某G105钻杆管体刺穿失效原因分析

针对某井G105钻杆管体刺穿失效问题，通过化学成分分析、力学性能测试、金相检测、扫描电镜（SEM）等手段，对该失效钻杆管体刺穿失效原因进行综合分析。结果表明，钻杆管体刺穿的主要原因是在交变载荷作用和Cl-作用下，钻杆外表面腐蚀坑底的裂纹萌生并加速扩展，当裂纹扩展穿透整个壁厚时，高压钻井液从内孔刺出，形成冲蚀，导致管体刺穿失效。最后指出，应加强对同批钻杆的无损探伤检验，避免带腐蚀疲劳微裂纹的钻杆下井使用。     

硬地层单牙轮-PDC钻扩联合钻头破岩特性

提出了新型单牙轮-PDC钻扩联合钻头，先依靠单牙轮破岩钻孔，释放地应力，产生岩石损伤，再助推PDC钻头刮切破岩。运用有限元法，建立钻扩联合钻头、双级PDC和常规PDC钻头破岩的非线性动力学模型。通过对岩石本构关系进行D-P准则描述以及确定岩石破碎的判据，分析钻扩联合钻头钻进硬地层的破岩机理，开展了3种钻头动态破岩过程的对比研究。结果表明：钻扩联合钻头在钻进过程中井底井壁的岩石应力得到明显释放，大大提高了岩层可钻性；在硬地层中钻扩联合钻头钻进速度提高的主要原因是拉应力破岩；钻扩联合钻头在硬地层钻进过程中的扭转振动大大降低，破岩效率更高，钻头寿命更长；由于单牙轮领眼破碎岩石的作用，钻扩联合钻头对井底岩石的冲击破碎能力更强，在硬地层中钻进更快。研究结果为新型单牙轮-PDC钻扩联合钻头的研发提供了参考。     

钻杆推力法预测冲击地压的实验研究

为准确预测预报矿井冲击地压，采用钻杆推力法来判断煤矿冲击地压危险性。通过建立钻进煤层过程中钻杆的动力学模型，得出钻杆推力与煤体应力的关系，利用自主研制的钻杆推力实验测试系统，在实验室测试了不同煤体应力下推力值的变化规律。实验结果表明:随着钻进深度的增加，推力值呈现先增大然后稳定再逐渐减小的规律；在相同钻机及钻具条件下，在矿井下进行原位钻孔实验，分析实验数据发现，钻杆推力与煤体应力、钻屑量有较好的对应关系，充分证明了利用钻杆推力预测冲击危险性的可行性。研究结果为煤矿冲击地压等动力灾害的预测预报和危险区域的判定提供了一种方法，可作为预测冲击危险性的参考性指标。     

分数阶PID控制对钻柱黏滑振动的抑制

钻柱黏滑振动是导致钻井设备加速磨损、钻井安全性下降以及钻井效率降低的重要原因之一。针对钻柱的扭转运动,建立了钻柱、钻杆、BHA及钻头4自由度钻柱系统扭转模型。该模型考虑了扭转自由度、钻柱阻尼以及岩石与钻头相互作用的高度非线性摩擦;通过对钻柱模型进行仿真试验,分析了钻井参数对黏滑振动的影响;为了抑制钻柱黏滑振动,设计了一种分数阶PID控制器。研究结果表明:分数阶PID控制器能够快速稳定系统,缩短调节时间,有效抑制钻柱黏滑振动,它对黏滑振动的抑制效果明显优于传统PID控制器。研究结果对抑制钻柱黏滑振动研究具有参考意义,对降低钻井工具损害、提高钻井效率以及增强作业安全性有重要的指导意义。     

石油钻柱顶部高频激振解卡耦合响应特性

采用顶部高频激振进行钻柱解卡具有操作简便、高效低成本的优点，但是解卡作业效果受到井下复杂环境的严重影响。将解卡装置和钻柱相结合，并考虑环境因素影响，建立解卡装置-钻柱系统耦合振动模型，据此揭示系统振动响应特性，以及钻井液黏度、卡点深度、井斜角及高频解卡装置的工作参数等因素对卡点处解卡力的影响特性，并结合特定工况确定最佳工作参数范围。研究结果表明：在高频激振解卡作业中，解卡效果的影响因素相互耦合；针对实际作业环境和钻柱结构，通过优化获得最佳的作业参数，可以有效地提高解卡效果。     

基于Unity 3D的岩心钻机模拟操作系统设计与实现

自2008年起,我国地勘行业投资规模迅速增长,随后快速回落,近年来市场规模趋于稳定,预计2020年我国的岩心钻机相关市场规模约为100亿元左右,从业人员也将超过5万人。为了使我国岩心钻机操作人员能够掌握在“高精尖”设备转型下的自动化全液压岩心钻机的操作技能,本研究利用虚拟现实技术,还原岩心钻机的实际现场工作状态；采用SolidWorks,3ds Max,Cinema 4D等软件对钻机进行三维建模、坐标更改和纹理着色；以C#语言为脚本,研究关键帧动画设定、摄像机视角控制、刚体碰撞模块、射线检测等技术,提出基于Unity 3D的岩心钻机模拟操作系统设计方案并最终实现。该模拟操作系统具有多视角展示、钻进控制、参数显示和语音指导等功能,呈现了能够身临其境的钻机操作体验。     

全自动剥锌机振打机理分析与试验研究

根据全自动剥锌机组在工业生产上的使用情况,通过分析其振打设备中活塞钎杆模型的振打机理,分析振打锤敲击阴极板面的应力传递关系,初选振打锤基本参数,重新设计振打设备。通过工业试验,采用单因素控制变量法,试验分析振打次数、气压压强、锤心至锌片上边缘的距离,以及这三个因素对振打效果的影响。结果可为今后同类型设备的优化设计提供参考和依据。     

扩孔钻头在水平定向井中的应用

传统扩孔钻头在长距离水平定向井应用过程中出现泥包问题时,由于钻速变慢易造成钻进轨迹偏离原井眼,而且起钻时由于抽吸压力对井壁的作用易造成井壁压差坍塌,影响井下钻具仪器安全,增加辅助时间和钻井成本。为解决该问题,通过总结施工经验,结合数值模拟理论实验优化改进扩孔钻头,并在山西某井田煤层气水平井钻井工程项目中进行工业性试验,与传统扩孔钻头相比平均钻时减少38.9%,大大减少辅助操作时间,钻进效率提高的同时减少钻井成本。     

绳索取心钻杆螺纹锥度与强度关系及应力研究

通过一系列室内拉伸、扭转及光弹应力试验，研究了绳索取心钻杆螺纹锥度与强度的关系及其应力分布规律。     

针对具体地质情况选择桩机的实践

结合工程实例，讨论了在大口径钻孔灌注桩施工中，如何针对具体地质情况选择不同的桩机的问题，从而提高施工效率。