红河油田地层可钻性研究与钻头优选

红河油田水平井钻头适应性差、起下钻频繁,导致机械钻速低和钻井周期长,严重制约了钻井提速提效。通过对红河油田地层岩心进行室内可钻性实验,建立了该地区岩石可钻性与声波测井相关性数学模型,从而确定了岩石可钻性级值剖面。实验及计算结果表明,红河油田地层可钻性级别为3～6级,上部属于软地层,下部属于中硬地层。基于地层可钻性优选了PDC钻头,经现场试验与应用,平均单只钻头进尺、机械钻速大幅提高,大大缩短了钻井周期,达到了水平井钻井提速提效的目的。     

泉子街地区地层可钻性分析及钻头选型

泉子街地区页岩气参数井钻进过程中存在地层可钻性差、研磨性较强,钻进速度慢,单只钻头（牙轮、PDC）进尺少且报废率高等问题。本文通过对泉子街区块岩石可钻性进行分析、评价,可以为该区页岩气勘查钻井施工钻头选型和钻井工程设计优化提供依据,从而达到提高该区钻井施工效率、降低钻井成本、缩短项目工作周期的目的。     

锥形聚晶金刚石复合片和可旋转切削齿技术简介

PDC钻头有着较高的钻进效率,一直受到客户们的青睐,但它受所钻地层、孔深和温度等因素的制约,使得钻头切削齿寿命较低。最近几年,国内外专家针对如何提高切削齿性能开展了诸多研究,并取得了不少成绩。主要介绍了美国史密斯钻头的2项最新PDC切削齿技术——锥形聚晶金刚石复合片和ONXY 360旋转切削齿。实钻试验表明,采用这2种新型切削齿技术的PDC钻头,钻进效率和寿命都有了明显提高。     

国际油气井钻头进展概述(三）——PDC钻头发展进程及当今态势（上）

自1973年PDC钻头应用以来,油气钻井发生了很大变化。但是PDC钻头在早期约15年时间内发展缓慢。此后,由于加强技术创新,如多层聚晶金刚石层、非平面界面专利、防回旋技术、滤钴工艺、优化水力学设计以及计算机建模等,促进了PDC钻头迅猛发展、广泛应用。目前,PDC钻头在世界上所钻进尺数已占到约90%。NOV公司近年推出4种太阳神PDC切削齿,由其制作的PDC钻头提高了热稳定性、抗研磨性、抗冲击韧性与导向性等。这类钻头可以钻进硬岩与研磨性地层,以及一些难钻地层,具有较高的钻进效率和较好的耐用性。Helios太阳神系列PDC钻头成功地应用于挪威、中东、澳大利亚以及美国等地的油气田。斯伦贝谢公司推出的ONYX玛瑙360°滚动PDC可保持刀齿锐利、相对冷却及延长寿命,显著地提高了钻头耐用性。在美国许多油气田应用表明,这种滚动PDC制造的钻头比固定齿PDC钻头平均钻进效率可提高40%以上,而钻头的工作寿命则可提高40%～70%。     

弱胶结砂砾岩地层钻头研制及提速工具配套研究

针对弱胶结砂砾岩地层钻井过程中面临的PDC钻头崩齿、碎齿严重,钻头先期损坏使得单只进尺少,钻井成本高等技术难题,从弱胶结砂砾岩地层岩石力学特性分析、锥齿PDC钻头研制及提速工具配套等方面着手,研究形成了适合弱胶结砂砾岩地层钻井提速的锥齿微心PDC钻头;并通过选用恒扭矩工具配合该型钻头在胜利油田利567区块进行现场应用,取得了良好的效果,大大延长了钻头的使用寿命,起到了提高机械钻速和降低钻井成本的目的。     

