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。     

液动潜孔锤用于干热岩钻进的优化与试验

我国目前能源结构对化石燃料依赖度过高,在全球能源转型的大环境下,作为一种新型清洁能源,干热岩具有储量巨大、资源丰富、分布广泛等优势。针对干热岩勘探开发中高温硬岩钻进的技术难点,对YZX178型液动潜孔锤进行了结构优化,并在某干热岩井中进行了试验应用。试验结果证实了YZX178型液动潜孔锤用于干热岩等坚硬地层进行冲击回转钻进的可行性和高效性,获得了与螺杆钻具接近的机械钻速,且具有节能环保、安全性高、维护方便、节约成本、高温适应性强等优势,但仍需进一步解决其工作寿命与牙轮钻头相匹配的问题。     

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。     

潜孔锤在硬岩钻进中的应用

通过现场试验,得出了适用于井下破碎坚硬岩石钻进的潜孔锤风压、转速等性能参数,提高了钻进效率。实践证明,空气潜孔锤是提高破碎坚硬岩石钻进效率的有效途径。     

空气潜孔锤冲击钻头打捞技术

空气潜孔锤冲击钻头落井是钻井工程中非典型井下事故,一般需要耗费较多时间来处理,如方式不当有可能造成井眼报废。西村煤田勘探的ZK-1902抽水井二开钻井过程中发生了冲击钻头断裂落井事故,在对该井基本情况和事故发生经过介绍的基础上,对潜孔锤钻头打捞难点做了说明,并详细介绍了打捞思路和过程,最终使用金刚石套取成功打捞出落井钻头。     

用集束潜孔锤做硬岩连续墙开槽机

介绍了英格素兰公司的集束式潜孔锤的特点及性能，用集束潜孔锤施工３种不同结构连续墙的程序，着重介绍了钢板连续墙施工工序。     

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。     

空气潜孔锤在大口径水文水井钻探中的应用

阐述了空气(泡沫)潜孔锤钻进工艺的特点,论证了其在干旱缺水及漏失层地区施工比传统水钻的优越性,介绍了施工过程工艺和操作中应注意的几个问题.     

贯通式气动潜孔锤钻头反循环结构的计算机辅助设计

简要介绍了流体力学计算软件Fluent，详细阐述了运用Fluent软件分析取心钻头内外流场的原理和步骤，通过仿真分析GQ-89冲击器取心钻头周围的流场，优化设计了钻头的反循环结构参数，取得满意效果。     

空气潜孔锤钻进技术在沉积岩地热深井中的应用

目前采用空气潜孔锤钻进技术的沉积岩地热钻井深度多在1000 m左右,地层深度越大,空气潜孔锤钻进的难度也会随之增大。在辽宁康平某地热井应用空气潜孔锤技术钻进,实现了沉积岩地热井深度的突破,钻井深度达到2250 m。全井采用空气钻进技术施工,通过选择合适的工作风压和风量,以期促进对该技术在沉积岩地热深井中的推广应用。     

北美地热井高温硬岩钻井技术

近年来,在全球能源转型的大背景下,高温地热发电得到世界各国极大的重视,前景广阔。要实现对高温地热能源的开采,采用的钻井技术是关键。北美从20世纪50年代开始,对地热能源商业化开采、并用以发电的技术进行了持续性的研究和试验。在高温硬岩地热钻井技术上形成了完整的体系,比如高温地热井设计与井筒完整性技术,高温、超高温坚硬岩石钻头设计与生产技术,高温井底动力钻具,高温井下测量工具,高温泥浆与堵漏技术,高温水泥浆体系以及高温井控技术等。本文结合作者在国内地热井钻完井及北美地热井的工作经验,概要介绍北美的地热钻井技术现状、地热钻井技术难点以及与之相关的关键技术。     

