特深钻探钻柱组合优化设计研究

钻杆柱作为地球深部探测中深地与深水钻探技术的核心与关键,单一规格钻柱许用深度有限,难以满足大陆万米特深孔科学钻探及大洋深水深孔钻探工程的设计要求。本文通过减轻下部钻柱重力及提高上部钻柱强度方案,对其组合设计开展优化研究。以拉伸条件下的强度计算为主,加之一定的设计安全系数和拉伸余量来满足动载荷以及其他复杂情况对钻柱强度的需求,并开发了钻柱组合设计与安全系数计算的软件,可实现不同孔深设计和钻杆结构要求下的钻柱组合设计与安全系数计算。     

基于ANSYS绳索取心钻杆和连接接头的应力分析

对绳索取心钻探施工的工况进行了分析,利用ANSYS软件对绳索取心钻杆以及连接接头的应力状态进行了三维模拟,提出了不同工况条件下,钻杆柱最大应力出现的位置。所得的结论对预防钻杆折断事故、优化接头螺纹设计、确定合理钻进参数有一定的参考意义。     

直径67mm内丝钻杆及接头螺纹断裂分析及改进

直径６７ｍｍ内丝钻杆及接头螺纹断裂分析及改进济南钢铁总厂水文公司王继新济铁矿山大帷幕堵水工程Ｄ２８号孔，钻杆母扣、接头蘑菇头母螺纹断裂后处理时间占该孔钻进时间的８．４７％，严重影响了钻进效率。如何减少和消灭钻杆、接头螺纹的折断事故，是该工程钻探生产中...     

基于Ansys Workbench通地1井的绳索取心钻杆接头疲劳分析

通过分析通化盆地地质调查井工程钻探施工工况、钻杆折断事故及折断部位,基于钻杆和钻进工艺参数对井内钻杆接头螺纹受力进行理论计算,采用SolidWorks对钻杆接头螺纹连接处进行建模然后将模型导入Ansys Workbench中进行应力和疲劳仿真分析,预测钻杆接头的疲劳寿命。通过分析仿真结果,再结合地质岩心编录和测井资料,探讨涌水伴随大量气体钻探施工的钻杆折断原因,优化钻进工艺参数,从而减少孔内钻杆折断事故的发生。     

地质钻探铝合金钻杆材料研制及室内试验研究

与钢钻杆相比,铝合金钻杆具有比强度高、刚度低、耐腐蚀性好等优点,在实施钻探工程作业时,可增加现有钻探设备钻进能力,减少钻机动力消耗,降低钻探施工难度,减轻工人劳动强度.开展地质钻探铝合金钻杆研究,对提高我国难进入地区地质调查钻探工程效率、推动地质钻探科学技术进步以及节能降耗工作具有重大现实意义.本文介绍了7E04铝合金...     

提高钻杆接头调质热处理质量的途径

钻杆接头是钻探中的易耗品，其寿命长短直接影响到钻进效率、钻探成本和钻探工人的劳动强度。钻杆接头的使用情况除与选用的钢材、机械加工质量有关外，还与热处理状态有着非常密切的关系。特别在小口径金刚石钻进中，由于采用了高转速和较高的钻进压力，同时又减小了钻杆接头的结构尺寸，因而对钻杆接头材质的机械性能也提出了更高的要求。但材料的机械性能取决于材料的内部组织结构，而材料的内部结构又取决于一定的     

地质钻探外丝钻杆的失效形式分析

结合生产和使用实践经验,总结分析了地质钻探外丝钻杆及锁接头的失效形式,并给出了预防钻杆及接头失效的处理手段和方法。     

渗硼技术用于钻杆接头表面硬化的试验研究

钻探接头的耐磨性多年来一直是钻探工具中一个重要的研究课题,且已取得较大进展.但所采取的表面强化及硬化措施,比如高频表面淬火、镀铬、离子氮化等,都不同程度地存在着工艺复杂、成本高、效果差等缺点.以钻杆接头常用材料40Cr为试验材料,对其经粉末固体渗硼后的耐磨性、耐蚀性进行了研究,结果表明,渗硼后其耐磨性提高7倍以上,耐蚀性也有明显提高.     

深井复合钻柱技术在特深科学钻探中的应用探讨

深井复合钻柱技术是解决特深科学钻探超长钻杆柱可靠性问题的重要途径,其与设备能力、材料性能、钻进条件及管柱力学等息息相关。本文系统总结了复合钻柱技术在我国深部钻探中的发展和应用情况,在复合钻柱强度理论的基础上,探讨了不同复合钻柱的组合方案及其极限下深。研究结果表明,若以?216 mm直径终孔,仅依靠钢质钻柱已无法满足特深钻探13000 m的下深要求,而采用V150钢级?127 mm钻杆配合?127 mm钛合金钻杆及S135钢级?127 mm钻杆配合?129 mm铝合金钻杆可分别满足最大13484 m和18783 m的下深要求,钻柱总重分别仅有360.5 t和324.3 t,均具备可靠的安全性保障。本文对特深科学钻探用复合钻柱的设计和选择具有参考意义。     

科学超深井钻探铝合金钻杆的腐蚀失效分析

针对铝合金钻杆在复杂的超深井钻井工程服役条件,分析了铝合金钻杆腐蚀行为的主要外在钻井工程因素,并进行了松辽盆地资源与环境深部钻探“松科二井”铝合金钻杆工程试样腐蚀程度的测试与分析。分析结果表明：钻杆结构、磨损与应力、钻井液介质、井内高温高压是其产生腐蚀的主要服役条件因素;铝杆体与钢接头连接处的腐蚀情况最为严重,铝杆体次之,加厚端部分耐蚀性最好;腐蚀产物的主要成分是Al2O3和Al(OH)3相。     

