渤海I27H井406.4mm大尺寸井眼对扣打捞技术

钻具落井是石油行业典型的井下事故,一般需要耗费较多的时间和人力、物力来处理,直接影响着油井的命运。通过细致的钻具探伤、检查,保证入井钻具状态良好是预防事故发生的主要手段。但是由于一些客观因素的影响,钻具落井事故仍时有发生。渤海油田某井表层406.4 mm井眼钻井过程中发生的底部钻具脱扣落井便是此类事故的典型。在对该井基本情况和事故发生的经过做了简单介绍的基础上,对中浅层大尺寸井眼钻具落井的打捞难点做了说明,给出了可行的打捞方案,最终成功打捞出了落井钻具。     

高温硬岩空气潜孔锤钻头设计

干热岩试验性开发井钻井施工,在高温硬岩的地层条件下,如何实现高效钻进仍存在很多技术难点。空气潜孔锤钻进技术是解决硬岩地层钻进的有效方法之一,潜孔锤钻头是空气潜孔锤钻进的关键器具。根据青海共和干热岩GH-01井空气潜孔锤钻进技术应用情况,分析探讨了空气潜孔锤钻头断齿、掉齿、磨损严重、使用寿命短等问题,从钻头结构设计、钻头材料选取、钻头冷压固齿工艺等几个方面对空气潜孔锤钻头进行了优化。固齿优化过程中采用有限元分析方法,对钻头冷压固齿过盈量进行仿真分析计算,根据分析计算结果确定最优固齿过盈量。通过对潜孔锤钻头结构、材料、加工等优化,为适用于高温硬岩的空气潜孔锤钻头研制提供了借鉴。为提高空气潜孔锤钻进综合效率,为干热岩钻探开发提供了技术支持和技术储备。     

基于LS-DYNA的大容腔潜孔锤钻头结构研究

提出通过大容腔结构改善潜孔锤钻头与冲锤质量比来提高液动潜孔锤钻进效率的方法,并应用LS-DYNA显示动力学分析手段,对常规潜孔锤钻头和新型大容腔结构潜孔锤钻头的碎岩效果及应力状态进行仿真分析,结果表明:采用大容腔结构减小潜孔锤钻头的质量,调整钻头与冲锤质量比,可明显提升碎岩效果;冲锤与钻头质量比由0.79变化到0.91,岩石碰撞过程中吸收的最大冲击能变化牢以及碰撞结束后的最终吸能变化率分别为41.13%和67.17%;两种大容腔潜孔锤钻头的受力均满足长期作业的疲劳强度要求,数值模拟计算结果表明,该钻头结构在施工中具备可行性。     

空气潜孔锤反循环钻头试验研究

介绍了空气潜孔锤反循环钻进技术,针对反循环钻具中的钻头做了系统研究。空气潜孔锤反循环钻进技术是集欠平衡钻进、冲击回转钻进、潜孔锤反循环钻进三种钻进技术于一身的先进的钻进工艺,在矿产开采方面已经成功应用。首次将引射原理应用到钻头结构设计上,根据引射角度不同设计出两种不同类型的反循环钻头,并运用FLUENT流体工程仿真软件对设计的钻头分别进行数值模拟,以获得最优反循环钻头结构。对加工出的引射装置进行试验研究,试验数据与仿真结果比较,二者基本吻合,验证了仿真技术的可靠性。最后确定了适合空气潜孔锤反循环钻井使用的最佳反循环钻头结构,为其进一步应用开拓了广泛的空间。     

自制PDC钻头打捞工具在现场的应用

在油气井钻井作业的接、卸钻头操作中,有多起因违反操作规程接卸钻头造成钻头落井,或落在井口装置上,或落到井底的案例。针对PDC钻头落在井口装置上的情况,介绍一种PDC钻头的打捞工具和打捞方法。该方法要求在视线范围内可以观察到的PDC钻头的的状态,且公扣朝上。该方法制作的打捞工具材料可就地取材,加工简单,打捞工艺简单又便于操作,成功打捞的概率非常大,对PDC钻头的打捞有效实用。     

