极地冰层回转钻进切削热量测试装置的研制

极地冰盖深部“暖冰”层钻进时,由于冰层的温度较高,接近甚至达到冰的压力熔点,回转钻进时产生的切削热量极易使冰屑融化,导致机械钻速慢、取心率低、卡钻事故频发。钻压、转速、切削具结构等参数均对切削热量有一定的影响,有必要设计一套实验装置对切削热量进行测试,从而为设计切削具结构、优化钻进参数组合提供理论依据。以XY-1型岩心钻机钻进系统为平台,利用无线信号传输原理设计了冰层回转钻进切削热量测试实验台。初步测试结果表明,该实验装置能够准确测量钻压、扭矩、切削温度等参数,可用来进行相关的实验研究。     

孕镶金刚石钻头全尺寸钻进与模拟钻进之间的相似关系研究

用不同直径的钻头钻进同样岩石时,各参数间的相似关系是利用室内模拟钻进资料和历史钻进资料指导和分析钻探生产实际的基础和桥梁。本文根据相似理论以及金刚石钻进碎岩机理分析了孕镶金刚石钻头全尺寸钻进和模拟(微钻)钻进的相似关系．揭示和讨论了钻头唇面的压力分布规律,每转切入深度相等的条件下钻压相似关系、钻速相等的条件下规程参数相似关系以及钻头磨损相似关系。并且通过实际钻进试验多种岩石,验证了这些关系的正确性和准确性。     

冰层取心回转钻进模拟实验台的设计与测试

极地钻探实践表明,冰盖底部冰岩交界附近地质情况异常复杂,不但可能存在暖冰、基底融水,甚至还存在厚度不等的冰岩夹层,取心钻探异常困难,而优选钻头类型、确定合理的钻进参数是保证其安全、快速钻进的重要因素。本文设计了一套能够模拟冰层回转钻进的实验台,其技术参数为：钻压、转速分别可在0～10 kN、0～300 r/min范围内调节,最大扭矩约100 N·m。该实验台能够测量钻头切削具温度、钻孔深度及钻进速度等参数,为深入研究钻头类型及结构参数、钻进参数对扭矩、钻速和切削温度的影响规律提供了手段。采用PDC复合片钻头进行了冰钻实验,结果表明,实验台能够准确调节钻压和转速,可满足实验要求。     

金刚石钻进微钻法岩石可钻性分级的探讨

岩石可钻性的分级是确定生产定额、设计钻头和选择最佳参数的依据。本文论述了作者在实验台上用微钻法进行岩石分级的研究成果。该实验台是自行设计并可以同时自动记录9个钻进参数的一种装置,微钻法可以很好地表示在两向力同时作用下,岩石破碎过程的主要力学特征。岩石抗破碎阻力是岩石机械性质的综合反映,因此,以往用单一的性质来进行分级并不完善,用微钻法进行分级、经野外实践,符合率可达85％以上。     

SDY-1型微钻试验机

微钻机是一种用小尺寸钻头进行模拟钻进的钻机，是进行岩石破碎和可钻性研究的必要手段。1984年地矿部频布的《金刚石岩心钻探岩石可钻性分级表》（试行）中将微钻指标列为岩石可钻性分级的指标之一，因此微钻机就成为岩石可钻性分级的主要设备之一。由于微钻要求稳定的钻压和转速，且要求将较短时间内的钻进参数和钻进指标准确无误地记录下来，因此微钻机必须能稳定加压并正确测试各钻进参数和钻进指标。我们在完成岩石可钻性分级研究课题的过程中，研制了较为适用的SDY-1型微钻机，用其钻进了400余块岩样。现将该微钻机简要介绍如下。     

多因素正交试验法优选孕镶金刚石钻头结构参数的试验研究

笔者通过测试豫西代表性岩石的主要物理机械性质和模拟微钻钻进试验测定钻头磨耗强度,机械钻速等指标,介绍了用正交试验法综合评价优选钻头结构参数的方法.      

