低速螺杆在定向井钻井中的应用

近年螺杆加PDC钻头钻具组合在水平井、定向井以及防斜打直井中的推广应用,螺杆钻具的大力推广应用对螺杆马达的性能要求提高,低速大功率螺杆与常规标准螺杆相比,具有工作扭矩大,入井有效工作时间长和转速低等特点,通过应用低速螺杆钻具,达到减少螺杆损耗,提高螺杆和钻头利用率的目的,进而提高钻井速度,节约钻井成本,提高油田钻探的经济效益。     

煤矿井下复合定向钻井技术井斜控制特性分析

由于滑动定向钻井技术在煤炭定向钻井时存在钻进效率低、安全性差等问题,介绍了复合定向钻进技术,该技术采用定向钻机与螺杆钻具同时驱动钻头旋转,以实现高效钻进。由于钻机与螺杆同时转动,前人研究的螺杆控制井斜的力学特性结论不再完全符合现场施工结果。考虑了钻机转动时底部钻具组合受力特征,分析钻机转速、螺杆弯角、螺杆稳定器的安放位置以及上稳定器的安放位置对钻头侧向力的影响规律,从而指导复合定向钻井时现场施工作业,优化钻井参数,提高井眼轨迹控制的精度。     

Ф89mm等壁厚螺杆钻具实验分析

等壁厚螺杆钻具与现有常规螺杆钻具相比具有长寿命、大扭矩、适用范围更广的特点。目前等壁厚螺杆钻具相关的研究工作都还停留在理论分析的阶段。本文系统地介绍了螺杆钻具的理论特性和实际工作特性,并结合室内实验及现场应用分析了等壁厚螺杆钻具的性能特点,验证了89mm等壁厚螺杆钻具的理论性能,建立了等壁厚螺杆钻具容积效率、转速、扭矩、功率的计算模型。可以为等壁厚螺杆钻具设计及现场钻进参数优化、钻具选型提供指导和参考。     

分离式螺旋钻具截割与输送协同优化研究

螺旋钻具被广泛应用于矿山开采、探索与安全保障等领域，是矿山设备中的重要组成部分。针对钻具最佳截割转速与输送转速不匹配问题，提出新型分离式钻具结构，实现钻头截割转速与钻杆输送转速独立控制，利用离散元数值模拟与力学分析法分别建立钻头截割比能耗与钻杆输送比能耗数学模型，通过多目标优化理论以钻具截割比能耗和输送比能耗之和最小为目标，对钻具截割与输送参数进行协同优化，优化结果表明：钻具截割与输送总装机功率不变条件下，传统钻具截割与输送共用同一个电机具有功率集中优势，钻具在不同工况下均能达到电机额定功率输出，有效提高钻具进给速度增加钻具单位时间的开采效率，而分离式钻具将电机总功率进行拆分，一部分用于钻头截割，一部分用于钻杆输送，两部分相互独立，钻具开采过程中截割电机额定功率输出，而输送电机输出功率根据物料输送需求进行调整，从而导致输送电机一部分功率不能完全发挥处于闲置状态。由于钻具进给速度较低，当钻杆与钻头转动同速时，将会导致钻杆单位时间输送能力高于钻头单位时间截割能力，造成钻杆一部分做工为无效功，造成电机能耗浪费，而分离式钻具能够根据钻头截割能力对钻杆的输送能力进行匹配，避免输送电机做过多无效功...     

单弯螺杆马达与液动潜孔锤复合钻具研究

为解决煤矿井下硬岩层定向钻进效率低的难题,提出将单弯螺杆马达与液动潜孔锤组合在一起,形成的复合钻具具有硬岩层中轨迹可控和钻进效率高的特点。介绍了复合钻具的组成及实现冲击回转定向钻进的原理,研究了具体实施方法,包括:钻具组合形式、工具选型、流量匹配、随钻测量系统防振以及专用钻头设计。研究结果表明:液动潜孔锤置于单弯螺杆马达与钻头之间较为合理;为满足液动潜孔锤低转速的要求和单弯螺杆马达调角的需要,定制了低转速可调弯外壳螺杆马达;随钻测量系统与钻具之间设计了双向减振短节;根据不同工具工作排量,提出了3种流量匹配的方法;基于复合钻具碎岩机理,设计了柱-片混合型钻头;最后指出了可能存在的问题,并给出了解决问题的建议。     

螺杆钻具和PDC钻头组合在鄂尔多斯工区定向井中的应用

在分析了PDC钻头特性及破岩机理的基础上,结合螺杆钻具和PDC钻头在鄂尔多斯工区定向井中的应用,总结了螺杆钻具使用时的注意事项,并介绍了螺杆钻具和PDC钻头组合在鄂尔多斯工区定向井中的应用效果。     

