硬岩钻进用石油钻头研究现状及发展趋势

能源与矿产的持续安全供给是经济快速增长的保证,而中硬岩层钻进一直限制着油气钻井向深部发展。针对硬岩地层钻进,地质行业主要采用金刚石钻头钻进,而油气钻井行业除按传统方法采用牙轮钻头和金刚石钻头钻进之外,也逐渐开展了PDC钻头钻进硬岩的研究。本文分别介绍了牙轮钻头、金刚石钻头和PDC钻头在油气勘探硬岩钻进中的应用研究现状。其中,牙轮钻头研究主要集中在增强轴承密封性能、改进布齿结构和提高切削齿强度三个方面,而金刚石钻头研究则集中在碎岩机理、金刚石参数和胎体性能,以及钻头结构三个方面。提出了三类钻头的研究方向和发展趋势,为硬岩钻探技术发展提供参考。     

孕镶金刚石钻头钻进控制新方法的研究

在分析了目前常用钻进控制方法的基础上提出了钻进中应采用控每转进尺的钻进控制方式，并对部分孕镶金刚石大钻头和做钻头进行了室内钻进试验，由每转进尺ｈ和单位钻压每转进尺ｈ／ｐ得出不同岩石中不同钻头的合理每转进尺范围，且由ｈ／ｐ值对不同岩石进行的最佳钻头的选择。     

涡轮钻和改进的PDC钻头在硬岩钻进中的应用

涡轮钻和改进的ＰＤＣ钻头，在硬岩钻进中的应用Ｒｏｂｅｒｔ　Ｃ．Ｂｏｕｄｒｅａｕｘ等马保松译孙友宏校在墨西哥湾地区，采用涡轮钻进配合具有改进的导轨式切削结构的ＰＤＣ钻头，提高了中硬一硬岩层中的钻进效率，与使用容积式马达的回转钻进相比，无论在什么样的钻进...     

用牙轮钻头钻水井

开采深部地下水时,过去在第四系常用合金钻进,在基岩采用钢粒钻进,正常情况下,完工一口300m的第四系水井需25—30天,而完工一口300m的基岩水井则需30一40天,成井周期长.为缩短周期,我们筹备使用牙轮钻头钻进.1981年从北京带回第一     

地浸砂岩型铀矿弹塑性致密泥岩钻头的研究与应用

针对北方地浸砂岩型铀矿超过400m钻孔钻进中弹塑性致密泥岩钻进效率低的问题,研究试验了钻头,提高了钻进效率,总结了操作技术。用φ104mm中八角阶梯肋骨钻头钻进较软弹塑性致密的光滑的红褐色、浅绿色“打滑”泥岩;用φ104mm中八角阶梯肋骨钻头钻进较软弹塑性致密的灰色致密泥岩;用φ104mm交错式圆片状复合片钻头钻进脆性较大的黑灰色弹塑性致密泥岩;用φ104mm交错式圆片状复合片钻头钻进灰白色脆性较大的弹塑性致密泥岩;用φ104mm双环式齿形复合片钻头钻进弹塑性致密硬泥岩。     

CG型液刀钻头及使用效果

介绍了滚刀钻头破岩机理，滚刀的分布规律，以及钻进参数等因素对钻进效果的影响，并通过施工实例对目前滚刀钻头使用中所存在的主要问题进行了分析。     

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。     

火山岩地层钻进金刚石钻头寿命与效率的探讨

火山岩地层岩性变化大,岩石的物理力学性质也差异极大,根据岩石的物理力学性质选用相应的金刚石钻头参数,能较大的提高金刚石钻头的使用寿命和钻进效率,从而获得较好的钻进效果和经济效益。从常见的几种火山岩地层中使用不同参数的金刚石钻头的使用寿命和钻进效率进行了统计和分析,提出了与地层相适宜的金刚石钻头技术参数的选用原则与选用方法。     

复杂地层钻进绳索取芯适岩钻头的研究与试验

研究了南方煤矿区复杂地层钻进中钻头的磨损机理,研制出了适合于复杂地层钻进的绳索取芯钻头。探讨了电镀钻头内、外径的保径方法。试验钻头在复杂煤矿区不同类型的地层中均取得了显著的钻进效果。      

大切削具钻头回转钻进的分析

根据刃具斜切入破岩的一些试验研究成果，分析了大切削量钻头的钻进过程，推导出了大切削量钻头进行回转钻进的机械钻速公式。     

牙轮钻进技术

介绍了国内外各种牙轮钻进技术方法,分析了牙轮钻进技术在我国工程施工中的应用现状与发展趋向。并指出,发展多工艺牙轮钻进技术,如大口径喷射牙轮钻进、大口径取芯牙轮钻进等,将推动大口径牙轮钻进技术的进步。     

PZ系列组合牙轮钻头在基桩工程中的应用

近几年,我们为施工单位提供了２０００余只拼装组合式牙轮钻头,累计钻进基岩几十万米,基本上解决了基桩施工中嵌岩的难题,并取得了良好的技术经济效益。１结构特点大直径组合牙轮钻头在国内应用有近２０年历史,但由于技术上的问题,钻进效率低,牙掌寿命短,易出事故...     

