反循环钻头引射孔倾角的仿真分析

介绍了引射装置的工作原理及其在反循环取心钻头体上的应用。运用FLUENT流体工程仿真软件对30°、45°、60°3种不同倾角引射孔内部形成的负压进行模拟,得到对应压力分布云图与数值,并根据所得结论制造出带有3种角度的引射装置。实验室试验数据与仿真结果比较,二者基本吻合。这说明运用仿真技术对引射结构进行优化设计是可靠的,并且过程简单,与经验法和试验法相比,其成本低,周期短,结论更准确。      

空气反循环钻头井底流场分析及结构优化

为改善空气潜孔锤反循环钻进技术在大口径嵌岩桩施工中的应用效果,运用Fluent软件对嵌岩桩施工用反循环钻头底喷孔水平倾角θ_d和扩压槽水平倾角θ_k做了进一步的分析和研究,得到θ_d和θ_k对反循环钻头抽吸系数ω的影响规律。在分析中发现原有反循环钻头中心贯通孔结构设计中的不足之处,并进行了优化,优化后的反循环钻头抽吸效果明显增强。采用优化后的结构加工了一个直径为660 mm的反循环钻头,并进行现场钻进试验,试验效果良好,平均钻进效率为6.00 m/h,成功嵌入微风化岩层表面,能够满足嵌岩桩施工对嵌入微风化岩层和孔壁稳定、无塌孔的要求。     

引射孔倾角与孔径对钻头体反循环形成影响的仿真分析与实验研究

介绍了引射装置的工作原理及其在反循环取心钻头体上的应用，运用FLUENT流体工程仿真软件分别对不同倾角与不同直径引射孔内部形成的负压进行模拟，得到对应压力分布云图与数值，并根据所得结论制造出带有不同角度和不同孔径的引射装置，在实验室进行试验研究，所得数据与仿真结果比较，二者基本吻合，说明运用仿真技术对引射结构进行优化设计是可靠的，并且过程简单，与过去常用的经验法与试验法相比，成本低，周期短，结论更准确。     

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。      

反循环钻头参数优选系统的建立

气动贯通式潜孔锤钻进技术以其独特的技术优势在岩土与钻探界广泛应用.然而在复杂地层钻进中,由于钻头结构不够合理,反循环往往形成困难或难以形成,使该技术的应用受到限制.针对该问题,作者运用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的科学研究手段,对影响反循环形成的钻头新增引射孔各参数、底喷孔各参数以及其它相关参数进行优化设计,得到一系列适合不同规格钻头的相关参数值及其回归方程.将研究结论与专家的经验总结汇合编写了钻头参数优选系统.研究结论应用于生产试验中,岩矿芯采取率达到98%以上,反循环形成顺利,岩矿芯完整度好.     

基于LS-DYNA的贯通式潜孔锤反循环钻头强度的优化分析

通体花键式贯通式潜孔锤反循环钻头在实际施工中尾部较易损坏,影响反循环钻头的使用寿命。为提高反循环钻头的使用寿命,对反循环钻头尾部结构进行了优化设计,并采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA对改进前后的反循环钻头进行了仿真分析。分析结果表明：由于在冲锤的高频冲击作用下,反循环钻头尾部易出现较大的局部应力集中,导致钻头体出现疲劳破坏;通过对钻头尾部结构设计优化后,与通体花键式反循环钻头相比,新结构钻头在无泄风槽情况下,应力集中值减小44%,在有泄风槽的情况下,应力集中值减小19%。数值模拟分析表明,优化后能大幅度提高钻头寿命。     

大直径反循环钻头流道结构的设计

基于反循环钻头孔底流动模拟实验器,对比研究了两种典型的底喷孔布置方式所对应的反循环形成效果,并通过流场数值模拟揭示了不同底喷孔布置方式对反循环形成效果的影响机理,确定了大直径反循环钻头底喷孔的合理布置方式;基于该实验器研究了内喷孔与底喷孔流道截面积分配比例,得到了流道截面积不同分配比例对反循环形成效果的影响规律;此外,提出了一种中心孔底面入口新的结构设计形式。结果表明,流道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意义。      

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。      

反循环钻头内部流场流量分配关系的建立

通过简化空气反循环钻头体内部流场特性,运用空气动力学与流体力学知识对钻头体内流量分配关系首次进行计算,得到了相应的流量分配方程式。可以看到,所列方程组具有唯一的解析解,该研究将有效确定钻头结构相关参数,且为确定空气反循环钻头在钻井过程中钻头体内各点处流场特性提供帮助。     