潜孔锤扩大影响进入广阔的市场

本文介绍了Numa公司的潜孔锤和潜孔锤钻头进入非开挖定向钻进市场，由于其技术的特色，在坚硬岩石中的定向钻进中拥有广阔的市场前景。     

气动潜孔锤球齿碎岩机理研究

气动潜孔锤钻进技术作为一种高效钻进手段已普遍应用于各种工程孔钻进,为进一步促进该项技术的发展,深入研究潜孔锤球齿碎岩机理,是十分必要的。球齿碎岩过程是一个动态、非线性破坏过程,常规实验手段不能反映岩石内部应力变化和破坏过程。利用软件ANSYS／LS—DYNA对球齿冲击碎岩过程进行模拟仿真,并总结球齿碎岩机理,为设计潜孔锤钻头,优化钻进参数提供理论基础。由此机理指导设计的贯通式潜孔锤钻头在生产试验中取得良好的钻进效果。     

潜孔锤回转机构研究

将传统的潜孔锤与凿岩机相结合,研究了潜孔锤孔底回转机构,介绍了一种新型的潜孔锤。借鉴凿岩机的转钎机构,利用活塞的回程能量带动钻头旋转。经过研究表明,这种新型的潜孔锤,不用钻机,只用空压机带动潜孔锤,可以实现冲击与回转,为我国大口径帷幕工程、水利水电工程及非开挖工程等效率的提高提供了新的工艺方法。     

FGQ-600型潜孔锤钻头冲击应力作用下强度可靠性分析

潜孔锤反循环跟管钻头是破碎岩石的主要工具,同时是实现反循环钻进的重要部件之一,广泛应用于地质灾害防治工程中。钻头在钻进过程中承受交变的冲击载荷,易产生应力集中和疲劳破坏。活塞碰撞钻头后产生的应力波传播至钻头与岩石接触面后发生反射引起应力波叠加,使得钻头受力增加。为保证跟管钻头的正常工作,本文利用ABAQUS对不同冲击载荷下FGQ-600型大直径潜孔锤跟管钻头进行模拟及强度分析。结果表明：（1）钻头应力随冲击功增大而增加;（2）在潜孔锤2500 J的冲击功下,钻头体最大等效应力为808.9 MPa,小于材料屈服强度,满足强度要求;（3）起下钻时销轴应力随直径增大而减小,40 mm时销轴最大应力为383.66 MPa,低于材料屈服强度785 MPa,满足强度要求;（4）当销轴直径为16 mm时,销轴发生塑性变形,建议销轴直径≮20 mm。     

网格对潜孔锤钻头球齿冲击过程数值模拟的影响

潜孔锤钻头冲击钻进的过程是一个高度非线性、大变形、破坏的过程。对这一复杂过程的研究，目前主要是利用实验方法。应用非线性显式三维有限元求解程序LS—DYNA3D，采用与岩石性质较接近的混凝土模型，对潜孔锤钻头硬质合金球齿冲击混凝土板的过程进行了仿真计算，讨论了不同网格尺寸对冲击力、冲击速度及破碎坑深度的影响等。     

小秦岭复杂地层潜孔锤反循环钻探技术试验研究

贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进技术具有效率高、钻孔质量好、钻探成本低等特点,尤其对复杂地层有较强的适应性。在反循环钻头及钻具进行优化组合的基础上,结合小秦岭金矿田程村矿区钻探项目开展野外生产试验。试验结果表明：潜孔锤反循环钻进系统对复杂地层条件适应性强,解决了该矿区的系列钻探技术难题。试验深化了对贯通式潜孔锤反循环钻探机理和反循环钻头结构的创新研究,对贯通式潜孔锤及配套钻具的进一步合理优化,实现高效率、低成本、短工期和良好的地质利用效果提供了技术支撑。     

松山导流洞进口右侧冲沟堆渣的加固

松山导流洞进口右侧冲沟处大量堆渣存在遇暴雨发生泥石流 ,造成导流洞堵塞的事故隐患 ,采用拉剪桩钢筋混凝土挡墙加钢筋笼 ,并辅以削坡减载联合加固治理。介绍了钻进过程中采用气动潜孔锤冲击振动下套管和向上反打起拔套管的方法 ,该方法还可用于处理卡钻、埋钻事故 ,拓宽了潜孔锤的使用范围     

盘1-斜181井事故处理特殊工艺技术

介绍了键槽卡钻后发生钻具事故,利用顺鱼侧钻解卡技术进行处理及落井电线进行逆向打捞两种特殊的事故处理工艺技术,通过在盘1-斜181井的成功应用,给出了这两种事故处理特殊工艺技术的使用要求和注意事项.     

