对反循环钻进翼状钻头的分析及改进

反循环钻进与正循环钻进的冲洗液流向不同,同时反循环钻进孔径一般比正循环钻进的孔径大,反循环钻进仍沿用正循环钻进用的开放式翼状钻头,由于孔内冲洗液中心流速高,边沿流速低,孔底边沿排岩屑不畅,特别是在粘土地层钻进常引起糊钻,致使钻进效率受到极大的影响。把钻头的翼板顶部改成封闭(即挡水罩)式,使冲洗液先流到钻头边沿再到中心钻杆,这样孔底排屑较彻底;另外把钻头底唇改成收敛式的(即倒漏斗状),使岩屑翻起的方向与水流方向一致,加强钻头的排岩能力,阻止粘土滞留及粘结钻头的可能性,保持孔底清洁,从而提高了反循环的钻进效率。     

基于月壤物理力学特性的单齿破壤机理

单齿破壤机理的研究是太空取样钻头研发非常重要和迫切的任务,是实现中国三期探月工程的月表钻进取样要求的重
要研发基础。分析了反映月壤物理力学特性的主要参数及其之间的相关性及变化趋势,初步确定了2.5m深度内月壤物理力学
的参数范围;基于月壤物理力学特性和月表钻进的钻进工艺分析,得出表层钻进和浅层钻进时月壤的破坏形式不同于土的掘削失
效模型,主要是回转剪切破坏;提出了土的回转剪切力学模型,推导回转切削土阻力矩公式;得出阻力矩主要与钻头直径和切削刃
宽度、月壤的容重和钻进深度等相关,并对其相关性进行了分析说明。      

气动潜孔锤钻进技术在采空区治理工程中的应用

气动潜孔锤钻进技术有钻进效率高、成本低、钻孔质量好、无水钻进等多项优点。文章结合左权县阳光住宅小区拟建场地采空区地基注浆治理工程实例,将气动潜孔锤钻进工艺成功地应用于破碎、坚硬、复杂地层的钻进,对钻进中的若干技术问题进行了论述,对采空区治理钻探提出了一套适宜的工艺,包括风量、风速、风压、轴向压力等参数及钻头、钻机、空压机的选用。     

地层 泥浆 钻进工艺的关系分析

复杂地层的钻进孔壁坍塌除了地层本身结构强度低、容易产生坍塌外,还与泥浆性能的控制、钻进措施的针对性密切相关。分析研究复杂地层的结构特性,适时调节泥浆性能,采取相互协调的钻探施工工艺是预防孔内事故、保障正常钻进的有效途径。     

龙胜上朗滑石矿区复杂地层钻进的经验

复杂地层钻进,泥浆质量是关键。过去多使用当地黄土制造泥浆。黄土不仅造浆率低,而且泥浆性能差,不能有效的护住孔壁,因而孔内事故多、效率低、成本高、施工周期长。推广使用NV—1人工钠土优质泥浆后,孔壁坍塌得到控制,同时配合使用多级套管及优选适合该矿区的金刚石钻头类型,解决了以上诸多难题。台月效率提高1.37倍,事故率降低31％,金刚石钻寿命提高80％,优质孔率提高49％,年节约勘探费10万元以上,取得了较好的经济效益。     

无固相钻井液在复杂水敏性地层中的应用

针对岩心钻探复杂地层施工难问题,通过几个实例介绍了无固相钻井液在复杂地层,裸眼钻进中护壁机理和使用效果及配制方法,并对复杂地层施工存在的技术难关进行了分析,对以后在类似地层中施工具有一定的参考价值。     

泵吸反循环钻进工艺在松散地层水井钻探中的应用

北海市第四系北海组和湛江松散松软地层找水成井,采用泵吸反循环钻进工艺施工。循环水池大小和循环通道,孔口护筒的埋设,护壁措施,全面钻头结构,钻进参数的控制等对泵吸反循环钻进工艺在松散、松软地层水井钻探施工关系极大。笔者对上述几个方面进行了较详细介绍和探讨,可供同行借鉴。实践证明,这种钻进方法是施工速度快、可准确判层。成井质量好、成本低、工作条件好。特别是适合在松散、松软地层中成井钻探。     

