孕镶金刚石钻头钻进时的岩石可钻性研究

本文叙述了美国矿务局用孕镶金刚石钻头对7种岩石进行实验室钻进、和对21种岩石进行野外钻进的试验情况,阐明了岩石性质和钻进参数对钻进效果以及钻头磨损的影响。     

关于热熔钻进工艺的试验研究

热熔钻进工艺是一种通过熔化岩石来破碎岩石的新的钻进方法.在圣彼得堡矿业学院钻探实验室对这种新型钻进方法进行了试验研究.介绍了所用的钻进试验台、热熔钻头、所钻的岩石和钻进工艺.试验表明,钻头电热功率和钻头轴载是决定钻进效果的2个主要工艺参数.对于同一种岩石,钻进速度随钻头电热功率的增大而增大;当钻头电热功率不变时,根据所钻岩石岩性的不同,钻进速度随钻头轴载的增大而不同程度地增大,增加钻头轴载有利于提高玻璃状孔壁的质量,但不宜过大.热熔钻进工艺在无套管固井和工程施工中有很好的应用前景.     

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。     

金刚石液动冲击回转钻头通过技术鉴定

吉林省勘技所研制的“JCT-56型金刚石液动冲击回转钻头”于一九八七年一月初在北京通过技术鉴定。该钻头与冲击器的配套使用,对加快地质勘探速度,改变钻探工程面貌有重要的推动作用。吉林省勘技所结合液动冲击回转钻进的工艺特点,在研制中先后设计了不同结构特点的液动冲击回转金刚石钻头,通过优选、烧结和物理机械性能对比,确定了两种胎体配方,性能都超过了常规的胎体,在试验台钻进取得了可靠数据。在验证钻头的钻进特点时,选用2-3种钻头唇面形式,分别在四川和吉林两省的三个矿区进行生产试验,共钻进1327.37m。使用的19个JCT-56型金刚石钻头,平均进尺69.86m,最高进尺264.95m,与其它各种类型的金刚石钻头钻进效果相比较,钻头进尺提高125.28％,钻进时效提高27-71％,钻头成本降     

迎接八十年代钻探技术的挑战

本文论述了钻探磨料、钻头和钻进工艺三个方面的技术现状和技术水平。目前,许多国家都在大力发展人造金刚石,它在钻探上的应用有三种形式,即单晶体、复合体和聚晶体,后者较有发展前途。在钻头方面,总的发展趋势是研制高效、长寿、低成本的人造金刚石钻头。本文从钻进工艺发展的角度论述了对钻头性能的一系列要求。在钻进工艺方面,探讨了当前广泛应用的几种钻探方法的应用范周、经济效果、关健问题和今后发展。这些钻探方法包括跟臂钻进、绳索取心钻进、反循环取心钻进、空气吹井金刚石取心钻进、无岩心钻进、取岩屑钻进、真空取样钻进、定向钻进及分支孔钻进等。本文在综合分析了钻探磨料、钻头和钻进工艺主要发展趋势的基础上,结合我国的具体情况谈了个人的一些看法。     

弹塑性致密泥岩用新型尖齿PDC钻头的研制与应用

分析了常规复合片钻头钻遇弹塑性致密泥岩钻进效率低的主要原因,并在此基础上研制了适用于该种地层的新型尖齿PDC钻头。通过对PDC切削齿几何结构的改进、切削结构和水力结构的优化设计而研制的新型钻头,在现场试验中取得了良好的钻进效果。平均寿命高达300 m,平均钻进时效3～4 m,解决了弹塑性致密泥岩钻进效率低的难题,为类似地层的钻探施工提供了一种高效实用的新产品。     

坚硬致密“打滑”地层新型自锐金刚石钻头的研究

针对坚硬致密“打滑”地层研制了一种新型自锐金刚石钻头。室内微钻试验及现场钻进试验均表明:在钻进极坚硬致密“打滑”地层时,相对于普通金刚石钻头,新型自锐金刚石钻头可提高钻头机械钻速1～3倍,且钻头寿命相对较高,为攻克“打滑”地层提供了一种有效的碎岩钻进工具。     