岩体节理表面几何特性描述

岩体节理表面几何特征对岩体变形、刚度、剪切强度和水渗导性有重要影响,一般用节理粗糙度系数（ＪＲＣ）、节理吻合系数（ＪＭＣ）来描述。本文用节理表面分维（ＪＳＦ）来描述节理表面形态的复杂性,为节理表面几何特征描述提供了一个新的方法。     

A model for coupled mechanical and hydraulic behaviour of a rock joint

Constitutive laws for rock joints should be able to reproduce the fundamental mechanical behaviour of real joints, such as dilation under shear and strain softening due to surface asperity degradation. In this work, we extend the model of Plesha to include hydraulic behaviour. During shearing, the joint can experience dilation, leading to an initial increase in its permeability. Experiments have shown that the rate of increase of the permeability slows down as shearing proceeds, and, at later stages, the permeability could decrease again. The above behaviour is attributed to gouge production. The stress–strain relationship of the joint is formulated by appeal to classical theories of interface plasticity. It is shown that the parameters of the model can be estimated from the Barton–Bandis empirical coefficients; the Joint Roughness Coefficient (JRC) and the Joint Compresive strength (JSC). We further assume that gouge production is also related to the plastic work of the shear stresses, which enables the derivation of a relationship between the permeability of the joint and its mechanical aperture. The model is implemented in a finite element code (FRACON) developed by the authors for the simulation of the coupled thermal–hydraulic–mechanical behaviour of jointed rock masses. Typical laboratory experiments are simulated with the FRACON code in order to illustrate the trends predicted in the proposed model. © 1998 by John Wiley & Sons. Ltd.     

岩体表面节理迹长与节理真实长度尺寸的概率关系

空间节理长度不能直接进行测量,只能通过岩石暴露面上节理迹线长度来量测,但是节理迹线是节理面与岩面交切的结果,迹长在多大程度上能代表节理真实长度是值得研究的,本文利用计算机模拟的方法分析了迹长与节理真实长度的统计关系。     

软硬互层状岩体渗透特性研究

叙述软硬互层状岩体中的裂隙发育规律,并由此建立了互层状岩体渗流的离散裂隙网络模型.根据裂隙网络水均衡原理,介绍了裂隙岩体网络渗流数学模型以及模型的求解方法;通过一个数值算例验证了模型的合理性,并且讨论了软岩中的切层裂隙以及软岩层面裂隙开度对渗流场分布和通过软岩流量的影响.     

节理泊松圆盘模型直径分布推断的解析方法

节理圆盘直径分布是节理网络模拟中的重要参数之一。在节理为Poisson圆盘的假设下,根据三维齐次Poisson点过程的数学特征,给出迹长分布概率密度函数的多项式形式和相应的约束条件;对Warburton提出的迹长分布概率密度函数和节理直径分布概率密度函数关系公式进行Santalo变换,推导了多项式形式的迹长分布所对应的直径分布概率密度函数的解析解,并采用Priest给出的解析解验证其正确性;根据概率密度函数的性质,给出了直径分布概率密度函数定义域的推断方法。编制节理网络模拟程序,采用Monte Carlo方法验证节理Poisson圆盘直径分布概率密度函数解析解的正确性和直径分布概率密度函数定义域推断方法的适用性。     

黄土坡体节理发育特征和空间分区与边坡稳定性

通过现场调查分析了黄土坡体节理发育特征,节理走向与边坡倾向呈大角度斜交,节理走向受边坡倾向的控制。根据对斜坡不同区域受力分析,台塬区土体主要受到湿陷拉张作用,在斜坡地带土体主要受水平卸荷所产生的推力作用,把斜坡区节理发育分为湿陷节理发育区、拉张节理发育区、挤压节理发育区和开挖卸荷节理发育区。最后,对有无节理边坡进行了稳定性计算,计算结果和理论分析一致。      

地下连续墙接头技术探讨

结合工程实践,对地下连续墙接头技术,特别是对柔性接头和刚性接头工艺技术进行分析探讨,并根据地下连续墙的结构、用途及成本和施工便利来确定选择接头方式。     

松辽盆地东缘营城组节理构造特征、分布规律及其储层预测

首次较系统地统计了研究区节理产状、规模、开度、密度以及分布规律,阐述了其储层意义。根据节理产出层位、切割关系和区域构造背景分析,将研究区节理的形成期次划分为营城期、营城末期和晚白垩世晚期3个期次。利用共轭节理产状和节理面性质,计算出营城期具有近东西向伸展和挤压相互交替的构造应力场;营城组末期具有NE—SW向挤压构造应力场;晚白垩世晚期具有NW—SE向挤压构造应力场。营城组中的节理形成与分布主要与前两期挤压应力场有关。在此基础上,对徐家围子地区营城组节理分布规律进行了预测,为天然气储层分布规律研究提供可视化对比依据。     

Projection of joints from surface to tunnel level — a Case Study

Summary A joint-study of a granitic batholith recorded orientations and spacings of joint-sets at outcrop and at three separate sections of a water diversion tunnel. A second joint-survey in the tunnel determined the average joint spacing along the spring lines. Joint-set spacing studies show a 40–50% reduction of joint-set spacing underground, compared to those at the surface. Individual equal-area plots of surface joints for the two major facies of the granitic rock showed different maxima. But when the joints in the two facies were combined into one equal-area plot, the predominent facies, which represented 73% of the joints plotted, masked the prominent sets of the second facies. Hence, joint surveys for individual rock facies are warranted. Comparison of equal-area plots of surface and tunnel joints in the same rock facies reveals a striking similarity in joint-set maxima.