井下钻柱粘滑振动的识别及控制

粘滑振动是导致PDC钻头切削齿损坏和井下工具过早失效的主要原因之一,严重影响了钻井效率和钻井周期。首先介绍了哈里伯顿公司研发的智能PDC钻头结构特点及关键参数,通过采集现场实钻的钻头振动、转速等数据,可为井下钻柱的粘滑振动分析提供有效的测量手段。通过分析钻头攻击性与钻头扭矩和钻进效率DE的关系,得出DE值越大则钻头攻击性越强,能够有效抑制钻头粘滑振动。PDC钻头切削结构设计应在有限的切削深度内尽可能增强攻击性,即DE值大于临界值,从而为揭示井下钻柱粘滑振动成因、类型及控制方法提供了有意义的指导。     

螺杆钻具组合三维力学特性分析及应用

用螺杆钻具组合实施煤矿工程孔定向钻进时,钻头侧向力是其主要力学特性。建立了适用于上弯式螺杆钻具组合和下弯式螺杆钻具组合的三维小挠度静力学分析数学模型,并对影响上弯式螺杆钻具侧向力的主要参数(钻压、顶角、弯接头角度、装置角等)作了定量分析;对比分析了上弯式和下弯式螺杆钻具组合的造斜能力。分析所得的螺杆钻具组合主要力学特性结果,对煤矿工程孔定向钻进设计和施工具有一定的参考价值和指导意义。     

多功能振荡旋冲螺杆钻具研制与应用

随着油气资源勘探开发力度不断加大,深井、大位移井、水平井不断增多,钻井提速提效的需求更加迫切,尤其中深部地层机械钻速低的问题越来越凸显。因此,为了解决中深部硬地层破岩效率低、定向效率低的难题,自主创新研制了多功能振荡旋冲螺杆钻具,集转速扭矩、冲击振动、脉冲射流三种功能于一体,配套开发了测试平台和多通道数据采集系统,形成了Φ127~Φ244mm四种规格的系列化工具。现场48口井试验表明,多功能振荡旋冲螺杆钻具性能可靠、耐高温、使用寿命长,具有缓解近钻头托压、提高近钻头破岩效率的功能,平均机械钻速提高35.6%。建议在中深部地层中替代螺杆钻具推广应用。     

扭力冲击器复合钻进工艺在干热岩钻井中的试验应用

扭力冲击器在石油、天然气行业钻井中得到广泛应用,具有提速增效的作用。而干热岩钻井工作环境不同于油气钻井,面临着高温、高压、硬岩、强研麿性以及深井、超深井等问题,因此对扭力冲击器进行了针对性设计,并进行试验应用。在扭力冲击器2次入井试验中,对硬-极硬岩地层进行了不同钻具组合下的钻进试验,确定了扭力冲击器对钻进效率的影响机理。结果表明：（1）扭力冲击器能够消除螺杆钻具因离心惯性力造成钻具的横向振动,验证了扭力冲击器与螺杆钻具组合应用的可行性。相比未使用扭力冲击器井段,机械钻速提高29.59%。（2）从碎岩机理和地层适配性上,相比PDC钻头,牙轮钻头在扭力冲击器+螺杆钻具+转盘复合钻进的方式下,有着较高的钻进优势。试验成果可为扭力冲击器与牙轮钻头匹配性研究和扭力冲击器与螺杆钻具的耦合性研究提供较好的技术基础。     

承德M24矿区深孔钻探钻进参数的选择分析

结合承德M24矿区深孔钻探工程,对钻进参数的选择情况进行了分析。分析认为,深孔钻进中,钻进压力的选择要综合考虑钻进的口径大小,岩石的硬度、强度、研磨性、完整性;在一定范围内,金刚石钻头的钻速和转速成正比例关系;冲冼液的选择应根据钻头类型与规格,胎体性能,钻孔深度,岩石研磨性、完整程度等来选择;适当扩大金刚石钻头的外径尺寸,能有效地避免高泵压的危害;可通过观察钻机主电机的电流指示表数值变化,判断孔内钻杆工况,电流的变化反映出钻机回转扭矩的变化。     

SLB56／75型“三合一”取心钻进系统

论述了将绳索取心、螺杆钻、不提钻换钻头三项技术结合在一起的新型取心钻进系统。介绍了系统的结构、工作原理及其技术性能参数和操作要点。     

套铣打捞处理定向钻孔卡钻事故工艺及应用

针对煤矿井下近水平定向钻孔施工过程中常遇到的塌孔、卡钻事故,对比分析了常用事故处理方法及套铣打捞的原理、工艺参数及适用性。在山西阳泉新景矿成功处理孔深210.2 m的卡钻事故,将定向钻具及测量仪器顺利提出,同时保住了钻孔。结果表明,采用φ120 mm套铣打捞钻头+φ114 mm套铣打捞钻杆的钻具组合,回转转速控制在10~20 r/min,满足此次套铣打捞工艺要求,为类似钻孔事故处理提供借鉴。     