液力衡扭旋冲提速工具及其在达深16井的应用

大庆油田深部地层岩石坚硬、研磨性强,运用常规手段钻进,单只钻头进尺少、寿命短且机械钻速较低。应用液力衡扭矩提速工具,有效解决了这些问题,显著提高了机械钻速和单只钻头的进尺。通过达深16井的现场试验证明,该工具能够使钻头的破岩方式在剪切的基础上附加机械冲击和高压水力脉冲,有效提高PDC钻头剪切岩层的效率,为深井提速提供了一种有效的手段。     

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。     

金3井混镶金刚石钻头的设计与应用

针对东北地区金3井沙河子组致密泥岩和砂砾岩互层,地层软硬交错、研磨性强,钻进机械效率低,钻头寿命短的问题,通过改进胎体配方、采用耐磨的混镶金刚石热压镶嵌齿作为切削齿、优化了钻头的切削结构、采用CFD软件进行钻头水力结构模拟与优化,研制了混镶金刚石钻头（ NR826M）。所设计的钻头在金3井共使用了3只,总进尺784.69 m,钻头平均机械钻速1.03 m/h,单只钻头最高进尺295.03 m,钻头寿命是牙轮钻头的6.5倍,机械钻速是牙轮钻头的1.5倍,为该井缩短了钻井周期40天,降低了钻井施工成本,也为该地区同类地层的钻头选型提供了更多的选择。     

哈萨克斯坦KKM油田钻具强稳降振提速技术研究

KKM油田下部砂泥岩互层非均质性强导致井下钻具振动剧烈、PDC切削齿寿命低,且井眼易偏斜。目前在用PDC钻头多采用5刀翼或6刀翼16 mm切削齿以降低井下振动保证PDC钻头寿命,但降低了钻头攻击性导致机械钻速较低。针对KKM油田下部地层特点,优选了4刀翼19 mm复合片PDC钻头。该钻头具有较高的破岩效率和攻击性,可大幅度提高机械钻速;同时通过底部钻具组合动力学分析,优化形成了双稳定器+单稳单弯（0.5°）钻具组合,3个稳定器串联具有较强的稳定降振作用,配合小弯角螺杆钻进可有效提高防斜能力,降低了井下振动,配合大尺寸聚晶金刚石复合片PDC钻头实现了三开井段一趟钻完成的目标,机械钻速提高115.35%。     

元坝区块提高钻井速度技术方案探析

在总结分析前期钻井经验的基础上,从地质因素、钻井复杂情况、岩石可钻性、地层温度、钻井液密度、井身结构等方面分析了目前影响元坝区块深井钻井速度提高的因素。指出井身结构层次有限,不能完全有效封隔不同压力体系的地层以及须家河组地层可钻性差、埋深较深、段长,不能利用空气钻进行钻进是影响机械钻速的2个最重要原因。提出了气体钻井方案、钻头选型方案、进口动力钻具配合高效钻头钻须家河地层方案,以及采用特种井眼尺寸井身结构方案,为元坝区块深井钻井提供技术支持。     

人类牙齿表面痕迹与人类生存适应及行为特征——湖北郧西黄龙洞更新世晚期人类牙齿使用痕迹

人类为获取食物和满足其他需求而使用牙齿从事的各类非咀嚼性活动在牙齿表面形成使用痕迹。牙齿使用痕迹与古人类的行为特征关系密切,记录了丰富的古人类生存环境、食物构成、获取食物的方式、行为模式及生活习俗等方面的信息。对黄龙洞更新世晚期人类牙齿的观察发现:黄龙洞人类前部牙齿表面具有釉质破损与崩裂、齿冠唇面破损、齿间邻接面沟3种类型的使用痕迹。根据这些牙齿使用痕迹的分布和表现特点,推测生活在黄龙洞的更新世晚期人类经常使用前部牙齿从事啃咬、叼衔、或剥离坚韧的食物或非食物物品等活动,并可能将前部牙齿作为工具使用;齿间邻接面沟提示当时人类经常从事剔牙活动。结合已经在黄龙洞发现的其他人类活动证据,我们认为当时人类可能从事狩猎活动,食物构成中包含有较多的肉类及粗纤维植物。     

