月球钻探取心特种钻头研制与试验

对月壤形成过程和物质组成进行了介绍,并将实际月壤基本物理力学指标与CUG-1型模拟月壤和普通干砂进行对比,认为在月球钻探取样过程中可能遇到具有一定胶结强度的硬质团块。为保证钻探取样顺利进行,需要研制月球钻探用特种取心PDC钻头。基于PDC钻头的碎岩机理,对钻头的负前角、旁通角、出露高度、钻头保径和PDC切削齿的钎焊工艺分别进行了设计,并对钻杆和钻头装配体在钻进过程中的受力过程进行有限元分析。最后,采用所设计的特种取心PDC钻头进行岩石干钻试验,试验结果表明,该钻头能钻进可钻性级别小于或等于6级的岩石,能满足月球钻探需要。     

月球钻探取心特种钻头研制与试验

对月壤形成过程和物质组成进行了介绍,并将实际月壤基本物理力学指标与CUG-1型模拟月壤和普通干砂进行对比,认为在月球钻探取样过程中可能遇到具有一定胶结强度的硬质团块.为保证钻探取样顺利进行,需要研制月球钻探用特种取心PDC钻头.基于PDC钻头的碎岩机理,对钻头的负前角、旁通角、出露高度、钻头保径和PDC切削齿的钎焊工艺分别进行了设计,并对钻杆和钻头装配体在钻进过程中的受力过程进行有限元分析.最后,采用所设计的特种取心PDC钻头进行岩石干钻试验,试验结果表明该钻头能钻进可钻性级别小于或等于六级的岩石,能满足月球钻探需要.     

月球钻孔取心机具试验与钻进规程

我国探月工程第3期工程的核心任务是实现月球钻探取样和返回,明确采用钻取方式获取深2 m的月壤样品.针对月表极端钻进环境,提出一种内外管联合取心螺旋钻具,即内管软袋提拉取心,外管螺旋集输取心.模拟月壤钻进试验结果表明,该取心钻具能实现有效钻进可靠取心,特别适合小于0.6 m浅层模拟月壤钻取.试验研究了钻进规程对模拟月壤取心率和钻进功耗的影响规律,得出了钻进转速、进给速度值域与功率值域的关联性,对月球环境下取心钻具研制和钻进规程制定具有实际工程应用价值.      

绳索取心钻进技术在水平钻孔中应用

针对深100 m水平钻孔钻孔易倾斜和卡钻事故多发等问题,在2个工程中试验应用了绳索取心钻进技术成孔,把打捞器中的柔性钢丝绳改为硬质铁管,解决了内管总成的打捞和投放问题。并采取了一些相关技术措施,取得了良好的钻进效果,2个深100 m水平孔均没有发生过孔内卡钻或其它事故,而且钻进效率高、岩心采取率高,达到了地质勘探的目的和要求。结合工程实践,介绍了在水平孔中采用绳索取心钻进技术的技术要求和工艺措施。     

漏失地层近水平钻孔水力反循环取心试验

基于煤矿井下陷落柱、小断层等地质异常体精确探查对漏失地层近水平孔取心钻进的迫切需要,采用双壁水力反循环连续取心技术进行井下地质异常体探查,分析其技术原理及特点,研制配套的ø89/42 mm双壁取心钻杆和反循环取心钻头,并在某地面矿山进行功能性试验,共施工完成3个近水平取心钻孔,单孔最高取心率为83.6%,最大回次进尺69 m,平均钻进效率为3.61~6.26 m/h。针对漏失地层冲洗液漏失严重的问题,提出双壁取心钻具的结构改进优化方案,采用改进后的取心钻具岩心上返通道返水流量和流速大幅提升,最后指出该套反循环取心施工中出现的钻孔环空排渣及岩心卡堵问题并提出了针对性的解决方案,包括采用正反循环排渣法解决钻孔环空排渣问题和采用中心通道打水解卡方法解决岩心卡堵问题。试验表明：该套双壁取心钻具满足煤矿井下地质异常体探查的施工需要,为煤矿井下地质异常体探查提供新的技术途径。     

井下小直径取心试验研究

文章介绍了岩石电钻井下取心试验研究的概况,简要论述了取心钻具的研制和现场试验,并指出研究成果可以在煤矿的地测系统中推广应用.     

FDS-P型绳索取心钻具研制及试验研究

针对复杂地层绳索取心钻进时易出现的内管总成打捞失败问题,开展了FDS-P型绳索取心钻具研制。基于内管总成打捞失败原因分析,完成了FDS-P型绳索取心钻具设计,通过室内试验,初步验证了钻具结构设计的合理性。为进一步验证钻具性能,在贵州页岩气井开展了野外生产试验,先后完成16个回次取心钻进,累计进尺39.03 m,岩心采取率达到98%以上,其中有6个回次发生堵心,内管打捞全部成功,内管到位及堵心均得到了及时提示。实际应用结果表明,FDS-P型绳索取心钻具结构设计合理,具有良好的到位及堵心报信提示作用,内管总成打捞可靠性得到显著提升,有效提高了易堵心地层钻进效率及岩心采取质量。     

深部成盐盆地大口径绳索取心设备机具的选配

叶舞凹陷盐矿普查项目需在2000 m以深取心,根据项目书要求,采用小口径岩心钻探与大口径石油、水文水井钻探技术。结合几种类型设备机具的优点,采用石油钻井和绳索取心“二合一”钻探新技术,快速的、经济的、高效的完成了施工任务。介绍了盐矿大口径深部钻探和取心设备机具的选配,可供类似工程项目设备机具的选配借鉴。     