孕镶金刚石钻头碎岩机理的模拟实验研究

由于金刚石钻进岩石的复杂性，给研究其碎岩机理带来了许多困难，现主要存在有“磨削”、“切削”、“压碎”等理论，但仍无统一认识。很多关于钻进的预测方程也只是经验性的。关于金刚石冲击迴转的碎岩机理很少有过深入研究，该问题尚处于空白状态，然而，研究其碎岩规律对钻头设计制造与钻进工艺都是迫切需要的。利用我们研制的可钻性测定仪：一种适于野外特点的模拟装置（微钻）来模拟试验研究金刚石钻进的碎岩过程有着它突出的优点，对模拟的钻进过程可进行多因素综合性（如冲击—回转联合作用）和单因素分析（如单次冲击或瞬时回转）研究。     

金刚石钻进岩石可钻性研究新方法

摘要在比较了现有岩石可钻性研究方法的基础上,选择实验室徽钻法来研究金刚石钻进岩石可钻性,并选用综合参数(h/P)/q作为岩石可钻性指标,通过室内微钻试验,表明该参数确定岩石可钻性更为合理。      

可移式多功能微机自动控制钻进实验台的研建

在总结原有的微机自动控制实大钻实验台和微机自动控制模拟微钻实验台研建经验的基础上,运用多项先进技术和最新研究成果,成功地研建了一套“可移式多功能微机自动控制钻进实验台”。介绍了实验台的研建过程及实验效果。     

坚硬地层NBS高效孕镶金刚石钻头的研究与应用

介绍了一种NBS高效孕镶金刚石钻头,该类型钻头通过向胎体配方引入一种NBS材料,该材料与胎体结合强度强,晶型锐利,室内微钻试验及野外试验结果显示,该类型钻头可大幅提高钻进中弱风化坚硬岩石的钻进效率,且钻头寿命较以往技术有很大提高。     

电动机械取心钻具反扭装置实验台设计及实验

大扭矩反扭装置是研制铠装电缆冰下基岩电动机械取心钻具的主要部分之一,该装置的失效将导致钻进无法进行,甚至将造成钻具脱落等严重的孔内事故。设计了铠装电缆钻具反扭装置实验台,并就实验装置的设计思想、设计原则、主要结构参数及初步实验结果进行了详细介绍。该实验台可以测试反扭装置在不同温度冰层和不同孔径任意组合下所能提供的反扭矩大小以及产生的下滑阻力。初步实验验证,该实验台工作性能良好,可以为更好的选择反扭装置类型及最优的使用参数提供重要依据。     

“等电位”钻进与“零电位”钻井液初探

对“等电位”钻进技术概念和“零电位”钻井液技术概念做了介绍。“等电位”钻进概念认为岩石表面的zeta电位为零,即等电位（ IEP）状态时,能够提高钻进速度和延长钻头寿命,从而提高钻进效率。“零电位”钻井液则是将目前使用的zeta电位（-40～-35 mv）的钠基膨润土变为“零电位”（-5～＋5 mv）的膨润土,改钻井液的“阴离子悬浮体系（ζ电位＞-45 mv）”为“阳离子悬浮体系（ zeta电位接近零电位）”,再将其它阴离子型的处理剂如降滤失剂、提粘剂等改变为阳离子型或非离子型,配成具有相应性能的钻井液。钻进试验表明,“等电位”钻进和“零电位”钻井液可有效提高钻进效率。提出了几点开展相关研究的认识。     

φ175 mm电磁随钻测量系统的研制及试验研究

在深孔、定向孔钻进过程中,对钻孔轨迹的控制十分重要。电磁随钻测量系统能够监测钻孔状态参数并通过无线电磁波实时传输至地面,具有信号传输速率高、不受钻井液影响等优势。详细阐述了一种自主研发的电磁随钻测量系统及试验情况,试验最大孔深为609 m,此时地面接收信号高达200 mV。试验研究表明：该系统性能可靠,完全能够满足随钻测量近钻头处钻孔状态及环空压力、温度等参数的需求。     

井下动力钻具微钻试验装置设计研究

井下动力钻具微钻试验装置是为研制新型动力钻具提供试验条件的关键装备,该装备用于原理样机的试验测试,可降低试验成本并缩短研发周期,试验测试结果可为全尺寸物理样机的制造提供参考。本文依据井下动力钻具的工作特点和钻具试验装置测试原理,设计了一套井下动力钻具微钻试验装置,该试验装置区别于常规和传统的微钻实验台,其采用数控闭环控制钻井液动力循环和钻压,实现了水力驱动与钻压给进的精确控制,并验证了井下动力钻具微钻试验装置的可行性,为水力驱动的钻具样机试验研究提供了平台。     

