大直径反循环潜孔锤的密封方法与试验研究

可靠的密封结构是大直径反循环潜孔锤能够实现反循环钻进工艺的关键,同时也是大直径反循环潜孔锤设计的难点。现有的大直径反循环潜孔锤都是基于孔底钻具本体进行密封结构设计的。提出了一种孔底与孔口联合密封的方法,以该密封方法为设计原则研制了扩孔用φ710/311 mm集束式反循环潜孔锤与孔口密封装置,并配套φ127/70 mm双壁钻具进行了现场试验,取得了较好的连续反循环排渣效果,平均机械钻速为2.1 m/h,与常规牙轮钻头扩孔方法相比提高了2.6倍。试验结果表明孔底与孔口联合密封方法是可行的,值得进一步推广应用。     

贯通式潜孔锤反循环气体钻井系统压力分布模型

随着贯通式潜孔锤全孔反循环钻进技术及配套装备的不断发展和完善,其应用日益广泛,用于油气勘探开发气体钻井领域时施工井眼直径和井深大,合理工艺参数的确定十分关键。基于贯通式潜孔锤双壁钻具系统的结构特点,研究建立了中心反循环排渣通道和环状注气通道内压力分布模型,介绍了潜孔锤内部和反循环钻头上压耗计算方法。系统压力分布模型的建立为确定合理注气参数奠定了基础,为高压注气设备的合理选配提供了依据,对保证良好的钻进效果具有重要的意义。     

大直径潜孔锤冲击能量传递模拟试验研究

通过大量的试验研究发现，影响大直径潜孔锤冲击能量传递的因素可归纳为：冲锤与钻头体质量比；冲锤与钻头体直径比：钻压大小等，这一规律的发现使潜孔锤与钻送达到了合理的级配，提高了能量利用率，从而提高了潜孔锤使用效果。     

FGC－15型大直径单头潜孔锤钻具系统研制

大直径单头潜孔锤与三通道气水龙头、主动钻杆、三通道钻杆、加重导正器配套，可实现大直径潜孔锤碎岩钻进、泵吸反循环排渣、泥浆护壁、压气闭路循环等相结合的先进钻进工艺，是解决大直径硬质基岩及卵砾石钻进的有效机具。文中介绍了钻具研制过程及设计内容。     

双壁管反循环潜孔锤钻进问题探讨

文章提出了合理选择冲击器的依据,计算了钻进技术参数,分析了钻进中发生机具故障及孔内事故的原因,提出了预防及处理办法。结合煤田系统压风机情况探讨了压风机及配用冲击器的钻进深度,对今后做好循环空气潜孔锤钻进提出了看法。     

大直径贯通式潜孔锤局部气举反循环钻进工艺的试验研究

试验在厂内50 m试验井进行,试制SH25H液压风动冲击钻机.配置可伸缩式钻杆保证连续进尺,采用大直径贯通式气动潜孔锤组合局部气举反循环钻进工艺.试验表明,钻进效率和钻孔质量显著提高,为多工艺冲击回转钻进技术增砖添瓦.     

双壁钻杆反循环潜孔锤钻进研究

介绍了能适应煤田地质勘探的双壁钻杆和其他配套器具,以及反循环潜孔锤钻进在煤田中的试验效果。      

贯通式潜孔锤气力喷反钻具系统

介绍了贯通式潜孔锤气力喷反钻具系统的工作原理、结构设计、钻具特点及测试和生产试验情况。     

潜孔锤反循环钻进技术及应用

贯通式潜孔锤的研制为流体介质反循环开辟了通道，采用计算机模拟仿真电算方法，实现了潜孔锤的计算机辅助设计，优化了潜孔锤性能，将多喷嘴引射器原理用于钻头的结构设计，使反循环形成稳定可靠，并能取出柱状岩矿心，在复杂地层地质岩心勘探，水文水井钻凿，大直径硬岩基桩孔钻进等领域全面应用，取得了显著经济与社会效益。     

