地质特深孔绳索取心钻杆机械性能研究

地质特深孔绳索取心钻杆结构区别于API石油钻杆,其机械性能计算不可直接引用API石油钻杆的相关理论公式。针对这一理论依据与计算方法缺失,本文对地质特深孔双台肩钻杆接头进行了受力分析,开展了钻杆接头拉伸载荷与扭转载荷计算理论研究,构建了绳索取心钻杆机械性能计算的理论方法。同时,通过有限元分析和台架试验,确定了H-5000规格双台肩绳索取心钻杆的机械性能,验证了计算方法的准确性,并提出了钻杆结构改进建议与下一步研究方向,为高性能薄壁绳索取心钻杆“服役”于5000 m地质岩心钻探工程提供了技术支撑。     

深孔岩心钻探的技术关键

随着钻孔深度的增加,从设备到钻探工艺都产生了一系列新问题,拟就深孔钻探经常遇到的关键问题,如钻孔结构、钻探设备选择、钻柱、钻具组合、钻头和扩孔器、冲洗液等,提出一些应当引起注意的技术措施。     

小直径特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案

现行绳索取心口径系列主要适用于3000 m以内浅钻孔。在4000 m左右的特深孔绳索取心钻进中,存在一定的技术“瓶颈”,如地层复杂,甚至无法安全钻达设计深度。论证3000～5000 m特深孔绳索取心合理口径系列和钻柱方案是为特深孔成套钻探装备研制、绳索取心钻具开发提供技术依据的重要前期工作,也是一项公益性和开放性的技术工作。简述了特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案的初步设想,期望国内钻探专家、一线技术人员广泛参与,进一步论证。     

国内外绳索取心钻具研发应用概况及特深孔钻进问题分析

随着钻孔深度的不断增加,对绳索取心钻具的使用性能提出了更高要求。在分析了国内外绳索取心钻具研发现状、结构设计特点及特深孔应用情况的基础上,整理了特深孔钻进绳索取心钻具使用存在的技术问题,定位机构打捞可靠性、到位报信提示可靠性、堵心报信机构工作稳定性、单动机构使用寿命均有待提高,并相应地分析了原因,为5000 m特深孔绳索取心钻具优化设计打好基础。     

地质勘探金刚石岩心钻探中浅孔主体口径探讨

针对地质勘探金刚石岩心钻探采用的钻孔口径进行分析,从采心质量满足研究和评价地质矿产的要求、钻探技术经济效益、钻探方法可行性角度,提出在地质勘探金刚石岩心钻探施工中浅孔时主体孔段口径应采用B规格。     

绳索取心煤田钻探深孔施工综述

简要介绍了福建省121地质大队绳索取心煤田深孔施工情况,针对施工中遇到的孔壁不稳定、漏失、坍塌、粘附卡钻等问题进行了探索,不但将绳索取心钻探技术推广应用于南方煤田,而且在新疆、甘肃、内蒙古等省区也进行了成功的实践,取得了良好的成效。     

深孔钻探金刚石钻头技术研究

介绍了能大幅提高深孔钻探效率、降低钻探成本的金刚石钻头——高效长寿命金刚石钻头的设计制造及工程应用效果。这种钻头包括两种结构形式——单水口高胎体金刚石钻头和双水口高胎体金刚石钻头。研究设计的新型高效长寿命金刚石钻头在钻速提高20%的前提下,寿命比常规钻头提高了200%,有效解决了深孔弱研磨性地层和强研磨性地层钻头寿命短的难题,取得了良好的效果。     

立足胶西北，深孔特深孔钻探助找矿获重大突破——山东黄金地质勘查有限公司深孔及特深孔钻探概况

介绍了山东黄金地质矿产勘查有限公司在胶西北深孔特深孔钻探获得的重大突破。4000及3000 m特深斜孔正在施工;2012年6月终孔的2755.76 m深孔刷新了小口径绳索取心钻探国内钻探纪录。对油气、井喷的可能性的研讨及预防;对深孔钻井液的科研攻关初见成效;立轴式钻机在深孔钻进的使用上,总结了很多十分重要和宝贵的经验等。     

页岩气地质调查井小口径绳索取心钻探技术分析

小口径绳索取心钻探技术在页岩气地质调查井中具有不可替代的优势,同时也存在较大的局限性。结合小口径绳索取心工艺在10余口页岩气调查井的应用情况,从地质条件、技术要求、设备及配套机具等方面归纳总结了施工中的难点,从井身结构、设备配置、取心工艺、泥浆体系、复杂情况预防等方面提出了优化方案。依据优化后的施工技术措施,在后续施工的页岩气调查井中取得了良好的效果,岩心采取率保持在97%以上,台月进尺超过了400 m,复杂发生频次控制在2次以下。对下一步小口径页岩气调查井施工具有一定的借鉴意义。     

