不提钻换钻头岩心钻探技术

绳索取心钻进技术的推广应用,促进了不提钻换钻头技术的开发。这项技术难度较大,迄未达到工业应用阶段。BH7不提钻换钻头钻具,由于采用扩孔翼(副钻头)楔面收敛结构,双级瞄向定位系统与双流道通水方式,以及高强度传扭矩机构,因而具有结构简单、性能可靠的特点,并在生产中获得了良好的经济技术效果。     

BH—75不提钻换钻头钻具及其钻进技术

一、前言地质矿产部探矿工艺研究所从1981年起，花了4年时间研制成功了BH-75不提钻换钻头钻具（以下称BH-75钻具），并通过其开发研究，使我国在岩心钻探的世界领域内首先将不提钻换钻头技术投入工业应用。BH-75钻具，是借助同径绳索取心钻具的钻杆、打捞器和辅助工具，利用钢绳投捞实现钻头升降，从而在每个绳索取心回次都可以对孔内服役钻头进行观察或更换。目前，已有75台BH-75钻具在全国35个勘探队的钻探施工中投入或即将投入使用，已经达到的钻进深度为997.26m，最长的提钻时间间隔达16天，不提钻累计钻进     

国内外不提钻换钻头钻具简介

从1964年开始，20多年来，美国、澳大利亚、日本、苏联及东欧各国，都从事过不提钻换钻头钻具的研究工作，并取得了一些专利。到目前为止，国内外已出现多种不提钻换钻头装置。就其换钻头的方式和结构而论，大体可分为：     

新式整体不提钻切削具可换式钻头

在分析各国整体切削具不提钻可换式钻头结构及存在主要问题的基础上,提出采用整体旋转切削具可换式钻头。在结构上采用弹簧、顶杆、球形铰组合来控制可换钻头的定位;使用一套输送器控制钻头的升降。这种设计结构克服了已有钻具结构复杂、不可靠等缺点,钻进效率高于普通绳索取心钻具10%~50%。     

全面迭缩式不提钻换钻头技术应用于中国大陆科学钻探的前期研究

介绍了全面迭缩式不提钻换钻头钻具的结构、工作原理和使用特点,分析了此种钻具应用于中国大陆科学钻探中的前景及需要解决的问题。     

地质勘探套管钻进技术研究

针对复杂地层钻探,基于绳索取心钻进原理,采用不提钻换钻头取心钻进方法,开展地质勘探套管钻进新方法研究,包括套管取心钻具、代替绳索取心钻杆使用的套管,护壁措施、套管钻进工艺等,野外生产试验取得了较好的技术经济效果,并根据存在问题提出了进一步完善的建议。     

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。     

国外不提钻换钻头钻进

不提钻换钻头足一种古老的设想,基于这种设想的专利可追溯到1800年,其后1897年、1898年奥地利、德国都有相似的专利出现。从本世纪30年代以后美、苏、澳、日等国相继设计出多种孔(井)内可更换钻头的钻进装置。不提钻换钻头的基本特点是孔底钻头可以依靠共自身的结构特征,通过某种机构的转换,使其由孔底工作状态转变为传输状态(此时钻头包括扩孔翼的外径小于钻杆的内径)。     

浅孔复杂地层φ110型绳索取心钻具的研制与应用

针对现有浅孔取心单管钻具结构简单,在浅孔复杂地层中钻进易出现取心率低,钻孔过程中无法护壁而导致孔壁坍塌,土样窜层及隔水、护心不力等问题,研制了一种适用于浅孔复杂地层的φ110型绳索取心钻具。为适应浅孔复杂地层钻探的需要,在打捞器中设计了一种连接杆式的安全脱卡机构,并增加了加重机构,得到了加重质量的理论公式。在内管总成中,改进了弹卡定位机构,删去了到位报信机构和岩心堵塞机构,并将普通绳索取心钻头替换为超前侧喷钻头,大大缩短了钻具的长度。推导了内管下落速度的理论公式,采用ABAQUS对绳索取心钻具的易损件——悬挂环和座环的损坏机理进行了分析。现场试验表明,该φ110型绳索取心钻具能完成浅孔复杂地层的钻探,并能有效地保护孔壁,提高岩心采取率。      

SLB56／75型“三合一”取心钻进系统

论述了将绳索取心,螺杆站,不提钻换钻头三项技术结合在一起的新型取心钻进系统,介绍了系统的结构,工作原理及其技术性能参数和操作要点。     

BH-75不提钻换钻头钻具应用效果

我队为探明深部构造及了解矿脉延深情况，地质设计了千米钻孔，由于岩石破碎、坍塌漏失、地层促斜强度大，采用常规钻探方法，难以达到地质目的。我们设计了人工受控定向孔，开孔顶角2度；见矿靶点钻孔深度900米，顶角33度。为完成这个较深的人工定向钻孔，我们首次使用探矿工艺所研制的LZ-73连续作用造斜器，BH-75不提钻换钻头钻具（简称BH-75钻具），并匹配S75绳索取心钻具施工。     

用绳索取心技术钻进中深孔的经验

介绍了用绳索取心技术钻进中深孔的经验:①通过使用优质泥浆、控制孔内激动压力,减少提钻次数,以稳定孔壁,实现深井裸眼钻进;②增大钻具与孔壁间的通水闻隙,减少泥浆固相含量,控制泵量与转速,以降低泵压;③选用优质钻头,钻具,根据孔深、岩性合理改变工艺参教,以获得高时效;加大回次进尺和提钻间隔,以减少辅助时间。     

