相山地区如意亭深钻CUSD4孔钻探技术研究

相山地区如意亭深钻CUSD4孔是中核集团龙灿工程下属子课题《相山基础地质研究》项目的第三个钻孔,设计孔深1600m。该钻孔于2016年8月12日开钻,至2016年12月6日,达到地质目的层位,终孔深度1435. 58m,平均台月效率406. 27m/台月。采用液动冲击器+P口径绳索取心钻具+锯齿型金刚石钻头组合钻进方法,在施工中取得良好使用效果,与同地区普通绳索取心钻进相比,钻进时效提高30%以上,钻头使用寿命提高20%以上。全孔岩心采取率98. 10%,破碎带岩心采取率达到99%。本文主要介绍了如意亭深钻CUSD4孔的施工工艺,可为类似地层钻孔提供借鉴。     

乌兰哈达变质岩地层地热勘探井钻头选择与取心工艺

内蒙古自治区察右后旗乌兰哈达苏木地热勘探井井深2006.87 m。采用石油30型钻机施工,钻遇地层大部分为变质岩,达1500 m以上,对牙轮钻头损坏严重,同时施工要求进行18次岩心采取。经过对钻头的试用、选择,最后选用HJ637G型牙轮钻头,钻进时效可达0.8～1.2 m,使用寿命可达到80～100 h。取心段采用川7-4型双管单动取心筒配合金刚石钻头,岩心采取率可达70%～95%。     

单管薄壁孕镶金刚石钻头的钻进效果

通过对混合岩、凝灰熔岩、花岗岩等不同物理力学性质岩层钻进，表明单管薄壁孕镶金刚石钻头（以下简称薄壁钻头）既适合于完整地层中钻进，也适合于致密坚硬地层和双管钻进易堵岩心岩层中钻进，薄壁钻头的钻进效果与同类型普通双管孕镶金刚石钻头（以下简称普双钻头）相比，在钻头使用寿命大体相同情况下，钻进效率提高22—42％，钻头费用降低12—14％。薄壁钻头对于提高坚硬岩层钻进效率和降低钻探成本具有一定的实际意义。     

苏州马环连接线强风化安山玢岩地质勘察钻探技术

强风化岩体裂隙节理发育,风化程度不均,岩石强度软弱不均,为提高钻进效率,改常规的复合片钻头为孕镶金刚石钻头,使钻进时以研磨岩石方式改为切削岩石方式;为提高岩心采取率,保护取心钻具内强风化岩心及防止钻具内岩心段间相互研磨,改单管钻具为单动双管钻具,采用相对优质泥浆进行护壁,预防钻进及提下钻时的卡钻。     

浅谈提高工勘中岩心采取率的几点措施

工程地质勘察的钻探工作中取出比较完整的原状岩心是工程勘察的必然要求。由于建设工程主要是在地表覆盖层中进行,因此钻探工作珏然面临包括砂卵石层、砂层、风化破碎、松散破碎层、土层、泥岩、页岩等水敏性岩层,以及不同程度的破裂带、地层剥离带、泥石流带等。因此,根据施工中钻进的复杂岩层,选取正确有效的泥浆类型和适当的岩心采取技术,对减少孔内事故,提高岩心采取率,提高钻探质量,实现安全快速钻进具有重要的意义。     

打滑地层新型孕镶金刚石钻头

在分析打滑地层特点的基础上,指出了钻进该地层所存在的问题,提出了用于打滑地层钻进的新型孕镶金刚石钻头的设计思路,在钻头工作层中采用主、辅两种磨料,并对这两种磨料的工作机理、处理工艺以及该新型钻头的制造进行了阐述.钻头的室内钻进试验结果表明:在钻进极坚硬致密的锆刚玉时,相对于普通金刚石钻头,新型孕镶金刚石钻头的钻进时效提高1.93倍,平均磨损量增加38%,具有高时效、相对寿命长的优点,是打滑地层钻进的理想钻头.     

湖南永顺永页2井破碎地层取心问题分析与处理对策

为了解决湖南永顺区块钻遇复杂破碎地层所出现的岩心采取率不足的问题,本文在永页2井的基础上,调查了勘查区的地质构造特征,根据不同地层的取心岩样分析了地层特性。在严格按照钻孔设计及质量要求的前提下,在各个阶段采取了不同的冲洗液,做到无垮塌、无漏失。面对破碎地层岩心采取率不足,研制和使用了一种囊袋多节捆绑式绳索取心钻具,利用其独特的囊袋结构,配以超前侧喷钻头,能够保护岩心免受冲洗液冲刷。结果显示：后续的钻进过程中,井深在1055.76~1108.96 m,岩心采取率由原来的最低79%,提高至90%以上,岩心得到了较好的保护。上述方法能够有效地解决破碎地层出现的岩心采取率不足问题,并能为后续的工作和类似工程提供保障和借鉴。     

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。     

Ø215.9 mm四牙轮取心钻头设计与应用

针对硬岩及复杂地层取心钻进效率低、钻头寿命短的问题,依托“深海钻探技术与工程支撑”项目研制了?215.9 mm四牙轮取心钻头。通过合理布置牙轮角度与分布、优化取心结构,有效提高岩心采取率,保证钻头在硬岩中的钻进速度与可靠性。在之前进行了陆地试验和海洋试验并不断优化改进的基础上,本次在内蒙古自治区呼和浩特市清水河县首次进行了实验性的地热勘探取心施工,全段地层均为高研磨性、高硬度花岗岩,取心困难。采用?215.9 mm牙轮取心钻头配合常规的取心钻具,钻进效率达1.2 m/h,岩心采取率为70%~90%,取得了较好的应用效果,为海洋钻探硬岩取心提供了技术保障。     

