国际深部大陆科学钻探装备研究进展

大陆科学钻探是获取地下实物信息的唯一手段, 具有钻进地层条件复杂、取芯要求特殊、对钻探工具及装备要求高等特点。美国和德国的先进钻探装备代表了国际深部钻探装备的发展方向; 近十年来, 国内深井和超深井钻机研制取得了较快发展; 本文着重分析了美国NOV理想钻机、德国海瑞克TI-350全液压钻机、中国“地壳一号”万米钻机。国际大陆科学钻探装备关键技术包括顶部驱动钻井技术、钻探装备自动化技术、钻探装备信息化技术。顶部驱动钻井技术利用顶驱装置取代孔口转盘驱动钻杆回转, 钻井作业的能力和效率得到显著提高; 钻探装备自动化技术以实现安全、可靠、高效地运移及拧卸钻具为目的, 主要包括自动猫道、自动摆排管装置和自动上卸扣装置; 钻探装备信息化技术是伴随着现代机电液一体化控制技术和随钻测量技术发展起来的, 通过对地面与井下数据的联合分析, 实现数据综合解释和自主钻进。未来深部大陆科学钻探装备的研制应秉承安全、可靠、高效、节能、舒适的设计理念, 以实现自动化、智能化、信息化钻井为发展目标。     

铝合金钻杆与钢接头可靠连接过盈量的计算及组装工艺

铝合金钻杆具有密度小、比强度高、耐腐蚀性强等优点,但其耐磨性较低。实际使用时,将铝合金钻杆杆体与钢接头组装在一起形成钻杆柱,由钢接头来承受拧卸操作。由于铝合金与钢在弹性模量、热膨胀系数、屈服强度等方面的差异,经常出现连接不可靠的情况。针对饱147 mm ×13 mm的内加厚铝合金钻杆进行过盈量的理论计算,得出满足传递载荷及材料不产生塑性变形的过盈量范围是0.712～1.009 mm。同时对钻杆杆体及钢接头的组装工艺进行介绍。     

“地壳一号”万米钻机铁钻工伸展机构设计及运动学仿真分析

介绍了“地壳一号”万米钻机新型铁钻工伸展机构的组成以及工作原理,对所采用的平行四边形机构的速度进行了理论计算,应用ADAMS软件对伸展机构进行了动力学仿真分析,通过对伸展油缸施加不同的载荷和驱动方式,考察伸展机构动力学过程。研究结果表明伸展机构结构设计合理、工作平稳可靠。     

砂卵石层旋冲挤密钻进机具研究与应用

针对松散地层自稳能力差,因钻孔掉块、缩径等引起提钻遇卡的问题,设计了PDH-130型新型双向旋冲挤密钻具,利用浮动芯管改变活塞配气行程,实现正向冲击回转挤密钻进及提钻时的反冲击功能。根据现场试验情况,对双向冲击矛结构进行了改进,以满足砂土、砂卵石等复杂地层旋冲挤密钻进施工要求。