深部钻探复合钻杆的研究与应用

绳索取心钻杆在深孔钻探中占重要的地位。本文分析了目前国内钻杆在深孔钻探中的使用情况,同时还对钻杆柱的失效及绳索取心钻杆在钻井内的受力情况进行了简要的分析。设计出了两种复合钻杆：一种是塔式复合钻杆,另一种是同径复合钻杆。将其应用在“中国岩金勘查第一深钻”山东莱州三山岛矿区ZK96-5孔4000m钻孔中,取得了良好的效果。     

深部钻探铝合金钻杆开发应用

铝合金钻杆具有质量轻、比强度高、钻进深度大等特点,开发并应用铝合金钻杆对提高我国难进入地区钻探施工效率、推动深部科学钻探技术进步以及节能降耗等具有重大现实意义。本文介绍了我国铝合金钻杆批量化、系列化开发与应用的现状,并重点分析了铝合金钻杆应用技术特点、试制关键技术、室内试验和推广应用情况;根据铝合金钻杆的实钻应用情况及研发趋势,提出了我国铝合金钻杆开发的新构想。     

金刚石钻探用绳索取心钻杆及接头的强化方法探讨

绳索取心钻杆与接头强化热处理问题一直未得到妥善解决.黄纪达同志曾进行过这方面的工作,取得过很好成果.本文从不同材质的热处理机质,效果对比,以及建议作了阐述,有参考价值.     

深部地质钻探孔内钻杆动力响应特性研究

深部地质钻探时,钻杆受力条件复杂,振动形式多变且剧烈.为认识钻杆的动力学特征,减少钻杆失效风险,提高钻进效率,建立了仅考虑纵向振动和扭转振动耦合作用下的深部地质钻杆动力学分析模型,并推导了钻杆固有振动频率公式,在此基础上,借助ANSYS软件进行仿真分析.研究成果表明:在纵向(扭转)振动下,随着模态阶数的增加,钻杆的轴向...     

国际深部大陆科学钻探装备研究进展

大陆科学钻探是获取地下实物信息的唯一手段, 具有钻进地层条件复杂、取芯要求特殊、对钻探工具及装备要求高等特点。美国和德国的先进钻探装备代表了国际深部钻探装备的发展方向; 近十年来, 国内深井和超深井钻机研制取得了较快发展; 本文着重分析了美国NOV理想钻机、德国海瑞克TI-350全液压钻机、中国“地壳一号”万米钻机。国际大陆科学钻探装备关键技术包括顶部驱动钻井技术、钻探装备自动化技术、钻探装备信息化技术。顶部驱动钻井技术利用顶驱装置取代孔口转盘驱动钻杆回转, 钻井作业的能力和效率得到显著提高; 钻探装备自动化技术以实现安全、可靠、高效地运移及拧卸钻具为目的, 主要包括自动猫道、自动摆排管装置和自动上卸扣装置; 钻探装备信息化技术是伴随着现代机电液一体化控制技术和随钻测量技术发展起来的, 通过对地面与井下数据的联合分析, 实现数据综合解释和自主钻进。未来深部大陆科学钻探装备的研制应秉承安全、可靠、高效、节能、舒适的设计理念, 以实现自动化、智能化、信息化钻井为发展目标。     

深部钻探关键设备选择原则及配置优化

钻探装备及工艺方法是钻探工程技术的核心,其中钻探设备又是实施钻探工艺的基础和硬件条件。施工中由于使用条件不同,则需要不同类型的钻探装备。所谓钻探装备是指完成一个钻孔所必b 需的钻机、泥浆泵、钻塔、动力、机具及其它技术装备的总称。通过分析设备配置对钻探效率的影响,对深部地质岩心钻探关键设备与机具的优选与配置展开讨论,提出了深孔岩心钻探关键设备优选的建议。     