基于RecurDyn的极地冰下基岩取心钻具反扭装置的运动仿真及运动分析

在极地钻探技术领域中,铠装电缆式电动机械取心钻具应用广泛,优化、设计可靠的反扭装置,提高其反扭力矩,是冰下基岩电动机械取心钻具钻进成功的关键所在。为了分析反扭装置的全部性能,提出了基于数字化虚拟样机RecurDyn的仿真方法。反扭装置的组成机构是平面六杆机构,在RecurDyn中导入由inventor软件建立的反扭装置几何模型进行运动仿真及分析。介绍了利用RecurDyn软件来实现平面六杆机构（反扭装置）运动仿真及分析的方法和步骤。以反扭装置作为研究对象,在RecurDyn/post模块中,用动画来表现反扭装置的运动过程,用图表来反映运动仿真的结果。仿真的结果证明反扭装置设计的科学性、合理性以及实用性,可以实现预定位置变化,满足极地钻探中平衡钻进的要求。     

黄河三角洲ZK1孔岩心环境敏感粒度组分及沉积环境分析

本文选取黄河三角洲5个钻孔岩心的ZK1钻孔,对其剖面沉积物进行了详细的岩性描述、粒度测试和有孔虫鉴定,分析了ZK1孔粒度参数的垂向分布序列。通过计算粒级—标准偏差的变化获得了ZK1孔沉积物中对沉积环境变化较为敏感的粒度组分的范围为3.75～4Ф和10Ф。敏感粒度组分含量随深度变化的初步分析、各种粒度参数垂向分布特征及有孔虫资料表明,黄河三角洲ZK1孔的沉积环境大致可分为4段:Ⅰ(0～5.14 m)为1904—1976年上三角洲平原沉积;Ⅱ(5.14～17.41m)为1855年以来的下三角洲平原沉积;Ⅲ(17.41～22.6 m)为1855年以前的陆架沉积;Ⅳ(22.6～24.6 m)为潮坪沉积。     

山东商河地区地热井钻效分析

商河县地热井资源丰富,蕴藏量巨大,其热储含水层主要为新近系馆陶组以及古近系的东营组。通过区内施工的4个地热井的钻效分析,认为：①采用电动机作为动力的4#地热井施工工期明显优于其他3口采用柴油机作动力的;②本区构造较简单,断层稀少,分阶段使用PDC钻头可以将施工工期大大缩短;③泥浆泵的泵量达到或接近钻孔的环空最低上返速度时,可有效携带岩屑,建议泥浆岩屑上返速度不低于0．5m/s;④使用Ф127mm钻杆代替Ф89mm钻杆,可使钻杆的抗扭强度增加,保证施工的安全;⑤地面使用泥浆罐配备除泥器间断性除泥,保证泥浆液面高于泥浆泵阀室,泥浆靠自重流入泥浆泵阀室内,降低了泥浆泵从循环沉淀池抽吸功耗与节省吸人阀磨损。对比结果可为该区进行地热井施工提供借鉴。     

TGSD-50型声频振动取样钻机的研制

声频振动取样技术是近年发展速度较快的适用于土壤环境地质取样的新型取样技术,是利用声频振动头（激振器）内对称分布于钻机输出轴两侧的两个激振锤同步旋转产生的高频振动力（50~200 Hz）振动钻杆或外套管钻进。主要介绍了TGSD-50型声频振动取样钻机的结构设计、主要技术参数和特点。     

钾盐矿床钻探工艺技术

钾盐是生产钾肥的主要原料,是我国的急缺矿种,是所有矿产资源中对外依存度比例最高的资源。由于钾石盐矿埋藏深度变化大（10~2000 m）和可溶性、吸水性、裂隙发育等特点,需要特殊的钻探工艺技术。结合国内外钾盐钻探施工经验和特点,对钾盐矿岩心钻探设备机具、钻探工艺、冲洗液等方面进行了研究。