臼齿构造主要成因模式及时空分布意义

在综述臼齿碳酸盐岩成因研究历程和国内外最新研究成果的基础上,总结评述了6种主要的臼齿构造成因模式,其核心问题是在元古代正常潮下浅海环境中构建成岩作用早期臼齿构造裂缝形成及等粒微亮晶方解石快速沉淀充填的物理、化学及微生物条件。其中,气泡扩张裂缝模式、微生物-地球化学模式和同沉积地震脱水模式等具有一定的代表性。臼齿构造多产出于正常浅海潮下环境,并且呈幕式特点产出于前寒武纪地层记录中,其时空发育特点似乎表明与叠层石发育的不相容性。臼齿碳酸盐岩在中新元古代集中发育的事实可能反映了有利的物理、化学和生物条件在地质历史上的唯一结合。理清臼齿构造成因问题是认识前寒武纪复杂的碳酸盐岩世界的重要线索。     

臼齿碳酸盐岩: 解密前寒武纪海洋化学性质的钥匙*

臼齿构造(Molar tooth structure,MTS)是指主要由微米级微亮晶方解石充填的、具有肠状褶皱等特殊形态和结构的前寒武纪沉积构造。具有臼齿构造的这类前寒武纪碳酸盐岩称为臼齿碳酸盐岩(Molar tooth carbonate,MTC)。MTS具有全球分布、时代限定、形态多样、由微米级微亮晶方解石组成及早期成岩等基本特征,该认识早已得到学界广泛认同。在系统归纳MTC的地理分布、发育时限、宏观形态和微观组构的基础上,再次总结性地剖析了物理作用、生物作用和生物-地球化学作用3类主要成因假说的基本论点及其局限性。长期以来,作为一种大量出现于中—新元古代、具全球性分布的特殊碳酸盐岩类或沉积构造,研究关注的焦点和热点是MTS形成与消失的机制。尽管MTS成因还有争议,但其所具有的早期成岩特征,使越来越多的研究者将其作为前寒武纪海洋地球化学环境重建的重要研究对象。MTC的兴衰与前寒武纪海洋化学性质演化和前寒武纪一系列全球性事件密不可分。在此基础上提出MTC进一步研究的方向:一是探索MTC事件与相关全球性事件(如叠层石、冰川事件等)相互响应、促进或消长的关系,MTS的兴衰如何协同Columbia和Rodinia超大陆的聚散过程; 二是从MTS微亮晶方解石微观组构出发,采用行之有效的地球化学方法,将MTC的形成、演化、更替与前寒武纪海洋性质以及大气圈、生物圈的演化相结合,进一步完善MTC成因理论,为前寒武纪诸多重大科学问题的研究提供参考。     

软岩钻进用新型复合片钻头的研制与应用

为提高复合片在软岩钻进中的效率及寿命,提出了改变复合片切削齿形状,运用新的布齿方式和新的保径设计,设计制造的Φ76 mmPDC钻头在软岩钻进中取得了良好的效果。详细介绍了该软岩钻头的结构设计及现场应用效果。     

大直径嵌岩斜桩冲击钻头冲击齿破岩数值模拟研究

大直径嵌岩斜桩的冲击成孔过程非常复杂,常规冲击钻头在钻进过程中存在效率低、磨损快、使用寿命低和成孔质量不高等问题,而钻头底部的冲击齿的类型和排布方式是解决这些问题的关键因素之一。基于此,本文采用数值模拟的方法,利用ANSYS LS-DYNA软件分析了三角棱柱齿、楔形齿和双锥形齿等3种冲击齿在不同冲程条件下冲击破坏不同抗拉强度砂岩的过程。研究结果表明,在岩石强度较低时,可以优先选择楔形齿,而受施工条件限制需要在低冲程条件下钻进较高强度岩石时,可优先采用三角棱柱齿。研究成果可为大直径嵌岩斜桩的冲击成孔施工选择钻头冲击齿提供一定的理论依据。     

