钻头泥包及有关问题

文章针对泥质岩钻进中常见的钻头泥包现象，结合实钻资料，对钻头泥包成因、类型及表现特征作了描述。说明了泥包的“瞬时效应”和“滞后效应”的不同，并从孔底净化角度分析了钻具结构在泥包形成过程中的重要作用，提出了“优化排屑通道设计”的概念     

鄂北工区PDC钻头泥包特征分析及预防措施

针对鄂北工区钻井工作特点,结合中石化集团华北石油局三普钻井公司各井队近几年钻井生产情况,对PDC钻头在现场应用中普遍存在的泥包问题进行了分析,提出了一套可行的预防措施。     

防泥包钻头的优化设计与应用

泥包钻头是钻探工程中常见的现象,主要受冲洗液流速影响。采用计算流体力学方法,借助流体模拟软件CFD(Computational Fluid Dynamics),从优化钻头的水力结构参数上设计了一种防泥包钻头,使钻井液在泵量一定的情况下切削刃前和水槽内的流速尽量增大,适用于在易发生泥包的地层中钻进使用。在大庆松科一井应用表明,用这种模拟方式来优化钻头的水力结构设计是一种有效的手段,取得了很好的经济与应用效果。     

海绵动物骨针研究简介

海绵动物骨针是海绵动物骨骼的主要组成，是由生物矿化产生的；在地学研究中它是一种可用作地层对比的古生物化石。近年科学家发现了海绵骨针的光纤特性，特别是指出了这些特性可能引导人类开发新的光纤制造方法，从而引发了对其微结构、特性、生长机制与调控的生物学、生矿物学和仿生学的研究热潮。文章简介了海绵动物骨针的早期研究、光纤特性的发现及国内外研究概况。     

土壤矿物学研究综述

土壤矿物是土壤物质组成的主体 ,是土壤微量元素的主要来源。土壤矿物的研究是土壤学研究的前沿基础领域。通过对土壤矿物尤其是粘土矿物的研究 ,可以揭示土壤的发生学特性、母质特征、成土过程及环境 ,揭示土壤的发育程度和肥力水平 ,为环境保护、优质生产和土壤改良提供基础依据。本文指出了土壤矿物学的研究意义 ,综述了土壤矿物学的研究进展 ,总结了不同类型土壤矿物的组成特征及其与成土作用、风化程度和生物气候条件间的变化规律     

黄台桥以上水平衡研究区土壤蓄水变量分析研究

以１９９１～１９９２年济南市黄台桥以上水平衡研究区土壤水精测资料为依据,分析探讨了土壤含水量的测验及计算方法,系统阐述了计算土壤蓄水变量的过程、包气带及变动含水层土壤蓄水变量计算的处理途径和方法。并求得了黄台桥以上水平衡研究区土壤蓄水变量的计算成果。     

玄武岩台地滑坡与土壤发生学类型研究

本通过研究浙江省玄武岩台地地区滑坡与土壤发生学类型之间的关系。结果表明；滑坡主要产生在棕泥土（新明系）和棕泥田（城塘系）土壤上，有时也发生在黄粘泥（大岚系）土壤上，但是，在这个区域内很少有滑坡发生在红粘泥（沈塘系）和山黄粘泥（项白山系）上，发现滑坡产生的主要因素是土壤发育程度。     

高山冰缘环境中冰碛母质土壤的发生与演化

研究区位于天山乌鲁木齐河源区海拔３０００ｍ以上的高山冰缘环境中，末次冰期冰碛和新冰期冰碛上发育高山草甸土，海拔３０００－３７００ｍ。小冰期冰碛上发育高山寒冻土，海拔３７００－３８００ｍ，土壤的剖面结构，粘土矿物组成和化学成分分析均表明土壤的发生演化与冰川作用密切相关。     

土壤水资源的变化和补给特征研究

阐述了土壤水资源的结构，利用实验和观测资料分析了土壤含水量、包气带蓄水量、土壤蒸散发量的空间分布特点，通过观测和模型模拟计算的成果分析了土壤蓄水量和土壤蒸散发量多年平均变化过程，以及不同地下水埋深时大气降水、地下水对土壤水资源补给过程和补给特点。     