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。     

地浸砂岩型铀矿卵砾石层钻进用钻头的试验研究

介绍了金刚石-硬质合金复合球齿钻头在内蒙古某地区铀矿床卵砾石层中的生产试验情况.在钻进卵砾石层时,保径未做加强的金刚石-硬质合金复合球齿钻头的平均钻进效率为2.50 m/h,钻头的平均寿命为7.34 m/个;保径加强型金刚石-硬质合金复合球齿钻头的平均钻进效率为2.82 m/h,钻头的平均寿命为10.18 m/个;而普通合金钻头的平均钻进效率为1.29 m/h,钻头的平均寿命为1.19 m/个.试验表明金刚石-硬质合金复合球齿钻头是一种理想的钻进卵砾石层的钻头.     

新型分层复合型金刚石钻头的研制

采用常规热压法制备出了一种分层复合型结构的金刚石钻头,该钻头对岩层的适应性大,具有一定的广谱性。经与普通型钻头对比试验发现,分层复合型结构钻头钻进速度大大提高,同时钻头使用寿命也有了一定的提高。     

两级磨料新型孕镶金刚石钻头

研制出一种两级磨料新型孕镶金刚石钻头,该种钻头解决了时效与寿命不能同步提高这一长期困扰钻头研制者的难题。现场应用证实了这种新型钻头的优越性,钻头综合指标较一般钻头提高１７９％。     

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。     

难钻进地层金刚石钻头的现状和发展趋势

近年来,针对坚硬致密地层、坚硬强研磨性地层以及坚硬致密泥岩地层这3类地质勘探的难钻进地层,开展了金刚石钻头相关的研究与攻关,取得了重大进步。针对坚硬致密地层,通过在胎体中添加稀土和自锐材料、低压钻头结构设计,在可钻性小于11级的坚硬致密“打滑”地层中,钻进速度可达1.5～2.0 m/h,钻头寿命达30～300 m;针对坚硬研磨性地层,通过超高金刚石工作层和优化的水力结构设计,超细预合金化粉末以及超耐磨胎体性能,使机械钻速同比提高20%～70%,钻头寿命同比提高1.4～10倍;针对坚硬致密泥岩地层,对尖齿复合片和巴拉斯钻头进行了深入的研究,钻进效率提高了50%左右。在油气田深井硬岩钻探领域,NR826系列金刚石孕镶钻头配合螺杆钻具同比牙轮钻头,机械钻速提高18%～85%,钻头寿命提高5～8倍。此外,我国在海洋深水钻探复合片钻头方面的研究也取得了长足的进步。     

Critical Investigation of Wear Behaviour of WC Drill Bit Buttons

Mining and petroleum drill bits are subjected to highly abrasive rock and high-velocity fluids that cause severe wear and erosion in service. To augment the rate of penetration and minimize the cost per foot, such drill bits are subjected to increasing rotary speeds and weight. A rotary/percussive drill typically hits the rock 50 times per second with hydraulic impact pressure of about 170–200 bar and feed pressure of about 90–100 bar, while rotating at 75–200 rpm. The drill rig delivers a high-velocity flow of drilling fluid onto the rock surface to dislodge cuttings and cool the bit. The impingement of high-velocity drilling fluid with entrained cuttings accelerates the erosion rate of the bit. Also, high service temperature contributes to softening of the rock for increased penetration. Hence, there is a need to optimize the drilling process and balance the wear rate and penetration rate simultaneously. This paper presents an experimental scanning electron microscopy (SEM) study of electroplated (nickel-bonded) diamond drills for different wear modes.     

西藏安多县多才玛矿区强研磨性地层孕镶金刚石钻头使用效果分析

多才玛矿区位于三江源国家自然保护区内,任务量重、施工要求高、难度大,采用现场调研法和室内试验分析法分析孕镶金刚石钻头使用效果。通过研究分析得到:多才玛矿区岩石的研磨性为5～6级,可钻性为7～8级,地层破碎程度为Ⅲ～Ⅳ级。"NQ"系列孕镶金刚石钻头在多才玛矿区施工时的最优钻压在8～11MPa之间,最优转速在1. 41～2. 35m/s之间。通过激光扫描共聚焦显微镜观察分析两种典型的非正常钻进过程发现,在高转速、低钻压的条件下是新鲜的金刚石面无法出刃导致机械钻速低,在高转速、高钻压的条件下发生烧钻,胎体直接与岩体接触导致机械钻速低。孕镶金刚石钻头的金刚石平均出刃高度一定程度上可以反映钻头的寿命和机械钻速的大小。     

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。     

MDES2000型微钻实验装置的研制

MDES2000型微钻实验装置可模拟真实钻进情况,可开展岩石研磨性与可钻性试验、金刚石钻头性能参数及寿命试验、优化钻进规程参数试验等室内的各种微钻实验研究工作。该实验装置可通过手动或程序控制完成模拟钻进工作,能够实现钻进过程中各项钻进参数（钻压、钻速、扭矩、转速及进尺）的监测、采集、处理及存储功能,还可建立钻进参数报表文件数据库。该实验装置对岩心钻探研究工作具有很好的实际指导意义。