液动贯通式冲击器用于水力反循环连续取心钻进

将液动贯通式冲击器同水力反循环连续取心钻进工艺相结合,较好地解决了岩心卡堵问题,提高了钻进效率及钻头寿命,具有很好的应用前景。     

潜孔锤反循环钻进技术在某水电站的试验应用

水利工程中的钻孔工程具有特殊的工况,采用正循环潜孔锤钻进方法在狭窄封闭的洞室内进行钻孔施工,粉尘污染严重,施工环境恶劣,影响作业工人的身体健康。为了解决施工洞室内的粉尘污染问题,在某水电站的排水孔施工中,首次应用了潜孔锤反循环钻进技术,并在上仰孔和下行孔施工试验中获得成功,有效控制和降低了洞室内的粉尘问题,有利于维护良好的施工环境。设计的A、B两种结构类型钻头主要差别是内喷孔的位置不同,A型钻头的内喷孔设计在花键上的各个平键之间,B型钻头的内喷孔则设计在花键的平键上。CFD数值模拟计算结果显示,A型钻头对环空抽吸的空气量是0.199 987 04 kg/s,略大于B型钻头的0.177 524 64 kg/s,说明A型钻头的抽吸能力优于B型钻头。上仰孔和下行孔的钻进试验结果表明,内喷孔设计在花键上的各个平键之间且具有双排12个内喷孔的A型钻头结构更为合理,在施工中A型钻头比B型钻头的孔口粉尘少。从反循环排渣效果看,A型钻头破碎的大部分岩粉和大颗粒岩块从中心通道排出,反循环排渣效果优于B型钻头。     

潜孔锤反循环钻进岩屑粒度分布规律

研究岩屑粒度分布规律有利于进一步分析潜孔锤反循环钻进的碎岩机理。采用分布函数和分形方法对反循环钻进产生的岩屑粒度分布进行描述,并得到岩屑粒度分布规律。结果表明：试验用岩屑的粒度分布符合Gandin-Schuhmann分布和Rosin-Rammler分布,其中岩屑颗粒更贴近于G-S分布;岩屑粒径遵循分形规律,可以用分形方法描述反循环钻进中岩屑粒度的分布特征。从岩屑粒度分布来看,大于5 mm的颗粒占总质量的74.8%,表明潜孔锤球齿破碎岩石以体积破碎为主;块状颗粒分布在5~12 mm,说明岩石的体积破碎存在大小差异,并伴随有重复破碎。     

基于LS-DYNA的贯通式潜孔锤反循环钻头强度的优化分析

通体花键式贯通式潜孔锤反循环钻头在实际施工中尾部较易损坏,影响反循环钻头的使用寿命。为提高反循环钻头的使用寿命,对反循环钻头尾部结构进行了优化设计,并采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA对改进前后的反循环钻头进行了仿真分析。分析结果表明：由于在冲锤的高频冲击作用下,反循环钻头尾部易出现较大的局部应力集中,导致钻头体出现疲劳破坏;通过对钻头尾部结构设计优化后,与通体花键式反循环钻头相比,新结构钻头在无泄风槽情况下,应力集中值减小44%,在有泄风槽的情况下,应力集中值减小19%。数值模拟分析表明,优化后能大幅度提高钻头寿命。     

贯通式空气反循环潜孔锤连续取心锤头改进与试验效果

贯通式空气反循环潜孔锤连续取心技术主要适用于干旱无水或缺水地区的地质钻探工作。为了了解该工艺的普遍适用性,在某大水矿区进行了一系列试验,通过对锤头和钻杆的局部改造,解决了钻探、取心、治水等一系列重大难题,为提高该工艺的普遍适用性和推广性提供了可靠的技术支撑。     

贯通式潜孔锤反循环钻头的结构优化

针对Φ89 mm反循环钻头取心短且带裙边的问题,对其碎岩过程进行有限元软件ANSYS数值模拟分析。根据分析结果提出合理设计方案,再对新钻头进行有限元数值分析,并与原设计进行对比分析,同时进行室内试验验证。结果表明,优化后的钻头取出的岩心较长、较完整且不带裙边,优化方案合理可行。     

QFGZ型潜孔锤反循环跟管钻头的研制

为实现在复杂地层用同步跟管钻进工艺钻凿直径较大的桩孔和水井,设计了一种气动潜孔锤反循环跟管钻进钻头。介绍了该钻头的结构组成、工作原理和设计特点。与常规设计相比,该新型钻头流道设计可以增强排渣效果,保持孔底干净,减少重复破碎,提高钻进效率;边齿数量较多,耐磨损能力强,有利于提高使用寿命。     

贯通式潜孔锤反循环连续取心(样)钻进工艺在新疆某矿区复杂地层中的应用试验

新疆白干湖钨锡矿区自然环境恶劣,地质条件复杂，普通小口径金刚石岩心钻探方法效率低、成本高、施工周期长，后采用贯通式潜孔锤反循环连续取心(样)钻进技术在本矿区进行生产试验。试验证明，后者在各项技术指标上都明显优于前者，取得了良好效果。针对后者在生产试验过程中出现的某些问题，提出了一些改进建议。