大口径取心钻具成功用于“松科二井”

<正>[本刊讯]不久前,中国地质调查局勘探技术研究所自主研制的311mm大口径提钻取心钻具在"松科二井"施工过程中应用成功,减少了1700m的扩孔工作量。据介绍,为避免"小径取心、大径扩孔",勘探所创新性地提出了"同径取心、一径到底"的技术路线,"松科二井"三开设计钻孔直径311mm,为了减少扩孔工作量,勘探所研制了311mm大口径提钻取心钻具——KT298单动双管钻具,并于2014年5月     

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。     

松科二井四开工程首次实现单回次突破30 m

2016年4月15日,“松科二井”四开工程实现单回次(第244回次)进尺31．28m,获取φ124mm岩心31．28m,岩心采取率100%。
　　“松科二井”四开工程于3月30日开钻,设计完井深度5800m,井眼直径216mm。主要采用井底动力回转驱动中国地质调查局勘探技术研究所研制的KT194提钻取心钻具进行取心钻进,沿袭三开长钻程取心钻进工艺。开钻后通过单筒、双筒取心定型井眼轨迹后,采用三筒联装,螺杆加转盘复合回转的钻进方法。     

重探试验锤击数的杆径换算研究

目前,国内绝大多数规范规定重探试验应采用Φ42 mm钻杆,但从施工方便等因素的考虑,很多工程勘察单位趋向于采用Φ50 mm的钻杆进行重探试验。通过分析重探试验要点及其影响因素,基于重探试验锤击数修正系数表,推导出杆径换算系数为0.89,并以海南省某岛礁水运工程实例加以验证。结果表明,同一地貌单元,埋深12 m以浅的珊瑚碎屑层,采用Φ42 mm钻杆进行重探试验的击数与采用Φ50 mm钻杆进行重探试验的击数之比值为0.875,与推导结果基本一致。     

?71mm绳索取心铝合金钻杆的研制

介绍了国内外铝合金钻杆的研制现状,分析了绳索取心铝合金钻杆在地质钻探中的优势。对?71 mm×5.5mm绳索取心铝合金钻杆体与钢接头连接结构进行了详细设计。通过对试验钻杆进行静拉力、扭矩试验,得出了铝合金钻杆体与钢接头主要技术参数。     

147mm铝合金钻杆抗内外压强度试验研究

铝合金钻杆因具有质量轻、比强度高、抗腐蚀性好、低磁等优点,在深井与超深井钻探作业中备受关注。在深井与超深井钻进中,铝合金钻杆需要承受巨大的内外压力,因此有必要对钻杆所能承受的最大内外压力进行计算与试验,对自行研制的147 mm铝合金钻杆进行了静水内、外压试验与弹性力学理论计算校核,7075铝合金钻杆在内压69.51 MPa时持续加压20 min,没有发生泄漏现象;最大抗外压值为107.4 MPa。2024铝合金钻杆在内压48.65 MPa时持续加压20 min,没有发生泄漏现象;最大抗外压值为72.3 MPa。试验表明,铝合金钻杆抗内、外压性能良好,从而保证了铝合金钻杆在深井及超深井钻进时的可靠性。     

松科二井三开中期完工

2016年2月17日,“松科二井”三开超额完成年度钻探工作量,并完成测井、下套管、固井等完井作业,在井深4542.24m 中期完工。其中,311mm 口径深度4528.90m,Φ244.5mm套管下深4526.37m。     

SDC-1500车载钻机成功应用于集束潜孔锤反井施工

2013年8月22日,在内蒙古黄玉川煤矿,由中国地质科学院勘探探技术研究所(勘探所)研制的SDC-1500型车载深水井钻机成功应用于我国首个采用集束式气动潜孔锤反井施工工艺的矿山排水井施工。该井位于内蒙古黄玉川煤矿主井西30m左右的位置,钻井直径700mm,钻深340m,主要用于临时通风、排水和紧急情况下的快速救援通道。在钻进过程中,充分发挥全液压动力头钻机动力头可90度抬头上钻杆,上扣转速、扭矩可无级调节、反打钻     

