深部钻探铝合金钻杆开发应用

铝合金钻杆具有质量轻、比强度高、钻进深度大等特点,开发并应用铝合金钻杆对提高我国难进入地区钻探施工效率、推动深部科学钻探技术进步以及节能降耗等具有重大现实意义。本文介绍了我国铝合金钻杆批量化、系列化开发与应用的现状,并重点分析了铝合金钻杆应用技术特点、试制关键技术、室内试验和推广应用情况;根据铝合金钻杆的实钻应用情况及研发趋势,提出了我国铝合金钻杆开发的新构想。     

万米科学钻探关键机具优化措施研究

科学钻探是获取地下实物资料、认知地下结构与验证重要地质理论的有效技术手段,井下关键机具是保证钻探工程顺利实施的重要基础保障,而万米科学钻探实施过程中的井下高温、高压、长周期、大规程参数的工况与工艺要求对机具的持续稳定性提出了严峻的挑战。本文针对万米钻探工况需求,分析了钻杆柱、井下动力钻具、提速增效钻具等关键机具的结构特点和失效原因,提出了优化钻杆接头结构、设计全金属齿轮马达钻具、改进水力振荡器及射吸式扭力冲击器阀控机构、优选材质及配套表面强化技术等相应优化措施,为后续深地探测工程的实施提供技术储备。     

科学钻探促动地球科学发展

科学钻探是研究深部地质学的重要方法之一，近年来发展很快。钻孔深孔到以往矿床学研究禁区，为地质找矿提出了全新概念和重要线索，修正或部份改写了成矿理论，提交的大量科研成果令人瞩目惊异。我国拥有大量资深和中青地质学家，钻探工程师，理应对国际岩石圈计划以及全球地学工作多作贡献。     

地质钻探外丝钻杆的失效形式分析

结合生产和使用实践经验,总结分析了地质钻探外丝钻杆及锁接头的失效形式,并给出了预防钻杆及接头失效的处理手段和方法。     

钻杆内螺纹接头摩擦热裂原因探讨

钻杆内螺纹接头摩擦热裂失效事故随着近年来深井、超深井和水平井等复杂工况井的增加而时有发生,已成为钻杆内螺纹接头失效的一种重要形式。本文对钻杆内螺纹接头摩擦热裂纹的宏观失效形式,微观断面特征和材料组织相变特征进行了分析,从钻杆接头受力,钻杆接头材料进行了失效机理研究,并从钻杆使用,材料性能和表面处理等方面提出了预防失效的建议和措施。     

科学超深井钻探铝合金钻杆的腐蚀失效分析

针对铝合金钻杆在复杂的超深井钻井工程服役条件,分析了铝合金钻杆腐蚀行为的主要外在钻井工程因素,并进行了松辽盆地资源与环境深部钻探"松科二井"铝合金钻杆工程试样腐蚀程度的测试与分析。分析结果表明:钻杆结构、磨损与应力、钻井液介质、井内高温高压是其产生腐蚀的主要服役条件因素;铝杆体与钢接头连接处的腐蚀情况最为严重,铝杆体次之,加厚端部分耐蚀性最好;腐蚀产物的主要成分是Al_2O_3和Al(OH)_3相。     

高强度耐磨绳索钻杆的研发和使用

高强度、耐磨损钻杆是深孔钻探能否成功的关键因素之一。本文通过分析钻杆的几种主要失效形式,提出了具体的解决方案,经过实际应用效果明显。     

深部岩心钻探用高强度绳索取心钻杆的研制

本文详述了金刚石绳索取心钻探技术应用中存在的一些问题及成因.提出研制适合1200～2000m深加强型绳索取心钻杆,并介绍了在研制过程中的关键技术、结构参数和检验结果.     

地质钻探高强度铝合金钻杆研制及其应用

铝合金钻杆的设计制造技术属高新技术范畴,世界上只有俄罗斯、美国等少数发达国家能够批量生产。简要介绍了我国地质钻探用铝合金管材研制、铝合金钻杆制造关键技术及野外试验情况,并对今后铝合金钻杆的研发和应用方向提出了建议。项目工作成果对今后我国开发特深孔铝合金绳索取心钻杆和超深孔铝合金钻杆具有重要价值。安徽彭桥煤矿区的铝合金钻杆钻探试验最大孔深超过1000 m,应用效果良好,开辟了我国地质钻探铝合金钻杆在中深孔应用的先河。     

钻杆接头裂纹分析

某油田钻井公司在钻进中发现钻杆接头刺水,经对失效接头作理化实验分析,认为该钻杆接头在热处理工艺中回火不彻底,产生回火脆性。当出现二次淬火马氏体时,极易产生裂纹,无法阻抗裂纹的扩展,导致高压冲洗液从裂纹中刺水。     

深井钻杆接头耐磨防护技术研究综述与展望

在深井、特深井钻探过程中,井下钻具处于高温、高压、高腐蚀环境,钻杆与外部岩层以及套管发生激烈的碰撞和磨损,钻具耐磨防护是需重点关注的问题。目前在钻杆接头上敷焊耐磨带是深井钻具防护的主要方法,对减少钻具磨损、延长钻具寿命起着重要作用。本文综述了国内外耐磨带技术发展研究现状,阐述了耐磨带失效原因以及关键性能评价测试方法,分析目前耐磨带技术发展的关键为耐磨带防脱落、耐磨带修复技术和套管友好型耐磨带材料研究。最后对耐磨带技术在深井、特深井应用发展趋势进行展望。     

刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的合理参数研究

为充分发挥刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的优势,分析了刻槽钻杆螺旋槽宽度、深度、螺距的变化对排渣效果的影响情况。建立Φ50刻槽钻杆煤层钻孔三维模型,对不同参数的刻槽钻杆在钻孔内的排渣情况进行数值模拟。研究结果表明:螺旋槽宽度为12 mm,深度为1.1 mm,螺距为 76 mm ,排渣效果最优;通过突出煤层钻进工业性试验,钻进深度平均提高36.2%,钻进效率提高41.5%,且刻槽钻杆表面温差较小。     

川西甲基卡锂矿3000 m科学深钻施工技术

川西甲基卡锂矿3000 m科学深钻位于青藏高原中北部的松潘甘孜造山带,采用绳索取心钻进和绳索取心液动冲击回转钻进、硬岩地层金刚石钻头优选、加长型内涂层内管和改进型打捞器、环保型无固相聚合物冲洗液技术等关键技术,终孔孔深3211.21 m,创造了高原地区小口径固体矿产勘查孔深新纪录和当时全国同类型钻孔施工效率纪录。对甲基卡伟晶岩锂矿成矿模式、成矿机制的理论创新,具有重要的科学意义,也为高原地区深部钻探施工提供了借鉴。     

深部钻探绳索取心跨口径钻具的应用研究与拓展

在深部地质岩心钻探中,绳索取心是最常用的钻进工艺。由于绳索取心钻进环状间隙小,需要采取加大钻头的方式,解决泵压高、“激动”压力大造成孔壁失稳等问题。深孔施工在不下套管的情况下直接将钻头加大到上一级口径,可以解决环状间隙问题,还能多出一级备用口径。通过对绳索取心钻杆能力进行分析,研制了跨口径系列绳索取心钻具,并在实践应用中不断改进,为深部地质岩心钻探的钻孔结构设计和复杂地层钻进提供了保障,应用效果良好。为满足地热钻探的长孔段取心要求,提出了大口径绳索取心钻具的设计方案,进一步拓展了绳索取心工艺的使用范围。     

极地钻探用铝合金双壁钻杆结构强度的有限元分析及试验研究

为了实现钻穿冰盖、直接获取冰下基岩样品的科研目标,本文设计了一种极地钻探用铝合金双壁钻杆,使钻杆可以满足极地上覆积雪层、冰层、冰岩夹层和冰下基岩等不同地层的空气反循环、水力反循环、绳索取心钻进相配合等钻进需求。依据铝合金双壁钻杆在极限拉伸、极限拉扭组合工况下的受力情况,开展了双壁钻杆的有限元分析,并对双壁钻杆外管与钢接头连接试样进行了拉伸试验与扭转试验。双壁钻杆有限元分析结果表明：在极限拉伸和极限拉扭组合工况下铝合金双壁钻杆中产生的最大应力分别为183.8 MPa与161.9 MPa,均小于铝合金材料的屈服强度489.99 MPa。双壁钻杆外管与钢接头连接试样强度试验结果也表明：拉伸试样破坏时的极限可承载拉力为399.5 kN,远大于提升1000 m双壁钻杆所需的拉力（208.11 kN）;扭转试样破坏时的极限可承载扭矩为8264.7N·m,同样大于钻杆在正常钻进过程当中所承受的最大扭矩（1990.56 N·m）。上述结果表明,极地钻探用铝合金双壁钻杆设计方案可以满足极地钻探使用要求。     

不提钻换钻头钻进技术研究与应用

地质钻探施工时起下钻更换钻头,需要占用大量时间,且存在一定的安全隐患,大大影响钻探效率,采用不提钻换钻头钻进技术可以很好地解决这个问题。以S95绳索取心钻杆为使用平台,沿用BH-75钻具基本结构,并针对其存在问题,研制BH-95规格的不提钻换钻头钻具,同时根据BH-95规格钻具的具体结构完善BH-75钻具,提高了BH系列钻具的承压能力和钻具收敛（投送）稳定性,增设了自动除沙机构等。将该技术在江西省宜春市桃地1井（地热井）进行了现场应用,在孔深680.65~704.25 m进行了不提钻换钻头,钻具到位张开成功率100%,岩心采取率达到99.4%,岩心质量好,最大限度减少了起下钻次数,有效预防了起下钻引发的孔内事故。不提钻换钻头钻进技术为深孔地质勘探中钻进强研磨性、“打滑”、软硬频繁交替等地层,提供了及时优化钻头使用方案,降低能源消耗,有效地保护孔壁安全和减轻劳动强度。     

潜孔钻机接卸杆方式分析

潜孔钻机在钻孔过程中随着钻杆持续推进,需要频繁地进行接杆和卸杆作业,传统的接杆和卸杆步骤都是人工分别控制推进和回转手柄来完成上述过程的,操作过程复杂,劳动量大。随着PLC控制技术的发展,采取比例接卸杆的方式(即通过电气和液压技术的结合)理想地完成了上述过程。相比而言,采取比例接卸杆,自动化程度高,减少了操作人员的劳动强度,值得推广。     

新型风钻在凿岩过程中的应用

介绍了风钻在凿岩和钻探技术中的重要性和应用。     

各向异性岩石钻进用钻头和孔底装置的分析研究与探讨

钻探工程中会遇到各种岩石.按物理力学性质来说,岩石可分为均质(各向同性)和非均质(各向异性)的.多数情况下,在深孔钻进时,受地质条件的影响,岩石多是各向异性的.各向异性岩石的特点之一是,不同受力方向上的强度不同,因此钻孔容易弯曲,直接影响钻探效率和质量.俄罗斯科研人员对各向异性岩石中钻进时使用的钻头(如设计出了扇形块可移动钻头、定位导向钻头、椭圆形导向钻头、球状胎体铰接式钻头、水口宽度不同的钻头等)和孔底装置(如KCM孔底装置)进行了大量研究,取得了较好的效果,减少了钻孔弯曲,提高了钻进效率,值得我们参考.