钻杆内螺纹接头摩擦热裂原因探讨

钻杆内螺纹接头摩擦热裂失效事故随着近年来深井、超深井和水平井等复杂工况井的增加而时有发生,已成为钻杆内螺纹接头失效的一种重要形式。本文对钻杆内螺纹接头摩擦热裂纹的宏观失效形式,微观断面特征和材料组织相变特征进行了分析,从钻杆接头受力,钻杆接头材料进行了失效机理研究,并从钻杆使用,材料性能和表面处理等方面提出了预防失效的建议和措施。     

地质钻探外丝钻杆的失效形式分析

结合生产和使用实践经验,总结分析了地质钻探外丝钻杆及锁接头的失效形式,并给出了预防钻杆及接头失效的处理手段和方法。     

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。     

基于COMSOL的铝合金钻杆腐蚀分析

为预测科学超深井钻探工程中铝合金钻杆耐腐蚀性能,运用COMSOL软件,建立多物理场腐蚀分析模型,开展“松科二井”铝合金钻杆“应力-温度-电化学”作用下的腐蚀规律仿真分析。分析结果表明：腐蚀体系达到平衡时,铝合金电极一侧的电解质电位偏高,钢接头电极一侧电解质电位偏低,靠近钢接头电极一侧铝杆体电流密度高;随着钻杆所受应力、温度的增加,腐蚀速率加快,相对于温度的影响,载荷对腐蚀影响较小;腐蚀速率和井下工作时间成正线性相关;离钢接头的电偶腐蚀处越近,铝合金钻杆的界面电流密度越大,并成指数关系,外壁强影响区域大约在距电偶腐蚀处0~200 mm,内壁为0~110 mm。研究成果将为铝合金钻杆的工程防腐提供参考。     

含缓蚀剂钻井液对铝合金钻杆材料的腐蚀影响

铝合金钻杆在钻井液中发生腐蚀会引发严重的孔内事故。为了延缓钻井液对铝合金钻杆的腐蚀作用,在pH值为10、温度为70 ℃的聚磺体系钻井液中,分别加入一定比例的有机缓蚀剂（十二烷基苯磺酸钠,C18H29NaO3S或SDBS）及稀土缓蚀剂〔硫酸镧,La2(SO4)3〕,通过力学性能测试,研究缓蚀剂对7075系铝合金钻杆材料腐蚀的影响。结果表明：上述2种缓蚀剂均可降低铝合金在碱性钻井液中的腐蚀,提高铝合金钻杆抗拉强度最高达6.73%;合金中Cu、Mg、Si等元素的第二相粒子是腐蚀的敏感区域,第二相粒子脱落后即形成腐蚀坑;在产生腐蚀裂纹时,腐蚀产物主要由Al、C、O等元素组成。     

煤矿用钻杆螺纹的研究现状及展望

钻杆是煤层瓦斯抽采、探放水和地质勘探等钻孔施工的主要装备之一。由于钻杆受力情况及使用环境复杂,使得因钻杆螺纹失效而导致钻孔孔内事故屡见不鲜。按不同结构分类方式,详细介绍当前煤矿用钻杆螺纹结构特点;总结螺纹应力分布和螺纹失效原因分析的研究现状,螺纹应力分布的研究方法主要有解析法、有限元法和试验法,螺纹失效主要原因包括疲劳破坏、脆断和粘扣等。同时分析了钻杆螺纹在设计、生产过程中存在的问题,包括基础研究不到位、制造技术滞后和钻探新技术对螺纹结构提出更高需求。并结合石油钻杆API螺纹和特殊螺纹的技术现状,探讨煤矿用钻杆螺纹的发展方向,包括开展大直径钻杆螺纹研究、开发煤矿用特殊螺纹、优化螺纹牙受力分布、研究动态循环复合载荷试验方法评判钻杆螺纹的性能等。     

“生物钻杆”—仿竹材料和结构对于提高钻杆韧性的设想

本文首先分析了钻杆的受力情况和失效机理,综述了仿竹材料和结构的发展现状,最后提出了利用仿竹材料(纤维)和螺旋结构来提高钻杆韧性的设想且给出了部分现阶段可实施建议,即对现有钻杆材料进行纤维改性或者碳纤维上面镀钢,同时改变钻杆壁的一些结构(外厚内薄的多层仿竹纤维以不同升角分布)。     