“松科二井”用硬岩长寿命钻头的设计与应用

为提高"松科二井"在深井硬岩钻进中的寿命与效率,选用了高性能胎体材料、高强度焊接材料,并采用了合理的钻头结构与水路结构设计,研制的φ216/124mm金刚石取心钻头在"松科二井"取得了良好的效果,本文介绍了适用于深井硬岩的金刚石钻头的设计及应用效果。     

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。     

“松科二井”钻进突破三项世界纪录

<正>不久前,中国地质调查局勘探技术研究所实施的松辽盆地资源与环境深部钻探工程(以下简称"松科二井")攻克了5项技术难点、突破3项世界纪录、形成5项创新技术,目前正在推进五开钻井工作。据悉,"松科二井"攻克了5项技术难点,包括在沉积岩地层中实施取心钻探工程,攻克井壁稳定性和钻井液护壁技术难题;钻孔地温梯度3.8℃/100m～4.2℃/100m,预计完井地温将攻克高温钻井液难题,创我国高温钻井新纪录;短时间内自主研制具应     

川西气田超深大斜度定向井侧钻钻井技术

川西气田超深井PZ6-4D井由于直导眼井转大斜度钻井和井下复杂两次进行侧钻作业,根据已钻井眼井身结构和侧钻点地层岩性优选了侧钻方式,设计了技术方案和施工措施,采用"Φ236mm斜向器+Φ245mm复合铣锥"在井深4210m对Φ273.1mm套管和"Φ241.3mm混合钻头+Φ185mm1.75°单弯螺杆"在井深4310m对Φ241.3mm裸眼井段成功实施侧钻作业,并配合多层多增式井眼轨道优化设计技术和超深大斜度定向井定向钻井提速技术,综合形成了川西气田超深大斜度定向井侧钻钻井技术,该技术的成功应用可以有效指导今后川西气田钻井作业。     

中国地质科学院勘探技术研究所喜获两项铝合金钻杆实用新型专利

本刊讯近日,经国家知识产权局审查、授权,中国地质科学院勘探技术研究所承担的国土资源大调查地质调查项目"地质岩心钻探铝合金钻杆研究"喜获两项铝合金钻杆实用新型专利。     

冷组装铝合金钻杆螺纹副力学性能测试及失效分析

与传统的钢制钻杆相比,铝合金钻杆具有密度小、比强度高、无磁等优点,因此在深井与超深井钻井作业中具有较大优势。在实际使用中,铝合金钻杆两端需要通过钢接头之间的螺纹来实现拧卸钻杆,而铝合金杆体与钢接头还需要过盈装配以实现紧固连接。以液氮为冷源,对50 mm的7075铝合金钻杆管体与钢接头进行了"冷组装"过盈装配,铝合金管体与钢接头之间的过盈量分别为0.10、0.15、0.20 mm。对组装后两端带钢接头的铝合金钻杆分别进行了拉伸和扭转试验,评价了铝合金管体与钢接头连接的可靠性,对断裂试样的断口进行了宏观与微观分析,阐述了其断裂机理。结果表明,采用"冷组装"方式可以实现铝合金管体与钢接头的过盈装配,其中过盈量为0.15 mm时,带钢接头的铝合金钻杆综合性能较优,可以承受较大的抗拉强度极限和抗扭极限,其断裂方式为脆性断裂。     

组装工艺对铝合金钻杆性能的影响及自动化组装装置研制

为了满足日益增长的深部钻探对钻杆的性能要求,需要研制可以适应极端工况的轻质高强度钻杆。铝合金钻杆具有密度小、比强度高、耐腐蚀性强等优点,但耐磨性和螺纹强度不足。在实际使用过程中,铝合金钻杆需配合钢接头一起使用,主要由钢接头承受拧卸力。目前国内外的铝合金钻杆组装技术主要有预扭矩法、热组装技术和冷组装技术。热组装技术在实际应用中表现出更适合深孔钻井铝合金钻杆的特性,但组装过程中的高温会降低铝合金杆体螺纹部位的强度。本文对铝合金钻杆杆体与钢接头热组装过程中的实际温度进行了测量试验,试验结果表明外冷却可以避免铝合金钻杆杆体螺纹部位较长时间处于较高温度,而内冷却可以使螺纹部位的最高温度降低25℃左右。对螺纹连接部位做轴向拉伸有限元分析,通过公式拟合得出螺纹根部最大应力与轴向拉力之间的关系,公式计算表明热组装过程中存在的高温会使铝合金钻杆最大轴向拉力下降约65 kN。由试验与模拟结果可见内外冷却机构对于热组装装置的重要性,作者结合前期工作,介绍一套全尺寸铝合金钻杆杆体和钢接头自动化过盈热组装装置的研制。     

