基于Fluent的空气射流切削式反循环钻头参数优化

针对黄土地层,提出利用空气代替钻井液的反循环气体喷射技术。但现有技术对反循环气体喷射钻头切削土体的能力没有具体优化讨论。利用fluent软件,优化反循环喷射钻头结构参数,对不同底喷孔直径、底喷孔数量、底喷孔扩大段直径、底喷孔扩大段数量、喷射孔数量5个结构参数进行模拟分析。分析结果表明,在进风流量一定的情况下,增加底喷孔的数量或增大底喷孔的直径会削弱钻头的空气射流切削能力和反循环能力。底喷孔直径为3 mm,底喷孔个数为2个,底喷孔扩大段直径为8 mm,底喷孔扩大段长度为5 mm,内喷孔数量为5个时,反循环喷射钻头喷射能力和反循环能力最优。     

内喷孔式反循环钻头结构优化设计及CFD模拟分析

为解决贯通式潜孔锤反循环连续取心(样)技术在钻进"硬、脆、碎"等复杂地层时反循环排不出渣或者排渣不彻底的现象,在现有贯通式潜孔锤反循环连续取心钻头结构的基础上,优化设计一种新型内喷孔式反循环钻头,能在孔底形成强有力的多股引射抽吸流场,并模拟分析了内喷孔轴线水平偏角和内喷孔轴线与钻头中心的偏距2个结构参数对新型反循环钻头结构抽吸能力的影响。通过模拟分析的验证,此种反循环钻头的结构更加简单,反循环效果比较优良。     

全孔水力反循环PDC钻头理论设计研究

结合单管反循环钻进的优缺点,改进设计了一种适用于漏失地层连续反循环取心钻进PDC取心钻头,通过对钻头分流水眼的分流计算,既保证了钻头能及时冷却,又能保证岩心的顺利返出;计算了钻杆的沿程损失及钻进中所需最小泵量,为现场施工泵量的选择提供了理论依据。     

基于CFD的反循环钻头内喷孔直径参数研究

孔底流场是反循环钻井取样的关键流场,主要由内喷孔、底喷孔和中心通道形成。为提高反循环取样能力,增强反循环效果,对交汇型和螺旋型内喷孔直径参数开展研究。借助计算流体动力学软件CFD,模拟内喷孔产生的压力场和速度场,引入内喷孔抽吸系数比较进口和出口的质量流量,探讨内喷孔直径变化对增强反循环效果的影响。研究结果表明：交汇型内喷孔产生的流场受直径参数影响较大,螺旋型内喷孔产生的流场受直径参数影响较小;相同直径条件下交汇型内喷孔压力变化范围高于螺旋型内喷孔压力变化范围;随直径增大,交汇型和螺旋型内喷孔抽吸能力均升高,但是交汇型内喷孔抽吸能力随直径变化幅度更大。     

煤矿井下反循环取样钻头外喷孔参数优化

煤矿井下空气反循环取样技术对提高直接法测定瓦斯含量准确性具有重要的作用。采用数值模拟的方法对煤矿井下空气反循环取样钻头外喷孔的倾角和位置进行了优化研究;研究结果表明,当外喷孔倾角为15°,适当远离钻齿位置布置时,能够使取样钻头产生更好的反循环效果,可增大取样深度、提高取样质量、防止钻头损坏和埋钻事故的发生。     

φ89mm反循环取心钻头形成岩心过程研究

φ89mm反循环取心钻头是冲击回转取心钻进中最具有代表性的钻头,也是最具研究价值的钻头结构。通过对其形成岩心过程进行有限元分析,并进行取心试验,得到了φ89mm反循环取心钻头获得岩心短且带裙边的原因。     

反循环钻头底部结构参数优化

为解决煤矿井下瓦斯抽排孔施工过程中正循环压风钻进工艺产生的粉尘污染问题,借鉴引射器原理设计近水平反循环钻头,利用单因素试验设计原理对钻头底部5个结构参数进行试验优化研究,得到钻头底部最优结构参数。当近水平反循环钻头直径为96 mm时,其最优底部结构参数是:底喷孔直径D1=3 mm、底喷孔扩大段直径D2=10 mm、底喷孔扩大段厚度H1=20mm、扩压槽深度H2=20 mm、扩压槽螺旋角度A=10°。     

气动潜孔锤反循环钻头结构改进与优化设计

运用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的科学研究手段,对影响气动贯通式潜孔锤反循环形成的钻头新增引射孔各参数、底喷孔各参数以及其它相关参数进行优化设计,得到一系列适合不同规格钻头的相关参数值及其回归方程。运用Visual Basic语言,将研究结论与专家的经验总结汇合,编写了钻头参数优选系统软件。研究结论应用于生产试验中取得令人满意的结论,岩矿心采取率达到98%以上,反循环形成顺利,岩矿心完整度好。参数优选系统的建立为该项硬岩钻进技术的完善提供了参考性依据。     

贯通式潜孔锤反循环钻头的结构优化

针对Φ89 mm反循环钻头取心短且带裙边的问题,对其碎岩过程进行有限元软件ANSYS数值模拟分析。根据分析结果提出合理设计方案,再对新钻头进行有限元数值分析,并与原设计进行对比分析,同时进行室内试验验证。结果表明,优化后的钻头取出的岩心较长、较完整且不带裙边,优化方案合理可行。     