大口径组合牙轮钻头在深孔中的应用

大口径深孔使用组合牙轮钻头存在一些问题,对钻头结构加以改进,并采用多点扶正、宝塔式钻具结构、满眼钻进,尽可能采用气举反循环钻进,采用优质固相泥浆,保证足够的钻压及合理的转速,取得了较好的效果。     

潜孔锤钻进工艺及技术问题探讨

在介绍国内外潜孔锤钻进配套设备及工具性能、规格的基础上，对比了其在钻进深度、钻进效率、使用寿命、钻进参数选择等方面的差异。指出制约当前潜孔锤钻进的技术问题主要有水文地质问题、岩石破碎程度、风压、孔径、泡沫冲洗液等因素，并对不同岩性地层条件下如何选择适用钻头类型进行了探讨。     

大口径正循环钻探的钻头设计

近几年来，尽管泵吸反循环、气举反循环等钻进方法被广泛应用于钻孔灌注桩施工，但是，正循环钻进方法仍占有相当的地位。不论正循环钻进还是反循环钻进，钻头的结构是很重要的。下面就大口径正循环钻进钻头结构设计作一些探讨。     

冲击回转挤密钻头及钻进方法的研究

在高层建筑和地下工程的地基加固而进行的土层锚杆施工中，采取圆锥形冲击回转挤密钻头与气动潜孔锤结合，形成了冲击回转挤密成孔的钻进方法。通过在回填土，淤泥质亚粘土，亚粘土和粘土地层中采用该方法获得不同钻进速度的比较，对影响钻进速度的因素，圆锥形冲击回转挤密钻头在钻进过程中同钻头前方土层的相互作用及土层性质变化进行分析，指出圆锥形冲击回转挤密钻头的缺点及适用条件，并提出对该钻头结构的改进方案。     

烧结取心钻头自动化钻进

直径为Φ０．８ｍｍ和Φ５ｍｍ烧结金刚石取心钻头，是在极其坚硬材料中实现自动化钻进的有效工具。现已研制出一种通过计算机控制的钻机，它能够确定理想的钻进参数，使得程序组在成本最低情况下，钻小型工作量。     

关于复合片钻头磨损的试验研究

阐述了复合片钻头在金刚石钻进试验台上钻进大理岩和花岗岩的试验研究结果。用试验设计方法研究了复合片钻头绝对磨损和相对磨损同钻进规程参数的关系，建立了相应的数学模型，利用这些数学模型可以求出钻头相对磨损最小值以及与其相应的最优钻头压力、钻头转速和冲洗液量。     

煤层顶板大直径定向钻孔用双级双速PDC钻头设计及应用

大直径定向钻进成孔技术的发展, 为“以孔代巷”技术抽采采空区上隅角瓦斯提供了技术支持。受限于井下设备条件, 常规大直径钻孔主要采用逐级扩孔工艺。然而, 逐级扩孔钻进需要多次提钻、下钻, 辅助时间长、工人劳动强度大。为提高煤层顶板大直径钻孔成孔效率, 开发了双级双速钻进工艺, 该工艺采用螺杆马达与钻机分别驱动一级、二级钻头进行单次双级扩孔钻进, 可大大提高成孔效率。通过分析双级双速钻进工艺特点、拟钻地层岩性等, 从剖面形状、切削齿排布、水路设计以及导向器设计等方面设计了双级双速钻头, 该钻头采用球头螺旋形导向器, 更容易沿既有钻孔轨迹钻进; 采用等切削布齿, 提高破岩效率、降低切削齿不均匀磨损, 进而提高钻头寿命与钻进效率。设计的双级双速钻头进行了现场试验, 试验表明双级双速钻头能够沿先导孔钻进, 较常规逐级扩孔钻头综合效率提高25%以上, 使用后钻头磨损均匀, 满足了双级双速工艺要求, 大大提高了煤层顶板大直径钻孔施工效率。      

冲击回转挤压成孔方法及凸轮型挤压钻头

在冲击回转挤压成孔的钻进中通常采用圆锥型的挤压钻头,这种钻头在松软地层中的钻进效率很高,但在高围压下的中、硬塑性地导中的钻进效率明显降低。针对这一问题,分析了地层因素对钻进效率的影响及其原因,针对圆锥型挤压钻头存在的问题,设计了凸轮型挤压钻头。并指出了冲击回转挤压成孔钻进方法的适用范围。