热压高磷铁基胎体性能及其金刚石钻头研究

针对在硬而致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短以及传统金刚石钻头胎体材料价格高等众多难题,采用混料回归试验设计方法,进行了替代碳化钨基金刚石钻头胎体材料的新型铁基胎体配方的试验研究;分析了热压钻头的金刚石出刃与岩石研磨性等岩性之间的内在联系,认为钻头的胎体成分及其性能是关键。因此,从热压金刚石钻头的胎体成分与性能研究入手,经过反复的试验研究与优化组合,研究出热压高磷铁基孕镶金刚石钻头的胎体材料,并试制出金刚石钻头。在室内对可钻性Ⅸ级岩石进行钻进的试验表明：钻进时效平均达到1．91m,钻头平均工作寿命达到60．26m。试验结果表明,高磷铁基眙体是一种性能良好的金刚石钻头胎体材料,且该类型胎体的热压金刚石钻头是一种成本明显降低、具有广谱性能的金刚石钻头。     

预压层叠式钻齿型孕镶金刚石钻头的研制

分析了高品质钻头的应用需求,指明了高品质钻头的研究方向。设计了一种层叠式结构钻齿,采用预冷压工艺进行压制后,再经过装模热压烧结的新型孕镶金刚石钻头。给出了此类钻头的原材料选择和制作工艺参数,分析了钻探试验结果。结果表明：预压层叠式钻齿型孕镶金刚石钻头,有利于改善钻进条件,提高钻进效率,有效地实现钻头制造过程中节能降耗,是一种广谱性应用前景的孕镶金刚石钻头新型式。     

热压铁基孕镶金刚石钻头的试验研究

针对在坚硬致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短的技术难题,分析了热压钻头的金刚石出刃与岩石研磨性等岩性之间的内在联系,认为钻头的胎体成分及其性能是关键,硬而带脆性的胎体性能有利于金刚石出刃,从而能提高钻进速度。因此,从热压金刚石钻头的胎体成分与性能研究入手,经过反复的试验研究,试制出了热压铁基孕镶金刚石钻头,取得了突破性的进展。在坚硬致密岩层中钻进,钻进时效由0.5 m左右提高到1.17 m,钻头寿命由10 m左右提高到21.31 m,解决了在坚硬致密岩层中钻进难的问题。试验研究结果说明,铁基合金是一种新型的金刚石钻头胎体材料,热压铁基孕镶人造金刚石钻头是一种新类型的金刚石钻头。     

聚合粗粒金刚石的应用

针对热压金刚石钻头在钻进中尚存在钻进时效不高、适应性不广的弱点,进行了聚合粗粒金刚石钻头的应用研究,从聚合粗粒金刚石的聚合方法与工艺,到聚合粗粒金刚石破碎岩石的特点,进行了较深入的分析.研制的聚合粗粒金刚石钻头,在室内进行了钻进试验,钻进Ⅸ级中—细粒致密花岗岩能获得2.59 m/h的时效,和普通金刚石钻头相比钻进效率提高了24％,表明聚合粗粒金刚石可以弥补普通金刚石钻头对岩层适应性较低的弱点,具有研究价值和应用前景.     

坚硬致密岩层钻进用热压金刚石钻头的研究

针对坚硬致密岩石钻进中遇到的钻头打滑、钻进效率低的问题，通过改变弱包镶材料，加入强化的石墨颗粒，进行试验与研究，获得了颗粒状石墨能提高金刚石出刃的初步效果。随后对石墨颗粒的粒度和强化程度进行反复试验，得到石墨颗粒的粒度、含量和强化程度对金刚石出刃的影响关系；在此基础上研制成新型的热压金刚石钻头，生产试验表明能明显提高金刚石钻头的出刃效果，达到了提高钻进效果的目的。     

真空热压烧结金刚石钻头的应用

简述了真空热压烧结金刚石钻头的特点、优越性，介绍了几个厂家的钻头的试验情况，对其综合效果进行了评价，并阐述了其应用前景。     

热压法双式烧结工艺初探

在分析了传统的金刚石钻头热压法烧结工艺的基础上，提出了金刚石钻头热压法双式烧结工艺，并对其进行了可行性论证。采用此工艺制造的金刚石钻头经实钻应用后，钻头的性能指标满足钻探生产要求。本工艺成倍地提高了制造金刚石钻头的生产效率，大幅度降低了能源消耗。     

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。     

真空热压烧结金刚石钻头的特点及应用前景

本文阐述了真空热压烧结金刚石钻头的特点、优越性，即排杂，脱氧，脱气，促进金属粉末合金化，降低金刚石强度的热力损失，钻头内在质量明显改善，介绍了几个厂家钻头的试验情况，对其综合效果进行评价，文章还展望了这种新型钻头的应用前景。     

关于金刚石钻头底出刃锐化处理的试验研究

在我国固体矿产地质勘探中,金刚石钻进是一种主要的钻进方法。金刚石钻进时,破碎岩石是靠镶在钻头胎体中的金刚石底出刃完成的。随着钻孔的加深和孔底岩石的破碎,金刚石底出刃被磨损,直接影响机械钻速和钻头进尺,直至钻头报废。因此对钻头金刚石出刃磨锐问题,应该给予充分注意。俄罗斯Спирин В.И.教授等利用电化学原理对钻头底出刃进行锐化处理,以提高机械钻速和钻头进尺,基于此原理研制了野外用轻便式电化学锐化处理金刚石钻头的设备,工程应用验证,取得了很好的技术经济效果。     

小直径灌注桩旋挖成孔工艺

由于旋挖钻机结构的特殊性,不便用于小直径钻孔灌注桩。设计了一套解决问题的新技术---小直径灌注桩旋挖成孔工法。此项新技术包含了自行设计的XFK600防扩钻头、特别的工艺参数、双护筒保浆技术等。试验研究成功后,已广泛应用于多个重大工程项目。介绍了该技术的创新内容、关键技术及其试验应用效果。     