水压力作用下三峡库区侏罗系软岩裂纹扩展规律及力学机制

三峡库区侏罗系地层滑坡发育广泛,研究该地层软岩夹层在不同水压力作用下的强度及变形破坏特性对库区岸坡的长期稳定性评价具有重要理论指导意义。以三峡库区侏罗系典型软岩——沙溪庙组泥质粉砂岩为例,对其进行了不同水压力下的力学试验系统(MTS)三轴压缩试验,并基于断裂力学与有效应力原理对水-力耦合效应下岩石的起裂及裂纹扩展机制进行了分析。研究结果表明：水压力的存在可降低岩石的峰值抗压强度,水压力越大岩石破坏后控制性裂纹的长度及倾角也总体随之增大,次生裂纹的数目也呈现出随之增多的趋势;原生裂纹的起裂及次生裂纹的扩展分别受控于K_Ⅱ、K_Ⅰ型应力强度因子,原生裂纹的起裂角最大为70.5°;次生裂纹的临界扩展长度随原生裂纹长度的增加而增大,当原生裂纹倾角约为45°时,在相同条件下次生裂纹的扩展长度最大;说明水压力的存在加剧了岩石裂纹的扩展,且使岩石的张拉破坏趋势更为明显,而原生裂纹形态特征对裂纹的扩展规律亦具有较大的影响。     

PDC钻头单齿切削天然裂缝地层断裂机理

为研究PDC钻头作用下地层断裂机理,以单齿切削含有天然裂缝地层为研究对象,基于弹性力学理论,建立单齿切削下地层应力分布模型,作为裂缝的远场应力;结合切削齿作用力角度和旋转极角,确定作用于裂缝表面的正应力和裂缝倾角,以Ⅱ型起裂方式为断裂模式,给出在两种裂缝表面正应力条件下裂缝尖端的应力强度因子和起裂角模型;通过扩展有限元数值模拟,分析单齿切削下裂缝尖端的起裂特征。结果表明:作用于裂缝的远场应力比例因数随作用力角度和旋转极角之和呈抛物线形式变化;当切削齿作用力方向与地层裂缝方向一致时,裂缝尖端的应力强度因子最大;裂缝尖端的起裂角也随旋转极角变化呈抛物线形式变化。数值模拟结果与理论计算结果有较好的一致性。     

中高渗倾斜地层与水平地层中CO2地质封存的差异性对比

CO2地质封存是减少CO2向大气排放,缓解温室效应的有效手段之一。由于构造和成岩作用,倾斜地层在自然界中普遍存在,研究倾斜地层对CO2封存量及安全性的影响具有实际意义。依托新疆准噶尔盆地阜康凹陷某CO2地质封存示范工程,采用数值模拟方法,分析了中高渗CO2储层地层倾角变化对CO2地质封存过程的影响。结果表明:CO2注入将导致近井区域地层压力显著升高;中高渗倾斜地层与水平地层相比,在地层压力分布、CO2侧向运移距离、CO2注入速率和总封存量等方面均存在明显差异。相比于水平地层,由于地层倾角的存在,倾斜地层压力呈不对称分布,CO2侧向运移距离显著加大。倾斜地层中压力传递和消散过程与水平地层差异显著,受此影响,倾斜地层与水平地层CO2的总注入量差值随时间呈非单调性变化。在注入初期,倾斜地层CO2的总注入量小于水平地层,随着注入时间延长,倾斜地层CO2的总注入量逐渐接近并超过水平地层;注入20年后,相较于水平地层,倾斜地层倾角越大越有助于增加CO2的总注入量,这一研究结果与前人基于低渗倾斜地层的研究结论正好相反。地层倾角的存在会促进CO2向浅部运移,倾角越大,CO2向浅部含水层和大气泄露的风险越大。因此,在CO2地质封存场地选址中,应充分考虑倾斜地层对封存效率及安全性的影响。     