跟管钻进用潜孔锤扩孔钻头

除常规钻直孔用的钻具外，日本利根公司又研制了跟管钻进用气动潜孔锤扩孔钻头。·潜孔锤扩孔钻头（见下表）虽然用气动潜孔锤钻进硬岩层的效率最高，但由于强力冲击影响围岩，在覆盖层或裂隙性发育的不稳     

打捞工艺在井下卡钻事故处理中的应用

针对复杂情况下卡钻事故的处理,逐步采用了强力起拔工艺、套铣打捞工艺以及磨铣松扣工艺处理卡钻事故。并利用扩孔钻头+母锥打捞处理卡钻事故过程中打捞钻杆发生的二次断裂事故,在将断裂的打捞钻杆套出后,利用磨铣钻头成功磨铣松扣被卡定向钻杆,回收大部分被卡定向钻杆以及断裂的打捞钻杆。保证了该孔的有效性,并为后续分支孔及钻孔的施工提供了必要条件。     

空隙率对潜孔锤凿岩瞬态冲击过程的影响

潜孔锤的钻进过程是一个高度非线性、大变形、破碎岩石的过程,利用非线性有限元程序ANSYS/LS-DY-NA研究了在凿岩过程中,球齿凿入不同空隙率(塑性体积应变)岩石的冲击力特性。结果表明,岩石空隙率对钻头球齿与岩石之间的凿入冲击力幅值有很大影响,随着空隙率的增大,球齿凿入的冲击力显著减小,而对活塞与钻头间冲击力幅值影响甚微。通过ANSYS/LS-DYNA瞬态冲击数值模拟,形象地再现了潜孔锤钻凿系统冲击岩石发生侵入破坏的物理过程,为冲击碎岩瞬态研究提供了一个有效的分析方法。     

大直径集束潜孔锤正循环快速扩孔钻进技术试验

空气潜孔锤钻进是基岩尤其是坚硬岩石地区施工首选的一种高效钻进技术。但目前国内直径大于660 mm的空气潜孔锤一次性扩孔钻进的不多,特别是660 mm的集束潜孔锤正循环一次性扩孔排渣钻进更是屈指可数。在金能2号瓦斯抽放立井的钻进试验证明,660 mm集束潜孔锤扩孔能够实现正循环一次性扩孔排渣钻进,并具有扩孔速度快、钻进效率高、施工周期短、适应性强等优点。在较坚硬的岩石地层平均钻进速度6.36 m/h,最高钻进速度9 m/h,比正循环牙轮钻头钻进速度高10倍。对矿井发生灾害事故时,可在最短时间内进行被困人员施救提供了行之有效的方法,同时,也可解决缺水地区或严重漏失地层钻进技术难题。     

改进中的钻头打捞工具

在野外地质钻探施工过程中,因机械设备故障或人为因素造成孔内事故的情况经常发生,尤以钻头脱落事故较难处理.依据多年在基层实际工作中的不断探索,在打捞钻头事故的处理方面积累了较为丰富的打捞技术与经验,对比分析了原有工具的优缺点,结合实际情况探索出改进后的钻头打捞工具,使其成为快捷、实用、安全可靠的事故处理工具,适用范围较广.     

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。     

大直径潜孔锤冲击能量传递模拟试验研究

通过大量的试验研究发现，影响大直径潜孔锤冲击能量传递的因素可归纳为：冲锤与钻头体质量比；冲锤与钻头体直径比；钻压大小等，这一规律的发现使潜孔锤与钻头达到了合理的级配，提高了能量利用率，从而提高了潜孔锤使用效果。