月球某些资源的开发利用前景

21世纪月球探测的主要趋势是建立月球基地，开发利用月球的矿产资源，能源和特殊环境，为人类社会的可持续发展发挥长期而有效的支撑作用，通过对月海玄武岩中的钛铁矿，克里普岩中的U，Th,REE和月壤中的拟－3在月面的含量与分布的系统分析，月海玄武碉中蕴藏有极丰富的钛铁矿，TiO2总资源量超过70万亿t，钛铁矿还是月球基地生产水和火箭燃料的主要原料；克里普岩是未来月球探测与研究的热点之一，其蕴藏有巨量的铀，钍，钾，磷和稀土元素资源；月壤长期受到太阳风的辐射，使其蕴藏有极其丰富的氢，氦，氧，氮等气体资源，其中氦－3的资源量大于100万t，它是一种可供人类社会长期使用的，安全，清洁，高效，廉价的核聚变发电燃料，其含量与月壤的化学成分，矿物组分，颗粒大小等有密切的关系。     

松散砂岩取心技术的应用

砂岩取心是迄今为止仍然没有完全解决的钻探技术难题。砂岩的种类很多,但都有共同的特点：结构比较松散,无胶结或少量胶结,遇水膨胀,透水性好。在砂岩中钻探取心,岩心采取率不高,钻孔容易垮塌。为了解决砂岩取心钻探中的技术难题,从钻进工艺技术参数、取心器结构、钻头优化设计、冲洗液配方、钻机配套、岩心烧结卡取以及水压出心等多方面开展研究,总结出了一套砂岩取心技术,应用在实际钻探生产中,取得的各项技术指标完全满足地质要求,为地浸砂岩取心钻探提供了宝贵的经验。     

SDQ-91型随钻测量定向取心钻具的试验研究

SDQ-91型随钻测量定向取心钻具包括定向取心器和随钻测量仪2个部分。叙述了其工作原理、技术性能和结构组成,说明了采用4个岩心定向参数由微机求解岩层构造面产状的方法;介绍了试验情况及结果。     

模拟月壤研究进展及CUG-1A模拟月壤

利用我国东北部吉林省辉南县新生代火山岩为初始原料,初步研制了模拟月壤CUG-1A.在研究CUG-1A的化学性质的同时,重点研究了其物理力学性质.数据分析表明,CUG-1A与Apollo14采样点的月壤样品有着相似的化学成分、矿物组成和物理力学性质,是一种理想的低钛型月海月壤的模拟样品.     

常规取心工具在定向井中应用的可行性分析

通过对岩心收获率影响因素的分析,认为常规取心工具可以在定向井取心中应用,但是岩心收获率要比直井低,并且随井眼弯曲强度的增大而降低。进一步分析并提出提高定向井取心收获率的方法,为定向井取心工具的研制提供了依据;引用国内外已有的钻井文献证明了以上结论。     

深孔绳索取心液动锤钻具研制及应用

绳索取心液动锤钻探技术具有钻进效率高,可大幅度增加回次进尺、延长钻头寿命、减少辅助工作时间等优势被广泛应用。本文主要针对深孔环境对钻具整体强度、安全性、稳定性、工作寿命、高背压适应性等的具体要求,对原SYZX钻具所做的一系列改进和完善进行了论述。生产试验证明,改进后的钻具完全满足深孔钻探施工对钻具的更高要求。     

月壤中的稀有气体

月球极度亏损挥发分,但是月壤中赋存有大量的稀有气体,主要来源于太阳风注入、宇宙射线作用和放射性同位素衰变等过程。月岩和月壤样品的稀有气体研究,不仅是获取月球表面形成和演化历史、近地空间小行星撞击历史等的重要内容,更是解译40亿年以来太阳风演化的惟一可行途径。本文主要介绍月岩和月壤中的太阳风记录、宇宙射线暴露年龄、Ar-Ar定年以及稀有气体测试技术等方面研究的进展。     

高强度绳索取心钻具在巨厚覆盖层煤田勘查中应用

河南省把豫东和豫东南地区巨厚覆盖层下找煤列入“十二五”重点勘查项目。由于巨厚覆盖层大部分厚度在600m以上,钻孔深度均超过1200m,采用常规绳索取心工艺必须下护壁管,施工中对泥浆性能要求苛刻,管材和泥浆成本较高;同时深孔施工常规钻具强度低,断钻、脱扣事故率高,孔内安全得不到保证。而传统的提钻取心工法钻探效率低,职工劳动强度大。鉴于以上问题,研制高强度绳索取心用的钻杆、钻铤、取心器和钻头等钻具,并制定了不同地层和取心条件的冲洗液配方和钻进规程参数。应用表明,高强度绳索取心工艺具有取心率和台月效率高,钻具安全,工人劳动强度低,生产成本相对较低的特点,基本解决了在巨厚覆盖层施工不下护壁套管,普通性能的泥浆就能满足施工要求等技术难题。     

密闭胶体取样技术的研究与应用

在硬、脆、碎地层取样过程中,使用常规取样钻具取样常会出现取心率低、岩心品质差的现象,为此特别设计了密闭胶体取样工具。在内蒙古野外现场实践过程中取心率提高至85%以上,获得了良好的效果。介绍了钻具的结构和设计原理,及其野外生产试验效果。