电脉冲破岩钻进技术研究进展

随着石油、天然气、地热井等勘探开发钻井深度的不断增加,传统的机械钻井方法表现出效率低、能耗高等缺点,因此有必要研发新型高效的破岩钻进技术.电脉冲钻进具有破岩效率高、能耗低、井壁质量好等优点,是目前一种非常具有潜力的新型高效破岩方式.介绍了高压电脉冲放电破岩分类、电脉冲钻进技术应用前景、电脉冲钻进原理及电脉冲破岩钻进研究现状,并对电脉冲破岩钻进装置、电脉冲破岩过程及电脉冲钻进基础理论等的研究进展进行了分析.在总结电脉冲钻进岩石破碎研究存在不足的基础上,探讨了电脉冲钻进技术可能的发展趋势与研究方向.      

金刚石工具富铁胎体掺杂稀土的研究

稀土的加入量、加入形态和在混料中的均匀弥散性直接影响热压富铁金刚石复合材料的性能。改进的稀土掺杂工艺，保证了稀土在胎体中的均匀弥散性；通过试验研究了稀土的加入量与富铁胎体的抗弯强度、抗冲击韧性和孔隙率的关系，从而确定了稀土的最优加入量。通过差热分析试验，认为稀土可以改变富铁胎体的热物理特性。     

磷对金刚石增强型硬质合金复合齿性能的影响

在金刚石增强型硬质合金复合齿基体中添加不同量红磷，可降低复合齿烧结温度，实现低温活化烧结。研究表明：添加0．3％(ωB)P的复合齿基体性能最好，采用化学镀Ni-P合金添加P和球磨添加0．1％P的方式，复合齿超硬部分的磨耗比和复合齿的抗冲击功优于单纯通过球磨添加0．3％P的超硬复合齿。为了实现金刚石增强型硬质合金复合齿的低温活化烧结，磷元素最优的添加方式是化学镀结合球磨的添加方式。     

合理设计岩屑规程保证正常钻进条件——金刚石钻进技术专题之一

论述了正常钻进的条件，提出了合理岩屑规程是保证正常钻进的关键和设计钻头的主要依据之一，讨论了岩屑规程与金刚石钻头唇面工作状态、孔底表面粗糙度和岩屑粒度的关系，提出了相应的建议。     

桩基筒形翼状钻头的改进设计及应用

针对浙江省温州市世贸中心大厦桩基施工中硬岩钻进时出现的堵管、卡钻和效率低等问题,从所钻地层和钻头的磨损分析出发,提出了钻头的改进设计方案.改进型筒形翼状钻头比原先使用的平底滚刀钻头增加了18个孕镶金刚石-针状硬质合金复合式钻齿和3个钎头,并按受力特点进行了合理分布.实际钻进效果表明改进型钻头应用于超深、大直径钻孔的钻进效率较高、钻进过程平稳.针对钻头的实际磨损情况提出了钻头进一步改进设计的建议.     

河元背地区绳索取心钻进泵压计算模型的建立与应用

泵压是反映金刚石绳索取心钻进时井内作业是否正常的重要参数。为了进一步研究泵压波动变化与实际钻进作业之间的关系,指导钻进工作的快速、安全开展,结合江西相山河元背地区CUSD2井实际泵压波动数据及相关钻进资料,建立了适用于本井的循环系统压力损失计算模型。对比分析模型计算的理论泵压与实际泵压的波动变化趋势,将模型应用于实际钻进,在此基础上预测后续地层的泵压波动区域范围,发现7 MPa的泵压安全值不再适用于后续地层钻进,调整设置泵压安全值为10 MPa,并利用邻井泵压波动数据进一步验证其可靠性。适当调整修正理论模型,使其可应用于河元背以及相山地区绳索取心钻进中,指导该地区钻探工作。     

关于水文地质水井钻探工程中新型自动解垢过滤器的分析研究

水文地质钻探、水井钻探是探矿工程的重要组成部分。随着水资源需求量的增加和生态环境保护要求的提高,水文地质和水井钻探工程显得更为重要。在其成井过程中,常见过滤器腐蚀结垢,直接影响井眼进水量和抽水效果,甚至导致过滤器和井眼报废。俄罗斯南方国立技术大学Третьяк А.Я.教授等人发明了自动解垢过滤器,解决了过滤器腐蚀结垢问题。     

基于稳态碎岩方式的PDC钻头设计分析研究

自从20世纪80年代PDC复合片研发成功以来,PDC钻头由于其钻进性能强和耐磨性能好,在世界许多国家的石油钻井和地质勘探中得到了广泛应用,取得了很好的效果。但是,如何进一步提高其在钻探工程中的技术经济指标是一个很迫切的问题。俄罗斯博士Скоромных В. В.教授等对此进行多年研究,提出了稳态破碎岩石方式的思想,即在轴载和扭矩切力形成的合力R与切削面成垂直角度条件下,切入深度h不变时形成的一种碎岩方式。并在此基础上提出了一些设计PDC钻头方面的建议。     

复合动力钻进工艺在干热岩钻井中的应用研究

2011年山东省地矿局在山东省利津县实施了国内第一个干热岩调查评价项目,采用转盘回转钻进,但钻效低、能耗高。为提高在高温硬岩条件下的钻进效率、缩短钻井周期、降低生产成本,2015年在福建省漳州市实施的中国地质调查局东南沿海深部地热HDR-1干热岩科学钻探工程井（井深4000.86 m,孔底温度109 ℃）和2017年在青海省共和县完成的GR1干热岩科学勘探井（井深3705 m,孔底温度236 ℃）,在施工中均探索使用了“转盘+螺杆钻具”复合钻进工艺,并在高温取心段首次测试应用了“转盘+涡轮钻具”复合取心钻进工艺,取得了良好的效果并就下一步研究方向提出了意见和建议,为螺杆钻具和涡轮钻具的深入研究提供了宝贵的高温施工经验,也将为我国干热岩科学钻探与深部地热资源勘探提供新的技术支撑。     

高压电脉冲破岩试验装置的研制

高压电脉冲破岩钻进在国际上被认为是一种在深部钻探中具有广阔发展前景的破岩方法,但在国内研究还很少。本文设计制造了一套高压电脉冲破岩试验装置,包含伺服电动缸、控制柜、岩石容器等部件,试验装置配套了?60 mm和?100 mm的电脉冲钻头,可选择手动或自动加压放电破碎岩石。在放电电压为120 kV、放电频率为1 Hz的条件下进行了红砂岩等岩石的钻进试验,实现了60 mm口径的钻进碎岩。试验结果表明,该装置能满足电脉冲破岩试验的基本要求,可用于电脉冲碎岩室内研究。