大直径反循环钻头底面形状设计

针对大直径反循环钻头底面形状对反循环形成效果的影响,分析了反循环钻头孔底循环介质流动的特点;基于反循环钻头孔底流动模拟实验器对凸面型、凹面型和凸凹组合型3种典型的钻头底面形状进行了对比测试;运用CFD技术对不同底面形状反循环钻头孔底局部流场进行了数值模拟,揭示了其各自的流动特征及影响反循环形成效果的机理。实验结果表明,凹面型钻头底面形状更有利于反循环的形成。反循环钻头底面形状设计研究对改善和提高大直径反循环钻头的性能具有重要的意义。      

关于利用系统论方法设计金刚石钻头的分析研究

地质钻探工程是个复杂的系统工程,金刚石钻头设计是个复杂的系统。俄罗斯技术科学博士Скоромных В. В.教授等使用系统论方法设计表镶金刚石钻头,以机械钻速为目标函数,以钻头切入岩石深度为切入点,建立了相关的数学模型,编制了程序,进行了计算机模拟,可以比较直观地看到金刚石在孔底的工作情况和钻头破碎岩石的过程,对于深入研究孔底岩石破碎过程机理和判断金刚石钻头设计的合理性及其对钻探技术经济指标的作用,具有一定的实际意义。     

机械钻速与金刚石底出刃、钻进规程参数关系的试验研究

俄罗斯钻探专家提出在金刚石正常钻进条件下,破碎岩屑的数量应与孔底排出岩屑的数量相应,否则,岩屑将会充满孔底部分,形成“岩屑垫”,阻碍岩石破碎,所以设计钻头和选择钻进规程参数时,应该保证破碎岩屑体积与孔底表面、钻头胎体间的体积,即充满孔底的体积相等。在此基础上提出了机械钻速（钻头每转进尺）的计算公式。该公式给出了机械钻速与金刚石底出刃、岩屑排出程度的关系。提出了金刚石正常出刃和非正常出刃的概念,并对正常出刃金刚石钻头和非正常出刃金刚石钻头进行了实验室试验研究和野外生产试验研究,取得了肯定的结果。     

双层水口超高胎体金刚石钻头孔底磨损过程分析

双层水口超高胎体金刚石钻头在深孔硬岩绳索取心钻进中具有其优势。根据CUG-2钻探参数监测系统的检测数据,对双层水口超高胎体金刚石钻头的孔底磨损过程及其优缺点进行了分析。结果显示,该钻头的使用寿命比常规金刚石钻头高近 1倍,但其孔底磨损过程比孕镶金刚石钻头复杂,尤其在两层水口的过渡期,容易造成孔底排粉不畅,甚至出现钻头唇面的非正常磨损。建议在钻头第二层水口中增加挡水片;在两层水口过渡层采用较软的胎体;把第二层水口的下端形状设计为圆弧形。      

新型抗振动柔性PDC钻头

钻头与孔底钻具组合之间要用刚性连接，可引起严重的孔底钻具振动。若在钻头上使用倾斜柔性装置，可以减少钻头振动与孔度钻具振动之间的耦合，同时提高钻头的稳定性。这一设想被一个经过特殊设计的能模拟孔底动态情况的实验装置所证实。     

φ56毫米喷射式反循环捞沙钻具

小口径金刚石钻进时,清除孔底积物是钻进工艺中重要的技术问题。在钻进过程中,开孔要用合金钻头,有时处理孔内事故也要用合金钻头,合金片都有可能崩落孔底。有的钻孔岩层不稳定,孔壁岩石剥落堆积于孔底。前者往往破坏金刚石钻头,后者处理不当则可能引起烧钻。因此常常要花较     

关于金刚石钻进工艺优化几个问题的研究

孕镶金刚石钻头钻进时,孔底所剩岩屑数量直接影响钻进是否处于正常状态,正确设计岩屑规程可以保证钻头正常钻进。计算和实验证明,冲洗液流在钻进过程确实产生空化气蚀现象,对钻头磨损有严重影响。设计各个通道过水面积相等的钻头,可以基本解决这个问题。应该保证供给的冲洗液量与机械钻速之比保持在合理的范围内。     

