陆科学钻探工程中心科研项目——具有创新和多技术集成的三合一(液动锤 螺杆马达 绳索取心)钻具,其技术优势为:利用绳索快速打捞内管钻具,大幅度减少提下钻时间;利用螺杆马达井内回转,降低钻进扭矩,保护井壁安全;利用液动潜孔锤进行冲击载荷碎岩,提高钻速,减少岩心堵塞。该钻具于2004年5月17日-6月9日在中国大陆科学     

小孔段反运算确定安装角法的应用

在螺杆钻受控定向钻探施工中，造斜工具安装角的理论值与实际值是否相符，直接关系到造斜钻进的成败。安装角的理论值是由计算得出的安装角和反扭转角确定的。目前野外队采用螺杆钻施工受控定向孔，反扭转角值一般是借鉴已施工螺杆定向钻孔矿区的经验数据给出。但由于各矿区地层情况、钻孔结构等不同，首次使用时，由于矿区反扭转角值与一般规律值不同而出现造斜失误。因此我队在虎家尖银金矿区强造斜地层造斜钻进实践中，应用小孔段反运算确定安装角的方法，在ZK1805孔获得成功。实践证明，此法在螺杆钻受控定向钻探中的应用，能解决矿区受控定     

绳索取心定向钻井工艺在陡倾角岩层中的应用

贵州威宁阳关寨勘查区位于格目底向斜南西翼的西段,主要含煤地层为宣威组。勘查区西南部岩层较陡,倾角60。以上,特别是ZK102、ZK202、ZK302钻孔岩层倾角超过80°。如按常规垂直井设计,钻孔深度超过1400m,施工难度大。在分析勘查区绳索取心直井钻进困难和定向钻进优点基础上,对小口径绳索取心定向钻进技术可行性进行分析后认为：如把钻孔轨迹的曲率控制在10°／100m以内、增大曲率半径减小最大井斜、配备适合的定向仪器、增购高强度钻具,将定向钻井技术与绳索取心工艺相结合的方案是可行的。并以ZK202为例,介绍了定向孔井身轨迹的设计、钻进技术参数的选择、冲洗液的要求、造斜段措施等。钻探实践表明,采用绳索取心定向钻进技术在该区共施工3个钻孔,与原直井设计比较,减少钻探工程量2000余米,节约勘探成本约150万元,同时缩短工期约3个月,且控制目标煤层精确,完全达到地质设计目的。通过本次施工,为类似地层钻进积累了丰富的实践经验。     

BH-114型套管钻进在福建马坑铁矿复杂地层中的试验应用研究

介绍了BH-114型套管钻进工艺在福建马坑铁矿ZK9501孔复杂地层中的试验应用情况。试验表明,采用D114mm套管代替绳索取心钻杆传递钻压和扭矩驱动孔内套管取心钻具回转钻进,用绳索取心打捞原理,在不提钻情况下进行绳索取心钻进,检查或更换孔底主、副钻头,实现不提钻头取心钻进到预定孔深,有效穿越复杂地层,减少起钻次数,避免因起钻次数多而导致孔内孔壁不稳定及其引发的孔内事故,降低劳动强度,改善施工环境和促进安全生产。     

绳索取心冲击回转钻具钻进硬岩效果显著

对比同一煤矿区的硬岩层钻进结果看出,S75绳索取心冲击回转钻具的时效是一般绳索取心钻具的1.8倍,有效地解决了金刚石钻头“打滑”问题。     

连续造斜绳索取心钻具造斜机构的设计与试验

根据钻杆抗弯强度的限制,确定连续造斜绳索取心钻具的造斜能力在0．2°-0．5°／m。为满足绳索取心的要求,设计造斜机构采用偏心轴承结构。分别利用几何分析法与极限曲率法对造斜结构的造斜能力进行理论计算。实验结果表明,该造斜机构能够达到设计造斜能力,用纵横弯曲梁法的计算造斜率与实钻造斜率较为吻合。     

汶川地震断裂带科学钻探一号孔（WFSD-1）定向钻进技术的应用

汶川地震断裂带科学钻探1号孔（WFSD-1）发生的孔内事故钻具无法进行处理,需进行定向钻进（侧钻）绕过事故钻具,用LZ-89型连续造斜器在580．07m水泥孔底上侧钻,用3h20min造斜进尺3m就偏出新孔转入正常钻进。介绍了该次定向钻进（侧钻）的技术要点。