水力反循环连续取芯钻机动力头的设计

为了满足水力反循环连续取芯钻进工况的要求,重新设计制造了动力头。动力头采用双速交流电机驱动,与齿轮变速箱配合,能够获得4种转速和较大的调速范围,不仅满足了不同材料钻头的钻进转速要求,而且整个系统结构简单、成本低;动力头主轴采用空心双壁式结构,将水笼头与动力头合为一体,使系统结构更加紧凑。通过钻进试验,动力头运转正常,能够满足水力反循环连续取芯钻进的需要。     

水力反循环连续取心钻头的设计和使用

水力反循环钻探用钻头有两大类型,—种是输送岩屑的全面钻进钻头(如牙轮钻头),另一种是输送柱状岩心的取心钻头.对于输送柱状岩心的钻头又分     

水力反循环连续取心钻头损坏的原因及预防

水力反循环连续取心钻进冲洗液的特殊分布以及在基岩中钻进岩心堵塞等诸因素的影响，往往容易造成钻头的早期损坏。水力反循环钻进，冲洗液的循环如图1所示。正常钻进时冲洗液从内外管间隙到达内管底部后分为两部分：约大于70％的冲洗液从钻头     

反循环钻头实验器研制

介绍了一种新研制的反循环钻头实验器,旨在深入研究新型反循环钻头形成的反循环机理,以及钻头结构对取心和携粉能力的影响。叙述了这一实验器的主要结构和实验研究成果。     

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。     

贯通式空气锤反循环连续取芯钻井技术在油气勘探工程中应用的可行性探讨

贯通式空气锤反循环连续取芯钻进技术在矿产勘察、水井钻凿等领域的复杂地层条件下的钻孔工程中,解决了系列技术难题;在油气勘探钻井中,空气锤的使用使硬地层的钻进效率提高5倍以上.为克服空气正循环钻井工艺的缺陷与不足,钻探界开始了空气反循环钻井技术的先行研究.本文通过实验研究,对贯通式空气锤反循环连续取芯钻井技术在油气勘探工程中应用可行性展开探讨,研究了潮湿、易糊钻地层,严重漏失及喀斯特溶洞地层,钻井卡堵,井内压力平衡等钻进难题及相应的解决措施.     

大直径反循环钻头底面形状设计

针对大直径反循环钻头底面形状对反循环形成效果的影响,分析了反循环钻头孔底循环介质流动的特点;基于反循环钻头孔底流动模拟实验器对凸面型、凹面型和凸凹组合型3种典型的钻头底面形状进行了对比测试;运用CFD技术对不同底面形状反循环钻头孔底局部流场进行了数值模拟,揭示了其各自的流动特征及影响反循环形成效果的机理。实验结果表明,凹面型钻头底面形状更有利于反循环的形成。反循环钻头底面形状设计研究对改善和提高大直径反循环钻头的性能具有重要的意义。     

牙轮钻头在气举反循环钻探中的应用

本文根据牙轮钻头在气举反循环钻探中的实际应用情况,对矛轮钻头的分类及破岩机理,气举反循环钻进工艺特点和矛轮钻头的选择,使用效果和体会,作了较全面的论述外,还对矛轮钻头在使用中的一些情况进行了分析。     

电镀绳索取芯钻头应用的探讨

为了最佳地使用电镀钻头和保持最低的钻探成本,最有效的方法是选择适合钻头特征的钻进条件。虽然最高的钻头寿命并不意味着最低的钻探成本。金刚石钻头损坏其主要根源是磨热损伤（金刚石碳化）和磨料磨损（金刚石脱落）,而其磨损过程一般都遵循三个阶段:初期磨损、均匀磨损和急剧磨损。在研究钴进过程的最佳化生产条件中,由于钻探成本的开支不是唯一的一项钻头费用,所以就有必要对最低钻探成本的最高钻头切割岩石的旋转速度进行探讨。     

大直径反循环钻头流道结构的设计

基于反循环钻头孔底流动模拟实验器,对比研究了两种典型的底喷孔布置方式所对应的反循环形成效果,并通过流场数值模拟揭示了不同底喷孔布置方式对反循环形成效果的影响机理,确定了大直径反循环钻头底喷孔的合理布置方式;基于该实验器研究了内喷孔与底喷孔流道截面积分配比例,得到了流道截面积不同分配比例对反循环形成效果的影响规律;此外,提出了一种中心孔底面入口新的结构设计形式。结果表明,流道设计研究对改善和提高大直径反循环钻头的性能具有重要意义。     

反循环钻头参数优选系统的建立

气动贯通式潜孔锤钻进技术以其独特的技术优势在岩土与钻探界广泛应用.然而在复杂地层钻进中,由于钻头结构不够合理,反循环往往形成困难或难以形成,使该技术的应用受到限制.针对该问题,作者运用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的科学研究手段,对影响反循环形成的钻头新增引射孔各参数、底喷孔各参数以及其它相关参数进行优化设计,得到一系列适合不同规格钻头的相关参数值及其回归方程.将研究结论与专家的经验总结汇合编写了钻头参数优选系统.研究结论应用于生产试验中,岩矿芯采取率达到98%以上,反循环形成顺利,岩矿芯完整度好.     

内喷孔式反循环钻头结构优化设计及CFD模拟分析

为解决贯通式潜孔锤反循环连续取心（样）技术在钻进“硬、脆、碎”等复杂地层时反循环排不出渣或者排渣不彻底的现象,在现有贯通式潜孔锤反循环连续取心钻头结构的基础上,优化设计一种新型内喷孔式反循环钻头,能在孔底形成强有力的多股引射抽吸流场,并模拟分析了内喷孔轴线水平偏角和内喷孔轴线与钻头中心的偏距2个结构参数对新型反循环钻头结构抽吸能力的影响。通过模拟分析的验证,此种反循环钻头的结构更加简单,反循环效果比较优良。     

反循环钻头内部流场流量分配关系的建立

通过简化空气反循环钻头体内部流场特性,运用空气动力学与流体力学知识对钻头体内流量分配关系首次进行计算,得到了相应的流量分配方程式。可以看到,所列方程组具有唯一的解析解,该研究将有效确定钻头结构相关参数,且为确定空气反循环钻头在钻井过程中钻头体内各点处流场特性提供帮助。     

反循环钻头引射孔倾角的仿真分析

介绍了引射装置的工作原理及其在反循环取心钻头体上的应用。运用FLUENT流体工程仿真软件对30°、45°、60°3种不同倾角引射孔内部形成的负压进行模拟,得到对应压力分布云图与数值,并根据所得结论制造出带有3种角度的引射装置。实验室试验数据与仿真结果比较,二者基本吻合。这说明运用仿真技术对引射结构进行优化设计是可靠的,并且过程简单,与经验法和试验法相比,其成本低,周期短,结论更准确。     

开闭式反循环钻头的结构设计与工作原理

由于煤层松软和破碎的缘故,松软突出煤层瓦斯抽放孔易垮塌,将导致钻孔成孔率低,瓦斯抽放通道易堵塞,影响了瓦斯抽采效率。为解决这些问题,设计了开闭式反循环钻头,并对其结构特点和工作原理进行分析。这种钻头结合了全程筛管下放和反循环钻进2种工艺的优势。通过降低对孔壁的二次破坏,提高了钻孔成孔率和成孔深度;通过全孔段下放筛管,防止孔壁垮塌堵塞瓦斯通道,提高了瓦斯抽放孔的利用率。介绍了该新型钻头的结构设计、工作原理和应用情况。     

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。