钻粒破碎岩石的机械作用

1932—1935年期间,有关钻粒在孔底的作用问题会是广泛研究和探讨的课目,从此便出现了破裂钻粒在破碎岩石上起主要作用的观点;在孔底被钻头研转的同时破裂钻粒便以其锐利的棱角刮磨和削铇岩石。“铁砂极脆井在钻头底唇之下迅速破裂成锐角碎块。碎块在孔底为钻头所研转并以其锐利的棱面尅剥岩石。必须指出,可以使用钢砂和按大小选配过的钢质角粒进行钻进,但是所用之钢料应富有足够的脆性”——B．M．库？明工程师是这样论述钻粒的作     

第三讲 金刚石钻进工艺

一、岩石破碎机理及钻头的选择(一)金刚石钻头破碎岩石机理研究金刚石钻进的理论,即有关金刚石破碎孔底岩石的机理,对于钻头的设计制造,钻进工艺等方面的改进,都有直接的关系。虽然对金刚石钻头破碎岩石的机理作了一些研究,但还没有统一的解释。一般认为:表镶金刚石钻头破碎岩石以磨削和研磨作用为主,工作原理与砂轮近似,兼有压碎、     

金刚石钻头使用中的“分组”与“排队”

为了更好地避免采取岩心的直径变大、孔径变小、新钻头下不到孔底和新钻头在下钻过程中卡钻等钻探安全质量事故的发生,减少钻探施工中新钻头初次下孔过程中扩孔的麻烦,通过长时间在钻探过程中的摸索与试验,我们总结提出了一套在钻探工作中比较实用的金刚石钻头"分组"与"排队"的方法。通过在钻探过程的实际运用,这套方法能有效地避免了前述钻探事故的发生,对提高钻探质量,保证钻探安全,减少单孔金刚石钻头的消耗量和提高钻探经济效益指标等都起到了良好的作用。     

井底轨迹图CAD在牙轮钻头布齿设计中的应用

地勘牙轮钻头CAD软件系统，是在配置了较好硬件环境基础上，以AutoCAD为开发平台，使用可视化语言－VisulLISP语言进行二次开发而成的软件系统，针对地勘牙轮钻的设计特点，从孔底牙轮钻头的运动分析入手，进行牙轮钻头的运动仿真计算，从而生成孔底击碎图以指导牙轮的布齿设计。     

冲击回转碎岩机理试验研究

在模拟孔底冲击回转钻进条件的试验台上，对岩石的冲击回转碎岩机理进行了试验研究，提出了大直径潜孔钻头的合理布齿及钻进参数选择依据。     

165孔底电钻研制概况

电钻钻井,是一项新技术、新方法。它是利用孔底电动机作动力,下到孔底,直接传动钻头。电钻与柔性钻杆配套是电钻研究的新发展。柔性钻杆与孔底电钻联接,用来输送电能,循环泥浆,连续升降钻具。柔杆还具有抗拉、抗扭、抗内外液压引起的机械应力和     

钻铤与孔底压力的关系

在钻进过程中,影响钻进效率的最主要因素,除了冲洗液排量（泵量）、钻头转数、切削具的几何形体外,则为孔底压力（钻压）。根据理论的分析以及实际经验的证明,如何正确地掌握孔底压力,乃是钻探工作中很重要的问题。     

如何提高金刚石在打滑地层中的钻进效率

所谓打滑地层，一般系造岩矿物的硬度高，岩石的颗粒细，颗粒与颗粒之间的空隙度小，结胶物与岩石颗粒的硬度差小，研磨性弱的岩矿层。当钻头在这种地层钻进一段时间后，钻头底出刃的金刚石逐渐磨纯，克取岩石能力随之削弱。由于这种岩层硬度高，颗粒细，尽管钻头在孔底作回转运动，但金刚石和岩石的接触表面形成了一层光滑的“保护层”，使金刚石继续出露困难，减少了岩石与金刚石之间的摩擦系数，而导致钻头在孔底打滑。根据打滑地层的特点和钻头在孔底打滑原因，我们在钻进中主要是从以下几个方面来提高钻进效率的。     

