扭力冲击器-螺杆复合钻进工艺应用实践

扭力冲击器可以将钻井液的动能转化成下部钻具的高频周向动能,从而消除粘滑振动,保护PDC钻头,提高施工效率。在广西百色及贵州毕节2口地热钻井施工过程中,受软硬夹层的影响,粘滑振动效应强烈,导致PDC钻头的复合片迅速崩碎,钻头提前报废。使用扭力冲击器-螺杆钻具复合钻进工艺,通过合理设计钻具组合和钻进参数,与单纯的螺杆钻进工艺相比,因粘滑振动得到有效控制,钻头复合片崩齿现象显著减少,使用寿命增加,平均机械钻速提高了1倍以上,整体提高了施工效率和经济效益,为软硬夹层等易发生粘滑效应的地层施工提供了新的解决方案。     

扭力冲击器在煤矿井下硬岩钻进中的应用研究

煤矿井下硬岩钻进面临钻进效率低、钻具和钻头消耗大的问题,扭力冲击器作为石油领域新出现的一种钻进工具,在硬岩钻进过程中对提高钻进效率和延长PDC钻头寿命方面有着突出的优势。通过调研扭力冲击器的工作原理,结合实际应用实例,总结出扭力冲击器的性能特点,并实施了煤矿井下现场应用试验,得出其用于煤矿井下硬岩钻进具备的优势;另一方面收集现有进口及国产扭力冲击器的的性能参数,与目前煤矿井下钻探装备的实际能力进行比较,找出其不能直接应用于煤矿井下硬岩钻进的原因,并提供解决问题的方法和建议。     

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。     

硬地层PDC钻头优快钻井配套技术研究进展

PDC钻头配合动力钻具、水力设备等辅助设备钻进能够有效提高硬地层破岩效果,降低硬地层钻井成本。在调研近年来国内外硬地层PDC钻头优快钻进配套技术研究成果的基础上,总结分析不同配套设备及配套技术的使用特点及局限性。针对我国现有配套设备和配套技术的发展现状,指出应加强对动力钻具、水力设备等使用寿命的研究,提高其性能、可靠性和使用寿命。同时,应加快对动力钻具+水力设备配合PDC钻头钻进作用机理的研究,实现机械-水力联合高效破岩钻进,提高硬地层钻井破岩效率。     

深井涡轮钻具复合钻进技术应用

准噶尔盆地深层二叠系岩石抗压强度高、地层硬,可钻性差。为提高深部硬地层钻井速度、加快准噶尔盆地勘探开发,近年来新疆油田开展了涡轮钻具提高深部硬地层钻井速度的技术应用。介绍了涡轮钻具配PDC钻头、孕镶钻头试验应用的两口井情况,就深井涡轮钻具复合钻进施工方案、技术措施等进行了分析。这对加快同类型地质条件其它区块深井硬地层钻井速度具有借鉴意义。     

元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术

四川元坝地区陆相下沙溪庙组—须家河组地层岩性复杂、可钻性差、研磨性强、地层压力高,使用牙轮钻头、PDC钻头等常规钻井技术钻速慢、周期长、效率低,引进扭力冲击器+PDC钻头、孕镶金刚石钻头+涡轮等进口提速工具费用昂贵,提速效果明显,但经济效益差。为降低钻井成本,结合地层地质特性,开展了个性化钻头及配套提速工具的研制及优选,形成了元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术,即自流井组珍珠冲段以上地层采用研制的KS1362ADGR型PDC钻头+国产大扭矩螺杆马达;珍珠冲及须家河组地层优选国产NR826M型孕镶金刚石钻头+高转速螺杆马达。通过3口井现场试验表明:同比2012—2013年完钻井指标,平均机械钻速提高64.7%;在井段长度增加8.7%的情况下,平均钻井周期缩短36.3%。该技术将对川东北、川西须家河组等高研磨性地层钻井具有指导作用。     