浮力下管技术在天津东丽CGSD-01地热调查井中的应用

CGSD-01井是中国地质调查局部署在天津市东丽区的一口4000 m深的地热调查井,对天津东丽湖地区深层地热资源评价具有重要意义,对成井质量要求较高。中国地质科学院勘探技术研究所结合"4000 m地质岩心钻探成套技术装备"项目成果XD-40型钻机试验,在钻机钩载能力较小的情况下,创新性地采用浮力下管技术完成了该井一开直径339.7 mm深度达1467 m的套管下入作业,为后续施工打下了良好的基础。本文介绍了浮力下管技术的理论分析和实际应用。     

铝合金钻杆与钢接头可靠连接过盈量的计算及组装工艺

铝合金钻杆具有密度小、比强度高、耐腐蚀性强等优点,但其耐磨性较低。实际使用时,将铝合金钻杆杆体与钢接头组装在一起形成钻杆柱,由钢接头来承受拧卸操作。由于铝合金与钢在弹性模量、热膨胀系数、屈服强度等方面的差异,经常出现连接不可靠的情况。针对147 mm×13 mm的内加厚铝合金钻杆进行过盈量的理论计算,得出满足传递载荷及材料不产生塑性变形的过盈量范围是0.712～1.009 mm。同时对钻杆杆体及钢接头的组装工艺进行介绍。     

可退式事故处理工具成功应用于深孔

山东招金集团勘察有限公司在招远张家庄矿区施工一口深部勘查钻孔,设计孔深2740m,在孔深2295m处地层破碎,钻进时漏失,停钻涌水,在孔深2398m时因修理水泵时间过长,钻具未提离破碎孔段,致使涌入孔内的岩粉及坍塌的碎块造成埋钻事故。在强力起拔无效的情况下进行反转倒开孔内钻杆,由于采用 XY-8深孔立轴钻机,难以确定是否反开,结果使孔内多处钻杆倒扣,之后采用传统反丝公锥打捞,每次打捞数量较少,处理进程缓慢。在接近900m孔深时采用中国地质科学院勘探技术研究所(勘探所)研制的可退式倒扣打捞工具,经地表多次演练试用后,先下入孔内少量Φ50外平反丝钻杆进入N规格的钻杆内壁进行打捞,第一次打捞上来6根钻杆,第二次24根,第三次37根,第四次83根,第五次88根。在第三次打捞上来的37根钻杆中有10处已经脱开。     

针对防冲卸压的自动钻机优化与应用

针对赵楼矿防冲卸压孔施工要求,进行了ZYWL-4000Y自动钻机的适应性优化研究。在保持主要结构不变的前提下,设计了可装载35根钻杆的钻杆扩容箱。根据50 m遥控要求,基于可扩展中继器开发了无线视频监控系统。通过环隙比计算和实验室试验,选取了Φ153 mm PDC复合片钻头和Φ89 mm铣槽螺旋钻杆的组合,实现了浅钻孔无介质排渣。现场应用表明,优化后的自动钻机能够较好地满足施工防冲卸压孔的现场需求。     

Φ215.9mm四牙轮取心钻头设计与应用

针对硬岩及复杂地层取心钻进效率低、钻头寿命短的问题,依托“深海钻探技术与工程支撑”项目研制了Φ215.9 mm四牙轮取心钻头。通过合理布置牙轮角度与分布、优化取心结构,有效提高岩心采取率,保证钻头在硬岩中的钻进速度与可靠性。在之前进行了陆地试验和海洋试验并不断优化改进的基础上,本次在内蒙古自治区呼和浩特市清水河县首次进行了实验性的地热勘探取心施工,全段地层均为高研磨性、高硬度花岗岩,取心困难。采用Φ215.9 mm牙轮取心钻头配合常规的取心钻具,钻进效率达1.2 m/h,岩心采取率为70%~90%,取得了较好的应用效果,为海洋钻探硬岩取心提供了技术保障。