不同布锚方式对锚索抗滑桩受力与变形影响的物理模型试验研究

锚索抗滑桩是滑坡的主要支护结构之一。目前, 软硬相间地层条件下锚索抗滑桩的受力与变形特征尚缺乏系统研究。以软硬相间地层为地质背景, 基于自主研发的柔性测斜仪和自动加载系统, 构建了锚索抗滑桩加固滑坡物理模型试验系统, 开展了锚索抗滑桩加固滑坡的物理模型试验, 揭示了推力不断增加过程中抗滑桩、锚索和滑体的变形与受力特征, 对比研究了布锚方式对桩-锚受力与变形的影响规律, 通过数值模拟的方法分析了软硬相间地层对锚索抗滑桩的影响机理, 并以双锚点抗滑桩为例进行了理论分析。研究结果表明: ①在滑坡-锚索抗滑桩体系中, 桩身各点位移和滑体深部位移均随桩身深度的增加而减小, 滑体后部位移速率大于中部, 且滑体位移速率大于桩身位移速率; ②单锚点抗滑桩的桩-锚推力分担比经历了4个阶段的变化, 趋于稳定时桩-锚推力分担比约为9∶1, 锚索拉力作用下桩身弯矩呈"S"型分布, 正负弯矩非对称; ③锚固角度越大, 锚索拉力的增速越大, 不同锚固角度对桩身内力值的影响主要体现在受荷段; ④多锚点抗滑桩结构的锚索分担更多的推力, 与单锚点抗滑桩相比, 双锚点与三锚点抗滑桩的最大桩身弯矩分别减小了22.41%和40.55%;⑤与均质地层相比, 软硬相间地层中软、硬岩交界面处基岩应力发生突变, 不同软岩厚度比和桩底是否嵌入硬岩, 均对锚索拉力和桩-岩之间的相互作用有不同程度的影响; 其次, 双锚点抗滑桩内力的理论值与试验结果较为接近。本研究成果可为软硬相间地层中锚索抗滑桩加固滑坡工程的优化设计提供依据。      

冻融循环作用下砂岩单轴压缩破坏断口特征分形研究

寒区岩石的力学特征往往受到冻融循环和荷载的共同影响,冻融岩石单轴压缩破坏断口蕴含着与冻融循环和荷载有关的损伤演化信息,冻融岩石单轴压缩破坏断口研究对冻融岩石断裂破坏机理分析有重要价值。为研究冻融岩石单轴压缩破坏断口形貌特征及其与宏观力学参数之间的关联性,通过摄影观测经历不同次数冻融循环的砂岩单轴压缩破坏断口形貌,采用像素点覆盖法计算断口分维值,探究了断口分维值与宏观力学参数之间的关系。结果表明:随着冻融次数的增加,冻融砂岩的力学性能劣化,单轴抗压强度、弹性模量、断口分维值、耗散能密度逐渐减小,峰值应变增大;单轴抗压强度、弹性模量、耗散能密度均与断口分维值之间存在指数关系,断口分维值越大,对应的单轴抗压强度、弹性模量、耗散能密度越大。冻融岩石单轴压缩破坏断口分维值可作为寒区岩体断裂破坏机理分析的有效参数。      

气举反循环钻进中牙轮钻头的改进

众所周知,气举反循环施工中把钻具下入井内,只要混合器达到一定沉没比的深度并有满足其工作需要的水源补充,它就能进行正常的钻进.但在使用中如钻头选择不当,就不能获得较高的钻进工作效率,严重时还会造成堵管,使气举反循环无法工作,影响进度,延误工期. 我公司在坦桑尼亚的桑给巴尔岛施工民用供水井时,钻遇的地层主要是以珊瑚礁为主的较坚硬岩石,可钻性为4级～6级,部分达到10级.施工的供水井口径为30.48 cm,井深60 m～80 m,部分达到100 m.为提高成井效率,确保工期,我们在钻进工艺上采用气举反循环,并在选用钻头上先后做过多次试验研究、改进.最后,采用改进过的牙轮钻头进行施工,提前优质地完成了供水井施工任务,受到工程监理方、当地政府和驻地居民的一致好评.     

基于3DEC的岩质边坡安全系数影响因素敏感性研究

为研究岩质边坡中结构面几何参数及力学参数对边坡安全稳定性的影响,文中采用离散元软件3DEC进行数值模拟试验;以安全系数为指标,结合响应面分析法,研究边坡结构面几何参数倾向、倾角及力学参数法向刚度(Kn)、切向刚度(Ks)、粘聚力(c)、内摩擦角(φ)对影响边坡稳定性敏感程度;结果显示,结构面的几何参数是边坡的稳定性的前...     