多级金刚石表孕镶钻头在坚硬岩屑砂泥岩互层的应用研究

本文针对山西晋城及霍西煤层气预查孔钻探施工中的坚硬岩屑砂泥岩互层钻进效率低的难题,研制了一种多级金刚石表孕镶钻头,对比之前研制的尖齿切削齿复合片钻头以及其他厂家钻头,机械钻速得到明显提高,在该类型地层取得了良好的钻进效果。     

科学钻探取心钻进方法的改进和发展

介绍了绳索取心液动锤、不提钻换钻头、不提钻换钻头一冲击回转取心、不提钻换钻头一孔底马达、智能式绳索取心等几种适合于小直径科学深孔钻进的取心钻进系统的特点、优缺点、目前研制和使用状况，提出了今后研究工作的方向。     

金刚石钻岩

回转和冲击钻进法仍然是所有常规钻进技术的基础.虽然近来已研究出一些较为特殊的钻进方法如等离子钻进、熔融钻进、超声波钻进和化学钻进法等,但还没有一种已成功地应用于岩石钻进.目前进行的绝大多数深孔钻进都是采用回转钻进法.根据钻具与岩石的接触方式,这种钻进法可细分为三种:1.回转切削钻进——用鱼尾钻头、刮刀钻头、螺旋钻头和硬合金钻头;2.回转压碎钻进——用牙轮钻头;3.切削、压碎与研磨联合钻进——用金刚石钻头.     

奇偶齿鱼脊式聚晶钻头的设计及在油页岩地层的钻进效果

在壳牌石油公司油页岩资源项目钻探施工中，针对复合片钻头产生滑槽式的研磨回转而出现憋泵、糊钻、烧钻、进尺慢等问题，研制了奇偶齿鱼脊式聚晶钻头，并设计了合理的水路系统，与复合片钻头相比钻进效率成倍提高。     

推广小直径岩心牙轮钻头

提高固体、液体和气体矿产取心钻进效率的潜力之一,是研制和推广岩心倒刺牙轮钻头。为了提高坚硬岩层的取心钻进技术经济指标,中央设计局设计了两种 4K－132 K及6K－112 K型岩心倒刺牙轮钻头,使用时配有 1KC－132及 3 KC－112型钻具。     

关于金刚石钻头底出刃锐化处理的试验研究

在我国固体矿产地质勘探中,金刚石钻进是一种主要的钻进方法。金刚石钻进时,破碎岩石是靠镶在钻头胎体中的金刚石底出刃完成的。随着钻孔的加深和孔底岩石的破碎,金刚石底出刃被磨损,直接影响机械钻速和钻头进尺,直至钻头报废。因此对钻头金刚石出刃磨锐问题,应该给予充分注意。俄罗斯Спирин В.И.教授等利用电化学原理对钻头底出刃进行锐化处理,以提高机械钻速和钻头进尺,基于此原理研制了野外用轻便式电化学锐化处理金刚石钻头的设备,工程应用验证,取得了很好的技术经济效果。     

金刚石钻头性能的测试设备

测试新设计的现有的钻头、是发展钻进技术的基础。虽然现场测试是获得现场数据的唯一途径,但实验室测量可以在很宽范围的工作条件下最经济地获取实验数据。A。Ersoy和M.D Waller的文章,介绍了诺丁汉大学的一种在实验室测试岩石钻头的钻机。设计该钻机的目的是为了对各种不同岩石的众多钻头提供严格的测试平台。该钻机能够提供0－2000r/min的转速,最大4000kg的载荷和200Nm的扭矩。钻进可以在恒定进给或恒定载荷条件下进行。机器构架可以容纳高1m的试件。采用专门设计的软件,所有关键数据都能自动录入计算机,并自动形成报告书。软件可连续显示有效特征参量,如钻进比能量。常用功能还包括对实验室进程中钻头磨损的监控。     

