KZ型单动双管取心钻具的研制与应用

中国大陆科学钻探工程中心经论证与实钻试验，决定采用高速螺杆马达井底驱动液动锤提钻取心钻进方式完成5000m取心任务。为此专门研制了KZ型单动双管取心钻具，采用了轴承置钻具外总成、全泵量开式强制润滑与局部微循环清污的设计方式，具有结构简单、单动可靠、拆卸组装方便、回次进尺长、整机连续工作寿命长、成本低等优点。适用于完整的硬地层与坚硬的破碎地层。该钻具在科钻一井共取心钻进4633．77m，平均岩心收获率86．35％，机械钻速1．05m／h，在螺杆钻与液动锤的高频复合震动下整机平均寿命大于80h。详细介绍了该钻具研制的必要性、钻具的特有结构以及在科钻一井中的应用效果。     

抗240℃超高温水基钻井液室内研究

针对中国大陆科学钻探松科2井深部高温层段钻井作业需要,通过研制出高温稳定剂MG-H2,引入抗高温抗盐的凹凸棒土,优选抗高温降滤失剂,设计出一套以钠膨润土和凹凸棒土为黏土相的低固相抗240℃超高温的水基钻井液配方。MG-H2是采用反相乳液聚合方式研制出的一种油包水型高温稳定剂,其具有球状高分子柔性搭接、增强悬浮稳定性作用和半刚性微粒黏度特性,能实现对钻井液黏度、润滑、滤失性能的综合控制。优选出的3种降滤失剂及其加量配比为3%Lockseal+1%硅氟降滤失剂+1.5%Soltex。综合性能评价结果表明,该抗高温钻井液经过240℃高温老化后性能稳定,具有良好的流变性能和滤失造壁性能,抑制和润滑性能满足钻井需要,能抗10%膨润土、5%Na Cl和1%Ca Cl2的污染。为松科2井下阶段抗260℃超高温钻井液的研制奠定了良好基础。     

松科一井长裸眼防塌钻井液技术

松科一井是为研究“白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化”而进行的科学钻探井,该井地层主要为松散的流沙层、松软泥岩、水敏性泥岩和砂岩互层。对钻井液的抑制性、黏结性和降滤失性进行了研究,并对相应处理剂的作用机理进行了分析,得到DFD+LG+Na-CMC钻井液配方体系。为了直观地测试评价所配钻井液护壁能力的强弱,模拟井内情况,设计加工了井壁稳定模拟测试仪,通过实验得出在不同钻井液护壁作用下,井壁发生坍塌的破坏压力,从而测试出各种钻井液的防塌护壁能力。现场应用表明,该钻井液体系具有很好的抑制性和黏结性等防塌护壁性能,井壁在长期裸眼取心作业情况下,仅靠该钻井液进行护壁即可维持长裸眼钻进到完钻,井壁从没发生缩径或坍塌,从而保证了整个工程顺利、安全地进行,同时还避免下套管护壁,节约了工程成本。     

应用螺杆钻施工受控定向孔的实践

我队于1986年引进受控定向钻探技术进行钻孔弯曲治理，1987、1988年对“冬瓜山铜矿床运用定向钻探技术进行深部矿体勘探的方法研究”（重点科技攻关项目）取得重大成果，并相继运用于大团山矿区详勘和地质市场工程，至今已形成一支技术较全面、装备     

汶川地震断裂带科学钻探项目取心钻进技术

汶川地震断裂带科学钻探(WFSD)项目钻孔的主要目的之一是通过有效的技术手段,在极其破碎的地层中获取满足地学要求的原状岩心。通过在WFSD-2、WFSD-3两个钻孔采取隔液取心钻进、尖齿PDC小钻压取心钻进、孔底动力取心钻进、半合管无损出心等关键技术,高质量地达到了工程的取心要求,并有效地提高了难钻进、易堵心地层机械钻速和回次进尺。     

松科1井主井眼钻井液悬渣的力学机理研究

松科1井工程项目是国家973计划"白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化"项目的重要组成部分,是针对松辽盆地进行综合性石油地质研究而部署的一口科学探井.该井井深162～1 764 m为取心井段,要求该井段井斜小于3°,井径扩大宰不超过12%,取心收获率不低于90%.从力学角度对钻井液的排渣机理进行了分析,结合松科1井主井眼情况,采用牛顿力学定律对钻渣在钻井液中的运移速度进行了解析建模,得出钻井液的密度是影响钻渣上返速度的重要因素,在保证钻井液密度满足井壁稳定要求(1.10～1.33 g/cm3)时,密度越大,钻渣上返速度越快,钻井液的悬渣效果越好,通过压力与密度之间的物理关系建立了试验模拟装置,并对松科1井钻井液密度进行了合理的选取,成功地解决了该井复杂地质条件下的悬渣和井壁稳定性等问题.     

科钻一井侧钻作业设计与施工

科钻一井主孔取心钻进至井深3665m时发生扩孔器折断事故，由于井内掉块严重，导致多次打捞失败。在进行扩孔钻进前起出活动套管时又有大量套管扶正器扶正钢板落入井内，扩孔钻进时又有3个扩孔钻头的导向体落井，加上井眼局部严重扩径，落鱼打捞或处理难度非常大，决定侧钻绕障。由于水泥塞强度与地层岩石强度差别大，开新井眼困难，经慎重设计、精心施工，采取了合理选择侧钻点、正确设计造斜率和选配马达弯角以及采用小直径开窗、大直径扩孔、小钻井参数钻进等技术措施使得侧钻绕障一次成功，为主孔后续正常钻进奠定了良好基础。     

受控定向钻孔轨迹设计方法

根据平面弯曲理论,应用空间解析几何和球面三角等数学方法,在动态坐标系中建立计算公式,并绘出孔斜变化曲线.设计方法可用于设计复杂轨迹,孔斜变化曲线可判断其发展趋势和变化速率.实际应用方便简捷,结论正确.     

大口径硬岩钻探技术在中国大陆科学钻探工程中的应用

阐述了勘探技术研究所大口径牙轮钻头全面钻进技术和金刚石提钻取心、液动锤钻进技术在中国大陆科学钻探工程科钻一井先导孔中的应用。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-3孔施工技术与体会

WFSD-3孔是汶川地震科学钻探项目的系列钻孔之一,历经2年多的施工,攻克了世界罕见的复杂地层钻进、大直径原状样取心和高地应力下钻孔护壁重重技术难关,圆满完成了施工任务。重点介绍了WFSD-3孔施工技术与经验,并对施工若干技术问题提出探讨与认识。