二氧化碳驱试验区试井测试资料分析及应用

二氧化碳驱试井测试资料表现复杂渗流特性.解释分析某注二氧化碳试验区同井不同时间段和同时间段不同井的试井测试资料,应用复合区试井模型,得到表皮因数、流度和外推地层压力等油藏参数;比较二氧化碳驱前后地层流度和外推地层压力的变化特征,获得有效的二氧化碳驱开发参数;对试验区试井测试资料综合分析,反映二氧化碳驱受效情况.结果表明...     

乍得Bongor盆地构造反转的油气地质意义

分析总结了乍得Bongor盆地的构造反转特征,着重研究了其对源岩生烃与排烃、储层成岩、圈闭形成及保存、油气运移
等成藏要素的影响,进而探讨了盆地油气成藏特征和资源潜力。结果表明,Bongor盆地的构造反转以地层大幅抬升剥蚀和残余地
层强烈褶皱变形为主要响应特征,造成了烃源岩生烃、排烃过程停滞,浅部油藏的破坏。同时,盆地本身的热结构、热演化在一定
程度上减弱了这种破坏作用,使得烃源岩在构造反转结束以后仍保留有较好的生烃潜力。地层抬升剥蚀使得储层压实-胶结等
成岩作用减弱,溶蚀淋滤作用增强,深部储层得以保存;残余地层的褶皱变形形成了大量的反转构造,为油气最终运聚-成藏提供
了储集空间。      

岩体动态应力在地震机理中的作用研究

根据冲击动力学理论,采用三维动态有限元方法,模拟研究了地壳中的冲击波对地震触发的影响,自然界中随机载荷产生的冲击波导致了库仑应力的减小,引发块体间（或块体内）的错动,因而在地震的触发中,动态应力起很大的作用。     

苍梧M_S5.4地震孕震环境的多尺度重力场分析及动力学意义

基于EGM2008研究苍梧震源区及华南块体不同尺度重力场的横向和纵向分布特征,探讨深部物质密度变化及可能的动力学意义,为该区地震孕育环境研究提供深部依据。扬子克拉通重力异常横向变化相对较小,显示出其相对稳定的克拉通结构特征;华夏地块上地幔存在与西太平洋板块俯冲角度较为一致的重力正异常和相间分布的重力负异常,其高低密度体分布可能与中生代以来西太平洋板块俯冲作用下岩石圈拆沉和软流圈物质上涌有关;扬子克拉通和华夏地块过渡带呈现显著的重力异常高梯度带和东西差异性特征,揭示了深部复杂构造变形的过渡带特征。本文研究区多尺度布格重力异常横向的复杂性和非均一性及在地壳和上地幔深浅差异性的重力异常特征,反映了研究区深浅物质结构和动力学不平衡的差异相互运动的动力学过程,可能是地震孕育的深部动力学环境。苍梧地震位于重力正负异常的过渡带,与深部物质扰动和密度分布的不均匀密切相关。     

井水位对气压响应的滞后及其机理

通过井口空气压力变化对井水位影响的试验,分析了井水位对空气压力变化响应幅度和滞后时间,认为在相同的井口空气压差情况下,压力变化周期越大,井水位响应幅度也越大,而位相滞后越小。水平层状承压含水层的理论研究表明,井水位对气压响应的滞后时间主要取决于含水层的导水系数和气压变化的周期,这两种参数越大,则滞后时间越小。因此,井水位对气压响应的滞后是由于水压井孔与含水层间渗流需要一定时间造成的,而不是由于地面气压传递到含水层时产生衰减和滞后引起的。     

埋深对恐龙化石的影响效果研究

已发现的恐龙化石大多数埋藏在不同深度的地层中,不同埋深化石所受风化破坏程度不尽相同。为深入研究恐龙化石的风化机理,探究恐龙化石的保护措施和方法,重点分析埋深产生的侧向压力对恐龙化石强度和破坏特性的影响。通过有限差分软件FLAC3D进行数值模拟,揭示埋深因素对恐龙化石保存的影响程度。试验结果表明:围岩对恐龙化石施加的侧向压力是影响恐龙化石变形和强度特性的一个重要因素。在弹性变形阶段,恐龙化石的初始强度、峰值强度随侧向压力的增大而不断增大。当应力超过了恐龙化石极限强度后进入塑性变形,其初始强度、峰值强度逐渐减小,最终达到残余强度。