水力反循环连续取心钻头的设计和使用

水力反循环钻探用钻头有两大类型,—种是输送岩屑的全面钻进钻头(如牙轮钻头),另一种是输送柱状岩心的取心钻头.对于输送柱状岩心的钻头又分     

基于LS-DYNA的贯通式潜孔锤反循环钻头强度的优化分析

通体花键式贯通式潜孔锤反循环钻头在实际施工中尾部较易损坏,影响反循环钻头的使用寿命。为提高反循环钻头的使用寿命,对反循环钻头尾部结构进行了优化设计,并采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA对改进前后的反循环钻头进行了仿真分析。分析结果表明:由于在冲锤的高频冲击作用下,反循环钻头尾部易出现较大的局部应力集中,导致钻头体出现疲劳破坏;通过对钻头尾部结构设计优化后,与通体花键式反循环钻头相比,新结构钻头在无泄风槽情况下,应力集中值减小44%,在有泄风槽的情况下,应力集中值减小19%。数值模拟分析表明,优化后能大幅度提高钻头寿命。     

水力反循环连续取心钻头损坏的原因及预防

水力反循环连续取心钻进冲洗液的特殊分布以及在基岩中钻进岩心堵塞等诸因素的影响，往往容易造成钻头的早期损坏。水力反循环钻进，冲洗液的循环如图1所示。正常钻进时冲洗液从内外管间隙到达内管底部后分为两部分：约大于70％的冲洗液从钻头     

采用中空式潜孔锤进行反循环钻进

专门为反循环取样钻进设计的BULROC-6型中空式潜孔锤，在钻进中能使岩屑通过钻头与锤体的中心孔返到地面。这种中空式潜孔锤能有效地避免用普通潜孔锤进行反循环钻进时所造成的混样问题。岩心钻探成本昂贵，且在破碎地层中钻进时，岩心采取率极低，因而岩心钻探往往无法应用。所以，在不要求采取岩心的部位，就可通过双壁钻杆连续反循环钻进采取样品。在坚硬地层中可用三牙轮钻头或潜孔锤钻进，在软地层可采用硬质合金凿刀钻头。     

新型旋流式反循环钻头的结构设计

反循环钻头是气动贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进技术的最为关键的部件,其结构、性能及钻进过程中内部流动特征对钻孔取心作业能否顺利进行具有至关重要的影响。本文结合已有钻头钻进复杂底层存在的问题,对反循环连续取心钻头进行优化设计,气体通过钻头时能够在孔底形成具有强力抽吸作用的旋转流场,使改进后的反循环钻头更有利于形成反循环,效果更良好。     

国外探工动态(十三则)

△加拿大在拉布拉多地槽勘探多孔隙易碎的风化淋滤型富铁矿时，先后试用七种钻进和取心方法，结果以双管反循环取心钻进最为成功，并使日进尺达到64米，样品质量符合工程要求，此法已在该矿区推广采用。双管反循环钻进采用双管钻柱，钻井液（水）和空气由内外管间隙送入，经钻头和内管返回地表。钻进时用特制三牙轮钻头，采取岩样呈碎屑状，由于及时返出地表，判层准确性良好。为了保护孔壁，特别在深孔钻进时，采用了特种高分子（Quick-trol）泥浆循环。     

取心PDC钻头主要几何参数对其强度影响的研究

取心PDC钻头由于其价格低、排粉空间大、效率高等优点,广泛应用于软-中硬岩层。其主要几何参数对切削齿强度影响的理论研究,迄今尚未见文献报道。利用ANSYS软件对取心PDC钻头模型在静载荷作用下的应力、位移进行了数值分析研究,获得该型钻头的主要几何参数对其强度影响的变化规律,为取心PDC钻头的设计提供了理论依据。     

S75绳索取心双循环钻进

为解决黄金部队在新疆托里县哈西矿区钻进中岩矿心采取率低的问题,武警黄金技术学校"岩心钻探科研组"设计了一套以S75绳索双管单动为基础的特制钻头孔底双循环取心工具,即喷射反循环机构加孔底双循环系统,取得了良好的效果.     

新型三翼可开闭式PDC钻头的设计与应用

为解决普通四翼可开闭式PDC钻头存在中心翼片开闭不灵活、钻进穿层孔效率低、钻头体易变形的问题,介绍了新型三翼可开闭式PDC钻头的设计。设计方案为:将中心翼片的定位方式由全开放式改为半开放式;将定位珠位置由中心翼片改为镶嵌于钻头体内;将钻头结构由四翼改为三翼,优化布齿。开发的新型三翼可开闭式PDC钻头,在淮南矿业集团朱集东煤矿进行试验,3只钻头平均寿命为590.7m,提高68.8%;钻进砂岩段效率为16m/h,提高33%;中心翼片开闭灵活,下管成功率达到100%。     

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。     

水力输岩过程中岩心的堵塞及预防

水力反循环连续取心钻进（或称水力反循环钻进）是当前国内外正在迅速发展的一项钻探新技术，其主要特点是钻进过程中所产生的岩心和破碎产物能够通过冲洗液的压力由钻杆的中心通道输送到地表，可以实现边钻进边取岩心的目的。由于此种方法不需要单独的取心作业，因此与任何提钻取心和绳索取心相比较，则具有辅助时间少、取心质量好、钻进效率高及工人劳动强度低的特点，具有明显的经济和社会效益。以采用水力反循环钻进比较普及的苏联为例，由于采用了水力输送岩心的方法，因而极大地减少了钻进过程中的起下钻次数，据统计，采用КГК-300钻机组每钻进100m平均提钻0.6次，而常规岩心钻进则需