石墨水口孕镶金刚石钻头的研制

针对目前预成形水口水槽孕镶金刚石钻头存在缺点，作者研制了一种新型石墨水口孕镶金刚石钻头。通过现场试用表现，该钻头在钻进时效，钻头寿命方面有较大提高。     

硬岩超高胎体偏心齿钻头的研制及应用

本文针对硬地层钻头寿命短、钻进效率低等问题,研制了一种新型超高胎体偏心齿钻头。该钻头通过条状或类条状设计提高了单齿工作压力;偏心布齿设计改善了钻进过程中钻头的切削齿受力状态,不但提高了钻头的强度,而且使得排浆更加通畅;扭面后支撑结构保证了钻头具有最高可至30 mm的超高胎体工作层。在钻头的制造工艺上,将无压烧结、热压烧结与二次镶焊3种工艺进行了有机结合,钻头金刚石热损伤小、钻头胎体强度高,保径优势明显,为深部硬地层高效长寿命钻进提供了技术支撑。     

高温硬岩空气潜孔锤钻头设计

干热岩试验性开发井钻井施工,在高温硬岩的地层条件下,如何实现高效钻进仍存在很多技术难点。空气潜孔锤钻进技术是解决硬岩地层钻进的有效方法之一,潜孔锤钻头是空气潜孔锤钻进的关键器具。根据青海共和干热岩GH-01井空气潜孔锤钻进技术应用情况,分析探讨了空气潜孔锤钻头断齿、掉齿、磨损严重、使用寿命短等问题,从钻头结构设计、钻头材料选取、钻头冷压固齿工艺等几个方面对空气潜孔锤钻头进行了优化。固齿优化过程中采用有限元分析方法,对钻头冷压固齿过盈量进行仿真分析计算,根据分析计算结果确定最优固齿过盈量。通过对潜孔锤钻头结构、材料、加工等优化,为适用于高温硬岩的空气潜孔锤钻头研制提供了借鉴。为提高空气潜孔锤钻进综合效率,为干热岩钻探开发提供了技术支持和技术储备。     

仿生异型齿钻头在干热岩钻探中的应用

干热岩具有硬度大、研磨性弱、可钻性差和钻进难度大等特点,常规孕镶金刚石钻头钻进时打滑严重、寿命短。针对此技术难题,根据干热岩岩性和设计的井身结构特点,引入仿生高效耐磨技术,以穿山甲爪趾为仿生原型,结合孕镶金刚石钻头的结构和制备工艺方法,研制了与该类地层相对应的仿生异型齿钻头。在青海共和县干热岩现场的钻进试验结果表明：仿生异型齿钻头未出现打滑现象,相比于打滑不严重的常规软胎体孕镶金刚石钻头,仿生异型齿钻头的钻进速度提高97.5%,寿命（仿生钻头寿命为推算寿命）提高1.268倍。进一步证明了仿生异型齿钻头在坚硬打滑的干热岩地层中钻进能够提高效率、缩短钻井周期、节约钻井成本。     

脉冲电镀金刚石钻头试验研究

介绍脉冲电镀在人造金刚石孕镶钻头上的应用研究，探讨脉冲电镀机理，采用正交试验法优化脉冲电镀工艺参数；研制了脉冲电镀钻头，生产钻头周期缩短了３０％。在室内和野外生产试验中，发现脉冲电镀钻头较直流电镀钻头有如下优点：钻进地层适用范围广、钻进时效高。     

低温电铸孕镶脉冲钻头及其水力性能数值模拟

对于特别坚硬、研磨性强、互层频繁、含有石英和砾石夹层的地层, PDC钻头无法钻进, 机械钻速较低, 且破坏形式磨损快, 复合片容易破裂, 因此寿命很低.而牙轮钻头钻进也因为该类地层坚硬等缘故, 钻进效率很低, 并容易造成孔内掉牙轮等事故出现.针对这种问题, 研制了一种低温电铸孕镶脉冲石油钻头, 对钻头的流场进行了数值模拟.该钻头在现场的应用表明, 它具有寿命长、机械钻速高的特点.