凸包型仿生耦合金刚石钻头模拟分析

研究发现仿生耦合钻头较普通钻头钻进时效提高很多。仿生耦合钻头一方面能使钻头唇面有较高的比压;另一方面能使钻头具有很好的冷却效果,因此在钻探工程中有很好的应用前景。应用数值模拟软件ansys,模拟分析了凸包型非光滑表面对金刚石钻头性能的影响。对比分析了4种不同非光滑度状况下,钻头在一定的钻压作用下在岩石表面产生滑动摩擦的过程。主要分析了该过程中岩层的等效应力、钻头底唇面的接触摩擦应力和接触压力的变化规律。研究发现,凸包型非光滑表面在一定程度上可以提高钻头的使用寿命和钻进效率。     

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。     

仿生孕镶金刚石钻头高效碎岩机理

将仿生学的非光滑原理应用到孕镶金刚石钻头的设计中,研制出新型的仿生孕镶金刚石钻头,比普通金刚石钻头钻进时效提高了30%~80%。仿生钻头破碎岩石后岩粉的颗粒比普通钻头破碎的岩粉颗粒大,可节省能量消耗,提高破碎效率;仿生非光滑表面使得钻头唇面的比压增加,有利于钻头的锐化,从而提高了时效;另外非光滑表面改善了钻头和岩石的冷却条件,因此提高了金刚石钻头的钻进效率。     

金刚石钻头可再生水口的试验

从仿生学的角度,依据脱皮动物的脱皮特性,设计一种可再生水口,用于增加金刚石钻头工作层的高度,进而延长钻头寿命。在可再生水口的加工方法上,首先利用冷压法把含有金刚石的胎体粉料冷压成型,然后组装在模具中,在特定的温度和压力下进行热压烧结,成功获得了具有可再生水口的小口径金刚石钻头;并在此基础上加工了Φ59  mm钻头,模拟野外条件进行室内试验。结果表明：选用特定的水口材料,可以成功实现水口的可再生,为长寿命金刚石取心钻头的研制提供了一种新的思路。     

仿生孕镶金刚石钻头在漠河冻土区天然气水合物勘探钻进中的应用

仿生孕镶金刚石钻头具有高效、耐磨的特点,符合漠河天然气水合物勘探的要求及漠河钻探施工现场的条件。介绍了符合漠河地层特点的仿生孕镶金刚石钻头的设计与制造。同时对效果不理想的钻头的钻进情况进行了分析,提出了评价钻头性能时需要综合分析,从而客观、真实地反映钻头的实际钻进能力。漠河天然气水合物MK-2科学钻探试验井的钻进结果表明,仿生孕镶金刚石钻头的寿命比普通孕镶金刚石钻头长73%,钻速比普通孕镶金刚石钻头高22%。     

岩土钻探工程大口径钻头设计与应用

分析对比了多种岩土钻探工程大口径钻头的优缺点，设计了适应不同地层的大口径钻头。     

纳米金刚石钻头试验研究

纳米技术（nanotechnology）是近年来发展起来的一种新技术,许多国家都在研究这种新技术及其应用。俄罗斯研制出了用爆炸法生产纳米金刚石的成套设备。乌克兰生产出了纳米金刚石。乌克兰超硬材料研究所设计出了纳米金刚石钻头,并进行了实验台试验。试验结果表明,纳米金刚石钻头是一种很有前景的破碎岩石工具,可以取得很好的技术经济效益,在地质勘探和采矿工业中应用前景广阔。建议我国加强对纳米金刚石钻头的研究并推广使用。     

深部各向异性硬岩钻进用新型金刚石钻头试验研究

我国正在进行深部地质找矿和深部矿产资源开发,“十三五”计划规定了对地下空间的利用和开发进行研究,这些都离不开深部钻探。深部钻探中遇到的岩石多为各向异性岩石,在这种岩石中钻进时,钻孔容易偏斜,影响钻探效率和质量。俄罗斯博士Скоромных В.В.教授等对此进行了研究,提出了钻头水口大小变化的设计思想。对比试验结果表明,这种新钻头钻进技术指标较好,值得研究和探讨。     

热压钻头烧结过程温度场分布研究

设计了3种烧结温度和2种升温速率,利用仿真分析软件CFD对热压钻头烧结过程的温度场分布情况进行了分析。结果表明：烧结温度、升温速率和保温时间对烧结过程的温度场分布均存在影响。随着烧结温度的升高,石墨模具和钻头胎体间的温度差异也随之增大。在一定范围内,温度差会随着升温速率的升高而减小。由于温差的存在,保温时间应该根据模具壁厚、钻头规格和胎体配方进行综合考虑。