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。     

空气潜孔锤孔底局部反循环封堵工具研究与应用

空气潜孔锤钻进工艺钻进效率是常规钻井工艺的10~20倍,对提高矿产资源勘探开发效率,促进贵州省经济发展具有重大意义.西南(贵州)喀斯特地区是全球最大的喀斯特连片分布区,碳酸盐岩地层分布广泛,溶洞及溶隙、裂隙发育,在使用空气潜孔锤钻进工艺钻进时,容易发生漏风现象,导致返渣困难,甚至发生卡钻、埋钻事故.双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺可以有效解决喀斯特地区空气潜孔锤钻进工艺使用困难的问题,但该工艺使用的封堵工具极易磨损,限制了该工艺在深井钻探中的使用.本项目主要以双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环封堵工具为对象,通过调整封堵工具结构,增加封堵环旋转性能等手段,对封堵环进行改良和优化设计,增加封堵工具的使用寿命,实现双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺在深井钻探中的应用.     

提高钎头在坚硬强磨蚀性矿岩凿岩中使用寿命的探讨与实践

矿岩性质是凿岩效率和成本的关键制约因素,延长钎头寿命是提高凿岩效率、降低成本的有效措施。针对钎头在坚硬强磨蚀性矿岩凿岩中使用寿命普遍较低的问题,提出了提高钎头在坚硬强磨蚀性矿岩凿岩中使用寿命的途径和方法:一是改进钎头体型设计,优化结构参数,提高合金有效利用率;二是采用科学正确的钎头修磨方法。     

空气潜孔锤钻进技术在舜皇山基岩地热深井的应用

空气潜孔锤钻进技术不仅可以提高钻探效率,而且不损害地热储层,因此在地热井中的应用十分广泛,但是仍受到钻探深度和出水量的限制。在湖南永州舜皇山基岩地热深井钻探过程中,常规牙轮钻进与泥浆钻进工艺存在钻进效率低、堵塞储层、影响出水量的可能。应用空气潜孔锤钻进技术实现了钻探深度的突破,钻探深度达到1820 m,实际出水量400 m3/d,出水温度43 ℃,符合设计指标。本文总结了相应的钻进工艺措施,以期促进对该技术在地热深井中的推广应用。     

磨料射流联合机械齿提高硬岩钻进效率研究

针对煤矿中穿硬质岩层钻孔预抽瓦斯时钻进困难这一问题,在理论分析孔底“凸台”的形成是导致传统旋转钻头钻进困难主要原因基础上,提出了磨料射流联合机械齿钻进硬岩新方法,即利用磨料射流强大的冲蚀能力,预先消除“凸台”,形成先导孔,进而改变传统旋转钻头钻岩机理,达到提高硬岩钻进效率目的。利用断裂力学理论与能量守恒原理揭示了磨料射流联合机械齿提高硬岩钻进效率机理。设计发明了一种破碎硬岩钻头,总成了一套联合钻进硬岩实验系统,并完成了一系列新技术与现有技术的对比实验研究。结果表明,相同条件下,钻头钻进效率较现有技术条件提高63%,承受轴向力与扭矩分别下降约15%和20%,钻头磨损明显减轻。     

干热岩资源高效钻采技术理论探讨

水力压裂开采干热岩是目前干热岩资源开发普遍优选的方法,本文在阐述其应用现状及特点的基础上,分析了水力压裂技术应用于干热岩资源开发存在的技术问题及诸多不确定因素。提出了注入井水平对接与压裂组合开采方案以及注采井水平对接开采方案,分析了两种方案涉及的技术可行性。     

XYZ系列岩石钻头钻削力试验研究

根据大量实验室钻削实验的测试结果,分析了岩石硬度系数、钻头直径、切削用量以及钻头几何角度对钻削力的影响,建立了粘削力的经验公式,给出了各修正系数的参考值。工业生产测试结果表明：XYZ系列岩石钻头与国内同类型产品相比具有钻削力降低、磨损小、不崩刃等优点,钻削扭矩和轴向阻力平均降低16％和6％左右。