科学钻探钻柱检测技术方案初探

对我国科学钻探的钻柱检测技术进行了初步的研究,主要包括钻柱检测参数确定,检测的选择及钻柱检测初步方案设计等。为进一步研究和实施科学深钻钻柱损伤状况监测提供前期的技术准备。     

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。     

一种同轴双向回转模式的钻具结构设计及振动模拟

钻进时的振动会引起钻具疲劳失效和损坏,为提高井下钻具的稳定性,本文设计了依靠行星齿轮系驱动内外钻头同轴双向回转的钻具结构。通过对其核心的齿轮、密封、轴承等部件进行的强度校核,证明该结构的设计强度能够满足正常的使用工况。同时基于数值模拟对该结构的振动效果进行了验证,将钻进时钻头与岩石的相互作用简化为简谐荷载,对双向回转钻具整体结构进行谐响应分析。结果显示,相比于普通单向回转钻进结构,同等条件下双向回转的钻具结构能够有效抑制扭转振动。     

特深钻探钻柱组合优化设计研究

钻杆柱作为地球深部探测中深地与深水钻探技术的核心与关键,单一规格钻柱许用深度有限,难以满足大陆万米特深孔科学钻探及大洋深水深孔钻探工程的设计要求。本文通过减轻下部钻柱重力及提高上部钻柱强度方案,对其组合设计开展优化研究。以拉伸条件下的强度计算为主,加之一定的设计安全系数和拉伸余量来满足动载荷以及其他复杂情况对钻柱强度的需求,并开发了钻柱组合设计与安全系数计算的软件,可实现不同孔深设计和钻杆结构要求下的钻柱组合设计与安全系数计算。     

钻柱对地面钻孔EM-MWD信号传输影响的ANSYS模拟分析

钻柱是电磁波随钻测量（EM-MWD）信号传输的重要信道,评价EM-MWD信号传输效果,不可忽视钻柱的影响。基于此,采用ANSYS有限元软件,对EM-MWD信号传输特性进行仿真。从地面接收电压和电流密度两方面,分析了孔眼环空横截面积、钻柱横截面积、钻柱电阻率和绝缘短节位置对电磁波随钻测量信号传输的影响规律。仿真结果表明：地面接收信号随钻柱横截面积增大而增强,受孔眼环空间隙影响小;钻柱电阻率越低,接收信号越强;绝缘短节与钻头之间的距离越长,接收信号越强。     

特深岩心钻孔套管程序和钻具级配等问题的探讨

讨论了特深岩心钻孔钻探施工的套管程序、钻具及其级配和固井等问题,深入分析了这些技术问题对特深孔钻探施工的风险性和经济性的影响作用。在分析研究的基础上,提出了对我国施工特深岩心钻孔时的套管程序、钻具级配、特深孔钻杆柱、套管柱以及固井等技术方案的建议。     

钻柱振动信号特征及多次波成像

钻柱是连接地面和井底钻头及地层的通道,伴随着钻头旋转破岩产生的钻柱振动包含丰富的信息,通过分析在钻柱顶端采集的钻头振动信号能够获得钻头、钻具的工作状态以及所钻地层甚至钻头前方地层的岩性、地层压力等信息,进行井下诊断和钻前预测.钻柱是由具有不同横截面积的单元组成,截面变化引起的波阻抗差异使钻头振动信号沿钻柱传播时发生多次反射,形成钻柱多次波.利用单边反褶积自相关等方法对井场采集的钻柱振动信号进行了处理,得到了振动信号的特征、反射界面多次波成像和振动信号沿钻柱的传播速度以及钻柱的实际转速等,并与理论结果吻合较好,为钻柱振动录井和随钻地震技术研究打下了基础.     

浮式钻井平台钻具卡点深度计算分析

自升式平台的转盘面相对井眼是固定不变的,而浮式平台受风浪潮涌等影响,相对井筒上下浮动,尤其是在钻具卡钻时超拉或钻具下压相当于平台载荷瞬间改变,平台会上下起伏,这样在超拉计算卡点时测量钻柱伸长量和实际卡点深度相差甚远。为了消除因平台上下浮动的影响,根据物理学原理详细阐述了浮式平台卡点深度超拉计算方法。此方法能较准确的计算出浮式平台卡钻时钻柱卡点,在计算卡点深度上有很好的借鉴意义。