一种新型电动定向取芯器及定向取芯技术研究

开展了适用于深部钻探小口径钻孔的孔底电动定向打印取心技术研究,克服了传统定向取心器的一些弊端,岩心定向标记清晰、可靠,解决了在垂直孔和斜孔中坚硬岩层进行岩心定向的技术难题,扩大了应用范围。研制的新型电动定向取心器,在国家科学钻探及深部找矿钻孔中应用,取得了良好的应用效果。本文重点介绍了研发的新型电动定向取心器的结构、工作原理、定向取心工艺及应用效果等,以供广大钻探技术人员参考。     

中国南海珊瑚岛礁泻湖砂层钻探取心技术

中国南海珊瑚岛礁拥有巨大的资源潜力和科研价值。科学钻探是珊瑚岛礁研究工作中获取地层资料的重要技术手段。南海珊瑚岛礁地下普遍存在多层厚层泻湖砂层，主要结构为无胶结或轻微胶结的细粒珊瑚砂，这种层位钻探取心极端困难，是影响钻探成果的主要难题之一。南海两个岛礁所实施的3口千米以上深井施工过程中，为解决泻湖砂层钻探取心难题，在分析泻湖砂层性状的基础上，综合研究钻具合理选用、钻进参数控制、钻井液性能控制等钻探工程核心内容，形成了较完整的适用于泻湖砂层钻探取心的“多要素组合钻探取心技术”。使用该技术能确保珊瑚岛礁泻湖砂层岩心采取率达到95%以上，并基本保持岩心原状性。该研究成果对于珊瑚岛礁钻探具有重要的借鉴作用。     

CFD 在保真取心钻具结构优化设计中的应用

在无胶结、松散、易碎地层中钻进取心,采取率不足一直是困扰钻探界人士的技术难题。针对一套自行设计的高保真取心钻具,用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics简称CFD)方法,对钻具内的流场进行了三维数值模拟,并在此基础上对其结构进行了优化设计。事实证明,利用计算流体动力学技术对钻具的水力结构进行优化设计是一种经济而有效的手段。     

双管双动内钻头超前硬质合金钻具在复杂地层中的应用

金刚石绳索取心钻进技术的优点之一,是岩心采取率高、施工质量好。但是,在赤峰杜家地矿区钻探中,采用普通双管和绳索取心钻具,却常常取不上岩心来。为此,我们设计了φ75双管双动内钻头超前硬质合金钻具,通过生产实践,基本上解决了复杂地层的取心问题。钻具结构原理钻具结构原理如附图所示,它由双管接手、接手内设的反水泄压球阀、外岩心管及外钻头、内岩心管及内钻头等组成。其工作原理是,轴心压力通过双管接手传递到内、外管,再由内、外管传递到内、外钻头;回转也是通过双管接手传动内、外管及内、外钻头回转钻进。冲洗液通过双管接手之通水     

深孔及松软地层大口径绳索取心钻具的研究与应用

为解决深孔大口径及松软地层取心难的问题,推进取心钻探技术的发展,研发了一套大口径绳索取心钻具。着重介绍了大口径绳索取心钻具的结构特点、技术参数、技术创新及使用效果。应用结果表明,该大口径绳索取心钻具结构合理、各机构动作可靠、岩心采取率高,能够满足深孔及松软地层的取心要求。     

S75-SF中深孔绳索取心钻具结构及应用

随着中深孔地质岩心钻探工作量的大幅增长,不仅对绳索取心钻柱提出了严格要求,对绳索取心钻具的功能和可靠性要求也越来越高。S75-SF绳索取心钻具采用了双弹卡结构,增强了悬挂机构的安全性,提高了内管总成的投放和打捞速度,减轻了孔内冲洗液压力波动,在正常钻进时可降低泥浆泵压力损失,有利于复杂地层孔壁稳定。内管总成机构与内岩心管采用插接的连接方式,拆卸方便,便于钻探施工人员采取岩心。该钻具在施工中效果良好,减轻了工人的劳动强度,提高了施工效率,可满足中深孔绳索取心钻探施工要求。     

国内常规海洋地质钻探取心技术进展

为实现在海洋地质钻探中高效、便捷地采获海底各类地层样品,设计研发了绳索取心泥浆静压活塞取心钻具、海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具,并在南海进行了钻探试验和作业。结果表明,泥浆静压活塞取心钻具能有效减少样品扰动,原始结构较为完整,海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具在粉砂层、砂层中的岩心采取率高于规范要求,能够满足作业需求。     

松辽盆地南部油气田钻井取心关键技术

为有效解决松辽盆地南部油气田储集层取心钻头选型困难、机械钻速低和岩心收获率不稳定等难题,在分析取心井段地质特征、XRD元素组分占比、地层可钻性的基础上,开展了取心筒和岩心爪比选、取心钻头选型和个性化取心钻头的研制,同时优选取心钻具组合和优化取心参数,完善不同储集层取心工艺技术配套。比选后的取心工具配合新型取心钻头在多口井的取心实践中,取得了平均岩心收获率>98.98%、最高机械钻速达到6.03 m/h的效果。系列取心钻头优选和配套关键技术的应用解决了目前松辽盆地南部储集层取心的技术难题,可为后续取心提供可靠的参考和技术支持。     