针对海底钻机硬岩钻进的绳索取心钻具关键机构优化

为了提高在硬岩钻进的绳索取心钻具工作的可靠性,从提高单动机构的单动性能和悬挂机构的工作可靠性两方面着手,对钻具的单动机构展开结构优化并利用ABAQUS仿真分析手段对悬挂机构进行模拟硬岩拔取仿真分析。结果表明:经改进后的钻具单动机构尺寸合理,结构更为紧凑,有利于钻具总长的缩短,同时提高了对芯轴定心效果以及防海水腐蚀性好的特点,满足海底钻机的使用工况;改进后的悬挂机构能够降低在拔心过程中由于悬挂环和座环塑性变形相互咬合失效所造成的内管总成无法顺利打捞的风险。     

绳索取心技术在覆盖地层钻井中的应用

为提高吉林白城地区的吉洮地1井、吉白地1井两口油气地质调查井钻探生产效率,在覆盖地层钻井中应用绳索取心技术。基于所钻地层岩性特征,结合提钻取心与绳索取心工艺特点,通过设计钻头、钻井冲洗液,改进钻进规程参数与钻具水口流经通道,在覆盖地层（厚约1 100 m）钻井中成功应用绳索取心钻进方法。相比传统单管/双管提钻取心方法,钻进效率与岩心采取率提高两倍以上,提大钻周期提升至2 d以上,大大降低了劳动强度,节约工期近30 d。详细介绍了白城地区覆盖地层钻井中应用绳索取心技术的改进方法与施工经验,对今后在覆盖地层钻井中推广应用绳索取心技术具有一定借鉴意义。      

海底钻机的高可靠绳索取心钻具的结构优化与仿真分析

以提高绳索取心钻具在海底钻机上应用的工作可靠性,依据海底环境的特殊性,从提高单动机构的单动性能和悬挂机构的工作可靠性两方面着手,对钻具的单动机构展开结构优化并利用ABAQUS仿真分析手段对悬挂机构进行数值仿真分析。结果表明:经改进后的单动机构能够抑制海水的腐蚀效应,改善芯轴的定心效果,提高运转灵活性;经改进后的悬挂机构能够降低在频繁使用过程中其关键零部件发生塑性变形的风险,提高悬挂机构的工作可靠性。研究成果可为相关钻具设计提供理论支撑。      

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。      

供水工程

冲击钻进卡钻事故处理 1、钻进中当钻头或抽筒下冲时,被岩泗挤、夹,造成的卡钻称为下卡钻。处理方法是将冲击钢绳绷紧用力摇晃,或用φ180mm,长3m,重0.6t的重杆捣击钻具,也可用千斤顶,杠杆等设备上提。 2、在钻进的情况下,提升钻具或在一个回次终了提钻具时,钻具被孔壁卡住称为上卡。处理时,不要上提钻具,应下放钻具,待钻具下降松动后再稍加转动,使钻具能上下数米,掌握好冲程高度,冲一次停一欢,往复冲击数次,再慢慢提升钻具;如果钻具卡死不能自由活动,卡死在一个层次时,可把     

绳索取心冲击回转钻进效果及其工艺探讨

突破坚硬致密“打滑”的石英细砂岩是福建省煤田绳索取心金刚石钻进的技术难题。本文介绍了S75C钻具在两个煤田进行绳索取心冲击回转钻进取得的显著效果。笔者利用计算机对钻压、转速在不同岩性地层中与钻速的关系，进行了多元回归和双元素力差分析，探讨了钻压、转速对钻进速度的影响，就泵量、泵压对钻进效率的影响进行了分析，提出了合理的钻进参数选择范围；对钻头造型提出了基本意见，本文还介绍了S75C绳冲钻具改进成与S75内管总成通用，实现不提钻进行绳冲与绳取回转钻进灵活互换的方法，钻具改进后具有更广泛的适用性。     

旋挖钻孔灌注桩的混凝土充盈系数控制与现场试验

旋挖钻孔灌注桩在不稳定地层施工过程中因成孔质量差造成混凝土充盈系数过高,严重影响工程效益。基于此,分析了混凝土充盈系数的影响因素,在工程现场泥浆具有局限性的的情况下,可以从控制最大允许提钻速度和改进钻头结构两方面开展研究工作。建立了最大允许提钻速度的理论计算模型,获得了环空比和泥浆密度对最大允许提钻速度的影响规律和显著性。针对具体工程地质条件,采用两瓣斗钻头结构,并从辅助排水孔和非光滑结构的合金球加强型截齿等方面进行改进设计,以提高旋挖钻进和排渣效率,从而降低成孔时间。现场试验结果表明,通过控制提钻速度和改进钻头结构,单桩旋挖成孔时间缩短28.57%,旋挖钻孔的混凝土充盈系数降低3.62%,显著节约了项目施工成本。     

BH-114型套管钻进在福建马坑铁矿复杂地层中的试验应用研究

介绍了BH-114型套管钻进工艺在福建马坑铁矿ZK9501孔复杂地层中的试验应用情况。试验表明,采用D114mm套管代替绳索取心钻杆传递钻压和扭矩驱动孔内套管取心钻具回转钻进,用绳索取心打捞原理,在不提钻情况下进行绳索取心钻进,检查或更换孔底主、副钻头,实现不提钻头取心钻进到预定孔深,有效穿越复杂地层,减少起钻次数,避免因起钻次数多而导致孔内孔壁不稳定及其引发的孔内事故,降低劳动强度,改善施工环境和促进安全生产。