结晶岩取心深孔钻进施工设想技术方案

介绍了制定中国结晶岩取心科学深孔钻进施工技术方案的总原则和先决条件。以此为基础，提出了建议的钻孔结构套管程序。最后提出了能满足这些原则、条件以及钻孔结构和套管程序要求的５０００ｍ取心科学钻孔施工设想技术方案。     

Enhancement of long hole drilling efficiency with drilling units with replaceable core tubes

The article presents a procedure to calculate fluid pressure losses in hole drilling with units equipped with replaceable core tubes and using non-Newtonian mud fluids. It is found that main hydraulic loss takes place when mud fluid flows in clearing between a drill string and drill hole walls. Numerical modeling has shown that it is possible to reduce hydraulic pressure loss by 76.5–89.0% by increasing drill string diameter by 2 mm. Based on the analytical research results, diamond drill bits and underreamers with the outer diameters of 78.0 and 78.4 mm, respectively, are manufactured for drilling operations in Talnakh ore field.     

冲击—回转式凿岩扭矩的计算与分析

在冲击—回转式凿岩机向岩石钻进过程中,旋转中的钻具承受着两种力矩的作用:一是驱动其旋转的动力矩;二是被钻岩石阻止其旋转的阻力矩。驱动力矩必须大于阻力矩,方可使凿岩机稳定而正常地运转。本文分析了阻力矩的构成及影响因素,建立了相应的参数计算公式和阻力矩的计算公式。为此,可根据钻头结构参数、工作状态和岩石条件。预估各种冲击—回转式凿岩必须予以保证的驱动力矩,为各种螺旋副回转机构、潜孔凿岩钻具的设计、回转电机的选择及工作状态参数的确定等提供了可靠的理论依据。     

Enhancing Efficiency of Rock Drilling Tool in Permafrost

The development of a large-diameter (from 500 m and more) rotary drill tool (drill bit) for exploration of placers in permafrost is discussed in the article. It is shown that at the contact of drill bits and bottomhole, permafrost thaw takes place with the further adhesion and congelation of the drill tool and hole walls, which degrades coring. The dependence of heat emission at bottomhole on cutter configuration radius on drill bit is determined. The developed design of a drill bit ensures efficient destruction of bottomhole with minimized heat emission, and a prototype drilling assembly is manufactured for large-diameter rotary drilling. The in situ test data are presented.     

旋挖钻孔低粘降失水泥浆配制应用技术

在厚粘土、粉土、砂层进行旋挖钻孔灌注桩施工,通常由于泥浆孔口补给、泥浆不循环的工艺缺陷,导致塌孔、埋钻、卡钻、缩径、断桩事故频繁发生。在分析低粘、降失水、加速钻渣沉淀的解决机理的前提下,提出了配制低粘度、高降失水、防絮凝的铁铬盐-LV-CMC泥浆并同步孔底补浆工艺,可不需循环泥浆清孔,保证成孔质量,提高工作效率。     

S75-SF中深孔绳索取心钻具结构及应用

随着中深孔地质岩心钻探工作量的大幅增长,不仅对绳索取心钻柱提出了严格要求,对绳索取心钻具的功能和可靠性要求也越来越高。S75-SF绳索取心钻具采用了双弹卡结构,增强了悬挂机构的安全性,提高了内管总成的投放和打捞速度,减轻了孔内冲洗液压力波动,在正常钻进时可降低泥浆泵压力损失,有利于复杂地层孔壁稳定。内管总成机构与内岩心管采用插接的连接方式,拆卸方便,便于钻探施工人员采取岩心。该钻具在施工中效果良好,减轻了工人的劳动强度,提高了施工效率,可满足中深孔绳索取心钻探施工要求。     

HH12P103水平井优快钻井技术

HH12P103井是中石化华北分公司在鄂尔多斯盆地天环坳陷南端部署的一口评价井,井型为水平井。该井钻遇地层复杂,在环河有盐层,安定组和直罗组掉块严重容易卡钻,延安组还有煤层,水平段钻遇泥岩夹层,容易剥落;钻井过程中出现坍塌、漏失、井斜。针对这些地质复杂情况和钻井难点,在施工过程中优化钻具组合,使用单弯螺杆和MWD组合防斜,水平段带扶正器;工艺措施上尽量勤调整,但是每次少量调整,保证了井眼轨迹圆滑性;同时,施工过程中及时调整好泥浆性能,不间断使用三级固控设备,使用150目的振动筛,及时清除泥浆中的有害固相,保证井眼清洁,降低了摩阻和扭矩,从而提高了机械钻速。