内喷孔式反循环钻头结构优化设计及CFD模拟分析

为解决贯通式潜孔锤反循环连续取心（样）技术在钻进“硬、脆、碎”等复杂地层时反循环排不出渣或者排渣不彻底的现象,在现有贯通式潜孔锤反循环连续取心钻头结构的基础上,优化设计一种新型内喷孔式反循环钻头,能在孔底形成强有力的多股引射抽吸流场,并模拟分析了内喷孔轴线水平偏角和内喷孔轴线与钻头中心的偏距2个结构参数对新型反循环钻头结构抽吸能力的影响。通过模拟分析的验证,此种反循环钻头的结构更加简单,反循环效果比较优良。     

淘汰一字形钎头

因一字形钎头破岩效率低和几何形状结构缺陷等问题,瑞典从７０年代中期就用锥体连接的十字和球齿钎头取代了一字形犴头。现在,我们建议用更具优势的复合片齿钎头逐步更新一字形钎头,新系列钎头寿命为一字,球齿钎头寿命的２－４倍,而价格仅比同直径一字,球齿钎头高１／５－１／３。     

旋挖钻头设计制造数据库系统设计

旋挖钻进施工目前是我国常用的桩工施工工法。旋挖钻机施工由于效率高、噪声低、环保、成孔质量高等特点,施工范围极广。但由于施工地层各不相同,需要选择不同形式的钻头来满足不同的施工要求。合理地选择和使用旋挖钻头,能够丰富旋挖钻机的施工工艺,拓宽旋挖钻机的施工领域。建立旋挖钻头数据库系统,为旋挖钻头的设计、制造、选型提供数据支撑,满足日益复杂的施工要求。本文介绍了旋挖钻头设计制造数据库系统的设计及应用情况。     

高研磨性地层复合式钻头的研制与应用

金山气田、龙凤山构造、长岭断陷等登娄库组以下深部地层可钻性差,研磨性强,导致钻头磨损严重,使用效率低。在对牙轮钻头、PDC钻头及孕镶金刚石钻头在高研磨性地层中的适应性进行细致和全面分析的基础上,提出了把PDC钻头机械钻速高和孕镶金刚石钻头进尺多的技术优势相结合的研制思路,开展PDC+孕镶复合式钻头设计。现场应用取得了良好的试验效果。提出了合理化的建议。     

专家系统在钻头设计及使用中的应用

运用人工智能技术、创造性地将设计及使用小口径金刚石钻头和大口径工程施工钻头的知识与经验编制成相应的专家系统，具有较高的实用价值。     

金刚石粒度对孕镶金刚石钻头性能的影响

孕镶金刚石钻头已获得了广泛的应用,但人们对其性能和钻头金刚石参数间的一些问题仍需进一步认识。本文通过理论计算得出了钻头唇面上金刚石的分布模型,其结论与实际相吻合;并以此为依据,探讨了金刚石粒度对钻头性能的影响      

卵砾石地层金刚石钻头的试验研究

卵砾石地层钻进是钻探的难题之一,不仅钻进速度低,钻头的使用寿命短,而且钻探成本高。针对卵砾石地层钻进,开展了新型结构钻头的试验研究,研制成一种金刚石-聚晶体复合型钻头,现场试验表明,钻头的钻进速度能够≮1.8 m/h,使用寿命能够达到50 m,钻探成本较低。     

钻头泥包的土壤动物仿生学分析研究

从土壤动物适应生存环境而进化出在潮湿土壤中不粘土的特性出发，介绍了土壤动物非光滑体表结构有利于减粘脱土的原因和穿山甲特殊爪趾形状不粘土的特性。在此基础上，提出了仿生钻头的想法，希望能够解决钻探工作中遇到的钻头泥包问题。     

瓦斯地质钻探中复合片钻头损伤原因及其使用工艺

通过对复合片钻头残体的大量观察、分析,对不同的钻头残体从瓦斯地质条件,钻进工艺条件,泥浆泵压、泵量等方面进行了综合的分析,并对存在的问题从技术角度提出了设计方面的要求,从工艺方面提出了应用方面的要求等。要提高瓦斯地质钻进中复合片钻头的使用效能,必须从综合角度来提高总体的技术水平。     

火山岩地层钻进金刚石钻头寿命与效率的探讨

火山岩地层岩性变化大,岩石的物理力学性质也差异极大,根据岩石的物理力学性质选用相应的金刚石钻头参数,能较大的提高金刚石钻头的使用寿命和钻进效率,从而获得较好的钻进效果和经济效益。从常见的几种火山岩地层中使用不同参数的金刚石钻头的使用寿命和钻进效率进行了统计和分析,提出了与地层相适宜的金刚石钻头技术参数的选用原则与选用方法。     

内蒙古哈素海地热井施工技术

总结了内蒙古哈素海旅游景区内一眼地热井的施工经验。该井完钻井深2232.59 m,使用石油30型钻机施工,回转正循环三牙轮钻头全面钻进,配合PDC钻头取心钻进工艺。三开井身结构,80目包网缠丝滤水管。成井后水温、出水量均满足设计要求。同时介绍PDC钻头泥包的判断及预防措施。