新型高效破岩钻井技术及工业化应用研究

高效破岩技术对提高破岩效率、减少钻进时间和降低钻井成本有重要作用。近年来,针对当前油气田钻井深、地层硬度高、研磨性强、可钻性极差等特点,形成了新型的高效破岩技术。主要包括:新型气体安全高效钻井技术、孕镶PDC钻头+涡轮复合钻井技术、PDC钻头+扭力冲击器钻井技术以及新型ONYX360旋转钻头技术,现场应用表明,这些钻井技术对提高破岩效率、机械钻速和节约钻井周期和成本有较好的效果。     

新型加长防斜减振PDC钻头的设计试验研究

PDC钻头在石油钻井和地质钻探中,在中等硬度和部分硬地层中钻进时,取得了很好的钻进效果,得到了满意的技术经济指标,生产单位也比较欢迎。但是,在复杂地层,如深孔软硬互层、裂隙互层和研磨性地层中钻进时,机械钻速变慢,钻头进尺降低,成了推广使用的“拦路虎”。俄罗斯钻探工作者针对上述地层钻探中存在的问题,设计出了加长型防斜减振钻头,经过实验室和野外试验证明,这种钻头是有效的,取得了很好的技术经济效果。     

新型双管取心钻具及其在软土地层中的应用

宁波河姆渡—田螺山遗址科学钻探要求采取无扰动原状土样,由于宁波地区特殊的地层岩性,采用传统的厚壁取土器及薄壁取土器均难以达到试验要求。为此,研发了新型双管取心钻具,同时改进泥浆工艺。应用证明提高了岩心采取率,大幅减少对原状土扰动,取得高质量岩土样;新型双管取心钻具,采用PVC内管和单向阀、大出水口钻头和高出刃切削片,具有高效、高性价比和操作性强等优点。     

用于砾石夹层钻进的新型PDC钻头的研制与使用

无压浸渍工艺生产的PDC石油钻头钻遇砾石夹层不适应。根据砾石夹层砾石坚硬、软硬互层、非均质、研磨性强的特点，研究了新型PDC钻头，在钻头结构上主要采取外抛内锥带辅助切削齿的结构形式，在复合片上主要采用非平面结合方式，即采用双向多条直槽非平面结合。按此方案设计与生产了3只钻头，分别在3口井试用，直接钻穿砾石夹层馆陶组地层井段，钻井效率提高26%，突破了砾石夹层钻进不能使用PDC钻头的禁区。     

元坝地区珍珠冲地层新型三牙轮钻头的研制与应用

砂砾岩地层是钻井工程中的难钻地层,如何提高砂砾岩地层的钻进效率和钻头寿命一直是工程实践中的重要问题。针对在元坝地区珍珠冲石英砂砾岩地层钻进过程中,使用普通型牙轮钻头外排齿易早期断齿、综合使用指标低的问题,开展了地层岩性、钻头使用与失效分析。针对性地开展了钻头的切削结构、齿材优化以及加强保径等方面的研究,优化设计、研制出HJT547GKL型新型三牙轮钻头。现场试用结果表明,这种新型牙轮钻头在元坝地区珍珠冲组石英砂砾岩地层钻进中有较高的行程进尺。该钻头是一种结构简单、扶正保径好、可靠实用,适用于较硬、有硬夹地层的新型实用三牙轮钻头。     

青海东昆仑、祁曼塔格地区金刚石钻头的研究

针对青海省东昆仑、祁曼塔格地区的典型硬岩强研磨性地层情况,对孕镶金刚石钻头胎体材料、金刚石浓度、烧结工艺等方面进行分析研究,并对钻头进行了台架、野外试验。根据各项理论分析结合实验数据,确定了钻头的设计方案,研发出了适用于该地区硬岩强研磨地层钻进的孕镶金刚石钻头。     

关于金刚石钻进规程参数合理配合的分析研究

机械钻速、钻头进尺和每米钻探成本通常称之为是钻探工程的主要技术经济指标。这些技术经济指标均与选用的钻头、所用钻进规程参数和操作技术紧密相关。选用的钻头应与所钻地层的硬度、研磨性（可钻性）相适应。操作技术主要取决于司钻人员的技术、经验和水平。而钻进规程参数的选取和确定及其合理配合则是非常重要的一个因素,不可忽视。提出了临界钻进规程的概念。临界规程是一条红线,不可逾越,否则就会发生事故。正常钻进规程时,钻压和钻头转速应该合理配合,冲洗液量宜保证岩粉处于正常规程状态,以得到理想的钻探工程技术经济指标。建议根据功率表读数变化来调整钻压和钻头转速的合理配合,利用流量计监控孔底的冲洗液数量,严格控制临界规程的形成,把经验打钻和科学打钻结合起来。     

大庆油田齐家区块致密油水平井钻井提速技术

水平井技术是实现致密油开发的重要途径。自2013年开始,大庆油田在齐家、长垣等3个致密油区块开展了水平井井组开发先导性试验,其中齐家区块施工难度最大,针对该区块水平井水平段长、位移大的特点,及钻遇地层岩石可钻性差、三维扭方位难度大、机械钻速低、钻井周期长等主要技术难点,在分析地层特征的基础上,通过优化井身结构,井眼轨迹控制,优化三维井眼轨迹,开展个性化钻头、降摩减扭措施和配套工具的技术攻关及现场应用,初步形成了一套大庆油田齐家区块致密油水平井钻井提速技术,并取得了较好的应用效果,为大庆油田致密油长水平段水平井进一步提速及规模应用奠定了基础。