隧道超前地质预报水平冲击钻探取心技术

隧道超前地质预报是隧道施工中必不可少的环节。在分析目前钻探取心工艺的基础上,结合隧道施工的实际情况,提出采用冲击钻探取心技术来实现隧道超前地质预报。从隧道水平冲击钻进施工设备改进完善和三重管取心钻具研制2个方面来进行研究,通过对现有钻机的改进完善满足了隧道水平冲击钻探取心施工的要求,根据冲击取心钻进的特点,设计出的三重管取心钻具解决了水平冲击钻探取心的难题。多个工程实践应用,水平冲击钻进施工速度快,岩心采取率高,能满足隧道超前地质预报的要求。有望在川藏铁路施工中发挥重要作用。     

囊袋多节捆绑式绳索取心钻具的设计与应用

由于现有的普通绳索取心钻具缺乏隔水与护心装置,在松散、软弱、破碎等复杂地层取心钻进时,破碎岩心易被冲蚀,提钻过程中岩心易脱落,使岩心采取率和取心质量达不到设计要求,甚至无法采取到岩心。针对上述问题,设计了一种囊袋多节捆绑式绳索取心钻具。该钻具在普通绳索取心钻具基础上增加了多节捆绑式囊袋总成结构,并与超前侧喷钻头配合使用。囊袋可以隔绝冲洗液,有利于取得原状岩心,通过分段捆绑,可以有效包裹住岩心,防止其在提钻过程中脱落。超前侧喷钻头改变了冲洗液流向,起到隔水与护心的作用。现场应用表明,该钻具能够完成在松散、软弱、破碎等复杂地层的钻探工作,岩心采取率达90%以上,取心质量也得到明显提高。      

南极冰下基岩热水驱动快速取心钻具研究

南极大陆冰下基岩岩心对研究南极大陆地质构造及成因具有重要意义,目前尚没有任何一个国家在南极内陆成功钻取冰下基岩样品,研制可快速钻至冰岩界面并完成基岩采样的钻进设备迫在眉睫。针对极地冰下基岩取样技术难题,提出了一种可结合热水钻系统使用的采用热水驱动的冰下基岩取心钻具概念设计。该钻具系统采用常规热水钻完成南极大陆上覆冰层钻进,然后更换热水取心钻具穿过已有钻孔快速到达冰岩界面,完成冰下沉积物和基岩取心钻进,大大缩短基岩取心时间,提高钻进效率。结合中国自主研发的热水钻系统参数,对螺杆马达压力损失和输出扭矩进行理论计算,提出了螺杆马达选择依据。该技术有望在未来极地冰下基岩取心钻进中发挥重要作用。     

叶舞凹陷ZKX井深部盐层钻井液技术研究

叶舞凹陷ZKX井位于叶县盐田范围内,该钻探的目的是河南叶舞凹陷盐矿的普查,该井设计井深2630 m,在2000～2400 m连续取心,主要钻遇以泥页岩、砂岩、含盐膏层及盐岩为主的沉积岩地层,钻进过程中存在防塌、护心、井壁稳定等方面的问题和难点。针对ZKX井的钻井难点,在钻井液体系优化的基础上,根据不同地层分别采用了防塌钻井液体系、欠饱和盐水钻井液体系和饱和盐水钻井液体系,解决了水敏性泥页岩钻进的防塌及盐岩地层连续取心的钻井液技术难点,探索出了一套适用于盐膏层取心钻进的低成本钻井液技术思路。     

深孔取心钻探装备的优化配置

首先介绍了不同的钻探技术指标对钻探施工效率的影响作用,提出了“开展钻探装备优化配置是以获得最佳的钻探技术指标和最佳的钻探施工经济性为目标”的观点;然后逐项对深孔取心钻探装备的要素,包括钻机、钻进方法、绳索取心钻杆、钻头、定向钻进器具和泥浆泵,进行了分析,提出了对各要素优化的建议;在此基础上,形成了对深孔取心钻探装备优化配置的建议。     

松辽盆地页岩油勘探大口径取心技术

大口径取心技术为页岩油勘探提供了准确可靠的岩心地质资料,本文主要介绍了川7-4型、KT-194型大口径常规取心钻具和ZYVC型大口径密闭取心钻具的技术参数以及这3种取心钻具在松页油2井大口径取心中的应用情况,通过对取心钻具、取心钻头、取心钻进参数的调整和改进,机械钻速大幅度提高,岩心质量优良,提高了钻进效率,为页岩油勘探取心提供了丰富经验和技术方法。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

地质钻探技术与应用研究

钻探技术是取得地下实物资料、验证地下信息推断与解释、最终圈定矿体、计算储量、评估品位唯一的技术手段,是实现取得宏观影响大成果的重要技术支撑.我国钻探技术和装备水平与国外先进国家相比有很大的差距,但近些年来有了长足的发展.通过国家重大科学工程项目“中国大陆科学钻探工程”5158m“科钻一井”的实施,取得了一系列钻探技术成...     

结晶岩取心深孔钻进施工设想技术方案

介绍了制定中国结晶岩取心科学孔钻进施工技术方案的总原则和先决条件,以此为基础,提出建议的钻孔结构套管程序,最 后提出了能满足这些原则、条件以及钻孔结构和套管程序要求的５０００ｍ取心科学钻孔施工设想技术方案。