西南天山复杂地层绳索取心钻探跑钻事故处理方法

新疆西南天山萨尔干矿区地层极其破碎复杂,近年来施工的钻孔多全孔破碎、漏失,钻进过程中时有掉块、卡钻、钻孔坍塌等现象发生,严重时发生孔内事故,施工难度较大。本文结合该区一例钻孔施工案例,介绍了破碎复杂地层取心钢丝绳断裂导致岩心内管脱落,进而引发严重跑钻事故的处理过程以及注意事项。结合现场事故情况,通过导向扩孔钻进等方法有效地处理了该起复杂事故,使钻孔得以顺利终孔,取得了所需地质资料,挽回了经济损失。     

特深钻探钻柱组合优化设计研究

钻杆柱作为地球深部探测中深地与深水钻探技术的核心与关键,单一规格钻柱许用深度有限,难以满足大陆万米特深孔科学钻探及大洋深水深孔钻探工程的设计要求。本文通过减轻下部钻柱重力及提高上部钻柱强度方案,对其组合设计开展优化研究。以拉伸条件下的强度计算为主,加之一定的设计安全系数和拉伸余量来满足动载荷以及其他复杂情况对钻柱强度的需求,并开发了钻柱组合设计与安全系数计算的软件,可实现不同孔深设计和钻杆结构要求下的钻柱组合设计与安全系数计算。     

深井复合钻柱技术在特深科学钻探中的应用探讨

深井复合钻柱技术是解决特深科学钻探超长钻杆柱可靠性问题的重要途径,其与设备能力、材料性能、钻进条件及管柱力学等息息相关。本文系统总结了复合钻柱技术在我国深部钻探中的发展和应用情况,在复合钻柱强度理论的基础上,探讨了不同复合钻柱的组合方案及其极限下深。研究结果表明,若以?216 mm直径终孔,仅依靠钢质钻柱已无法满足特深钻探13000 m的下深要求,而采用V150钢级?127 mm钻杆配合?127 mm钛合金钻杆及S135钢级?127 mm钻杆配合?129 mm铝合金钻杆可分别满足最大13484 m和18783 m的下深要求,钻柱总重分别仅有360.5 t和324.3 t,均具备可靠的安全性保障。本文对特深科学钻探用复合钻柱的设计和选择具有参考意义。     

5000米智能地质钻探技术与装备研发

深部钻探技术是解决深地探测科技问题的必要手段之一。本文主要介绍了“十三五”国家重点研发计划 “5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范” 项目方案,项目从构建大深度绳索取心钻孔口径系列、钻具级配、装备配置等入手,开展了钻进智能控制、钻机关键技术与装备、高性能绳索取心钻杆、小口径高效系列钻具、环保冲洗液体系与废浆处理技术、钻探技术装备集成与示范等研究,拟突破智能控制、自动化、轻量化与模块化等关键技术,形成以绳索取心工艺为主体的特深孔地质岩心钻探装备与技术体系,为我国深部探测计划提供技术与装备支撑。     

煤矿坑道大直径水平长钻孔的工业性试验及思考

介绍了煤矿坑道大直径水平长钻孔的工业性试验情况。试验中使用定向钻进技术施工了4个钻孔,两个钻孔长度达到80 0m以上,试验钻孔最深86 5m,其中85 5m保持在煤层中连续延伸,孔径15 3mm,最高时效达到2 8m/h。文中还对试验中遇到的问题提出了自己的见解。     

考虑卸荷效应钻孔灌注桩孔径时空变化规律研究

对上海地区某实际工程的钻孔灌注桩试成孔进行成孔测试,首先,统计分析测试所得孔径数据,得出了钻孔灌注桩考虑成孔卸荷效应的孔径随时间及空间的变化规律,孔径缩小量与时间呈正相关,且缩小幅度逐渐减小,最后趋于稳定;不同土层的孔径变化量不同,黏聚力c越小,内摩擦角φ越大,孔壁稳定性就越差,表现为该土层的孔径变化量越大。其次,采用科学合理的拟合公式对不同土层孔径变化进行拟合,拟合度较高,能够真实反映出孔径变化的特点和规律。最后,基于Kelvin模型,运用弹性理论,结合拟合公式,推导出更符合实际的孔径变化公式和反映孔壁稳定性的公式,并合理地解释了不同土层稳定性存在差异的原因。得出的结论对上海地区的成孔施工质量控制具有重要的价值。