大陆科学钻探工程技术发展动态及趋势分析

钻探是直接获取地下实物资料和提供测量通道的唯一技术方法,科学钻探是人类解决所面临的资源、灾害、环境等重大问题不可或缺的重要手段。本文简要回顾了大陆科学钻探技术发展概况,通过对大陆科学钻探新技术发展动态前沿问题及发展路线进行调研,梳理总结了大陆科学钻探工程面临的高温、高压、高地应力、井斜、取心等技术难题,并提出了以高度集成化、智能化的绿色钻探技术为研究方向的发展路线图,为大陆科学钻探工程进一步发展及组织实施提供参考。     

湘南科学深钻构造样式及其对区域成矿预测的启示

湘南科学深钻位于钦杭结合带中段桂阳县宝山矿区,终孔孔深3008.93 m。文章在岩芯地质-地球化学精细编录、测井等工作基础上,建立了岩性、构造、矿化蚀变、地球化学、岩石物性等精细剖面。科学深钻揭露构造行迹自上至下可分为3个构造层：① 上部（韧）脆性构造层,构造样式以脆性断裂为主,层间滑动为次,间夹塑性变形;② 中部脆韧性构造层,构造样式主要为顺层曲面劈理;③ 下部韧性构造层,构造样式以塑性变形为主,层间滑动为次,具塑性剪切特征。结合区域深部构造特征研究显示,该区处于北东向炎陵-郴州-临武深断裂带中,燕山期强烈活动诱发岩浆上侵至深断裂的上盘（深断裂北西侧）,形成宝山-大坊花岗闪长斑岩脉带及其相关的铜铅锌银金矿、黄沙坪石英斑岩岩枝群及其相关的铅锌银矿、黄沙坪花岗斑岩岩枝群及其相关的钨锡钼铅锌矿。矿石硫化物δ³⁴S同位素研究表明,矽卡岩型铜铅锌矿中的硫来源于岩浆,脉状铅锌银金矿除岩浆热液硫外,有地层硫的加入。综合深部构造-岩浆岩特征及地球物理信息,文章提出：宝山中区-1350 m以深矽卡岩型铜矿找矿靶区、宝山至大坊之间的米筛井一带北东向脉状铅锌银金找矿靶区、黄沙寺矿区深部可能存在隐伏的花岗闪长斑岩及花岗斑岩,是寻找钨锡钼铋铜铅锌矿的找矿靶区。     

整体式螺旋钻杆的研制及应用

针对焊接式螺旋钻杆配合风压钻进松软煤层时,易出现螺旋翼片开裂、脱焊及不耐磨等现象,导致成孔难甚至报废等问题,通过铣屑方式在厚壁管材中加工出螺旋槽,改进钻杆接头,对螺纹进行表面处理,研制出整体式螺旋钻杆。简要介绍了整体式螺旋钻杆设计和加工流程。在淮南潘一矿的试验结果表明：整体式螺旋钻杆具有良好的综合机械性能,成孔能力强,使用寿命长,既可替代焊接式螺旋钻杆在松软煤层中进行风压钻进,也可替代常规外平钻杆施工岩石钻孔。     

深厚堆积体地层钻进工艺方法研究

太钢(集团)有限公司矿业公司峨口铁矿是一个从20世纪60年代就开始开采的老矿区,经过长期开采储量已严重不足。为了延长矿山寿命,需要进一步扩大勘探范围,在原有矿山周边地区进行勘探。最初采用岩心勘探钻机进行常规回转钻进加套管护壁,历时3个月。在上部堆积体地层最大钻孔深度达到约20m,再也无法继续钻进,使勘探工作被迫停止。针对深厚堆积体地层钻孔施工遇到的具体困难,介绍了风动潜孔锤双管跟管钻进在工程施工中的应用,在对深厚堆积体地层进行分析的基础上,探讨进行深厚堆积体地层钻孔施工的工艺方法及技术措施;在钻孔结构基础上选择钻孔设备及钻孔机具的一般原则,对深厚堆积体地层的钻孔工程施工具一定指导意义。