利用声谱分析方法对岩石破碎过程的研究——俄罗斯钻探过程研究的新方向

介绍了俄罗斯采用声谱分析方法研究岩破碎过程和钻探规程的情况和结果，讨论了岩石破碎与声波的关系，说明了钻进时如何测量声波，分析了孔底功率，碎岩声波和钻头胎体温度与钻探工况（抛光，正常钻进，烧钻）的关系。     

国外不提钻换钻头钻进

不提钻换钻头足一种古老的设想,基于这种设想的专利可追溯到1800年,其后1897年、1898年奥地利、德国都有相似的专利出现。从本世纪30年代以后美、苏、澳、日等国相继设计出多种孔(井)内可更换钻头的钻进装置。不提钻换钻头的基本特点是孔底钻头可以依靠共自身的结构特征,通过某种机构的转换,使其由孔底工作状态转变为传输状态(此时钻头包括扩孔翼的外径小于钻杆的内径)。     

高压射流钻进工艺试验

在钻井过程中受松散覆盖层、强富水含水层、裂隙发育等多种复杂地质条件影响,常规钻井钻进效率较低、井壁稳定性较差,为提高钻进效率,结合国家重点研发计划项目重点对高压射流钻进工艺进行了研究,高速射流的水力能量迅速破坏土体结构,同时冲刷钻头,有效净化孔底环境,避免岩屑重复破碎。试验重点研究泵排量、喷嘴尺寸等对孔底压力和机械钻速的影响,通过工程试验发现合适的喷嘴直径配置是提高机械钻速的关键因素,利用高压射流钻进工艺可以提高钻进机械钻速,有效解决复杂地层快速钻进技术难题。     

基于钻柱状态估计的坑道回转钻进智能优化方法

为解决现有研究中难以通过随钻获取孔底钻进参数,仅利用孔口数据进行回转钻进操作参数优化准确性不高、提升效果不足的问题,通过构造孔内状态观测器估计孔底钻进参数信息,提出基于钻柱状态的坑道近水平回转钻进智能优化方法。首先分析煤矿井下坑道回转钻进特性,考虑实钻约束条件,提出机械钻速和钻头磨损的优化目标评价方法;随后建立轴向和扭转维度的集中质量钻柱动力学模型,构建基于该模型的钻柱状态空间方程,得到了孔口-孔底钻柱运动状态映射关系;基于此设计了状态观测器,利用李雅普诺夫稳定性分析方法,得到反馈增益矩阵L,以估计孔底钻头的运动状态,并进行仿真分析评价;最后综合孔口采集的数据和孔底状态估计,运用NSGA-Ⅱ多目标优化算法实现了动力头转速和给进压力的优化,并利用安徽淮南某煤矿实钻数据进行了验证。结果表明,基于钻柱状态估计孔底信息进行优化后的钻速和司钻操作相比预计提升32.47%,仅利用孔口实测数据优化后的钻速仅预计提升15.04%,基于钻柱状态估计的坑道回转钻进智能优化方法更具优势,孔底估计钻进信息对提升钻进水平具有关键作用,研究对煤矿坑道回转钻孔实现高效、智能钻进具有重要理论与实际意义。     

复杂地层钻进中贯通式潜孔锤的应用及反循环钻头的改进

针对贯通式潜孔锤在复杂地层钻进中遇到的问题,对反循环钻头进行了改进:在钻头上部增加喷射孔,使气流只有一少部分进入孔底,大部分经喷射孔直接进入内管,排至地面。生产试验证明,改进后的反循环钻头更有利于形成反循环,使用效果良好。