凿岩钎具正弦波形(SR)螺纹的成形原理和牙形分析——波形螺纹的旋风铣削

波形螺纹的尖刀偏心旋风铣削是一种很有前途的工艺,但其加工的螺纹牙形有一定特殊性。本文从实践和理论上对此进行了较详细的分析,导出了螺纹的牙形函数和基本参数,并和ISO作了必要的比较,对该工艺即正弦波形(SR)螺纹的应用会有一定的帮助。     

硬致密泥岩钻进的新型复合片钻头的研究与应用

介绍了一种新型齿形的复合片钻头，在硬致密泥岩中钻进，与常规复合片钻头相比，具有很高的钻进效率和高的钻头寿命，解决了泥岩钻进效率低的难题。     

猛犸牙与象牙的微生长结构及红外吸收光谱的差异性

猛犸象属古脊椎动物,其现存的猛犸牙多呈半化石状态。采用SEM,FTIR等分析测试仪器对猛犸牙和象牙的微生长结构、胶原蛋白等差异特征进行了研究。结果表明,象牙和猛犸牙主要由胶原蛋白和羟基磷酸钙组成,由胶原蛋白酰胺键致特征的红外吸收谱带分别位于1 663 cm-1（νC-O）,1 558 cm-1（νC-H）和1 240 cm-1（δN-H）处。石化作用导致胶原蛋白酰胺键受到不同程度的破坏,致使猛犸牙中胶原蛋白的红外吸收谱带强度递减。象牙与猛犸牙指向牙心的两组粗勒兹纹理的夹角存在着明显的差异,前者的最大夹角〉120°,后者的最大夹角〈95°。象牙的粗勒兹纹层具纤束状交织结构,结构致密、坚韧、细腻;猛犸牙的粗勒兹纹层多具叶片状结构,胶原蛋白纤束体数量明显减少,结构疏松,质地干涩,孔隙度增大,微裂隙发育,韧性变差。     

中国第四纪人类牙齿大小的演化及其意义

对第四纪中国境内人类牙齿大小变化特点的分析及与世界其它地区人类牙齿测量数据的对比分析显示,从直立人到现代人,中国境内人类牙齿尺寸呈缩小变化,但在具体表现特点上,中国古人类牙齿尺寸的演化具有与世界其它地区人类不同的特点。作者认为,这些特点反映了中国古人类演化过程中生存环境和文化发展的特点,提示中国乃至东亚地区人类演化及文化发展的独特性。本文对其在东亚地区人类演化上的意义进行了讨论。     

滇中地区大龙口组微亮晶(臼齿)碳酸盐岩研究

运用多种技术方法,如电子探针、扫描电镜、电子显微镜等,对滇中地区大龙口组中的微亮晶碳酸盐岩进行了宏观、微观、成岩作用和成因分析。研究表明,大龙口组中的微亮晶以3种形式存在于底基质中:呈散乱的微亮晶颗粒分散于底基质中,呈等粒微亮晶集合体分布于臼齿构造条带内,或呈鲕粒、内碎屑或藻团块的胶结物形式存在。臼齿构造内部的微亮晶并不是完全致密状排列的,晶间有石膏充填,电子探针分析结果表明其含有Ca、Si、Al、Ti,为晚期成岩阶段晶间水中析出的产物。藻叠层石与臼齿构造出现共生的现象表明,臼齿构造可能与藻类存在某种成因联系,微亮晶集合体作为藻屑或鲕粒的胶结物出现,显示高能动荡水体中生物化学作用和水动力化学作用的结果。文中同时解释了中间宽、两端尖细的臼齿构造的成因,分叉的次级臼齿构造是应力降低的结果,受岩石的非均质性和各向异性的影响。对臼齿构造的成因分析表明,母岩中的有机质被埋藏后经细菌分解产生生物气造成局部高压环境,当超过临界压力时岩石就破裂产生裂隙,而后裂隙中充填的溶液快速结晶成岩,使压力转移而在另一部位聚集高压,然后重复上一过程,从而使岩石中出现密集的臼齿构造,直到与围岩压力平衡为止。