煤矿井下硬岩层高效成孔方法研究与应用

针对安徽淮南、河南义马等矿区在施工穿层钻孔钻硬岩时钻进效率低、钻头消耗量大等问题,通过优化钻头结构、引进超高压液动冲击器等方法,对弧角式钻头回转钻进、低压液动回转冲击钻进及超高压液动冲击回转钻进等3种钻进工艺进行了研究,分4类钻具组合共进行了7组工程试验。试验表明,对不同硬度级别的岩石,3种钻进工艺钻进效率差别较大,其中超高压液动冲击钻进和圆弧式钻头回转钻进是2种较为高效的途径。在坚固性系数f=15的岩层中钻进时,超高压液动冲击器钻进效率达到气动冲击器钻进效率的7倍左右。     

煤矿井下扭力冲击旋转扩孔钻进技术

根据煤矿井下顶板硬岩大直径定向钻孔扩孔钻进需要,提出扭力冲击旋转扩孔钻进技术。基于FLUENT有限元软件模拟分析结果,开展了扭力冲击器小排量化改造研究,进行了扭力冲击器工作性能测试,印证了节流压降、冲击扭矩、节流喷嘴直径以及工作排量等参数的相互关系,证明缩减节流喷嘴直径能够实现扭力冲击器小排量化改造。设计了扭力冲击旋转扩孔钻具组合,讨论了钻压、泵量以及转速等扩孔钻进参数的影响因素与计算方法,完善了扩孔钻进技术参数配套。开展了扭力冲击旋转扩孔钻进现场试验,试验结果表明,φ200 mm钻孔一次扩孔机械钻进效率达到10 m/h,为煤矿井下顶板硬岩大直径定向钻孔高效扩孔提供了技术基础。     

空气潜孔锤钻井工艺在煤层气井中的应用

本文主要介绍了空气潜孔锤在煤层气钻井中工作原理、钻具组合、主要技术参数的计算选择和钻进中的注意事项,并尝试采用三牙轮钻头进行冲击回转钻进第四系,提高整体钻进效率。     

煤矿井下硬岩定向钻进PDC钻头选型及试验分析

为了提高煤矿井下硬岩定向钻进的效率,在分析硬岩定向钻进PDC钻头的结构要求的基础上,选择了3种不同类型的PDC钻头进行煤矿井下硬岩定向钻进试验。试验结果表明,平底型PDC钻头不适用于定向钻进硬岩,而三翼抛物线型钻头和四翼平角型钻头在定向钻进硬岩时,表现出长寿命、高效率等特点,适合于定向钻进硬岩地层,大大提高了煤矿井下定向钻进硬岩地层的效率。     

地质钻探技术与装备21世纪新进展

21世纪初,我国地质钻探技术处于立轴钻机普遍使用、国产绳索取心钻杆只能满足1000 m以内孔深钻进要求、钻探器具相对落后、硬岩地层钻进效率低、复杂地层取心效果差的落后局面。近10多年来,在多个国家重大科学工程项目、国家科技支撑计划、"863"计划、地质大调查专项等科技项目支持下,通过产学研联合攻关,形成了硬岩深井科学钻探技术体系和2000 m以内地质岩心钻探技术体系,浅层取心(取样)钻探技术、新能源勘探开发钻探技术、地质灾害调查和防治钻探技术、定向钻探技术、基础工程施工钻掘技术等都取得了飞速的发展和进步。本文对21世纪我国地质钻探技术与装备、关键器具新进展进行了阐述,并对经济新常态下的发展方向进行了展望。     

煤矿井下钻孔钻进参数检测装置研究

针对目前煤矿井下瓦斯钻孔完孔程度和成孔率低的现状,以ZDY系列钻机为研究基础,通过理论分析,确定了钻进参数检测装置的设计方案、组成部分、分析软件开发和运行形式等;实验室试验得出该钻进参数检测装置的数据测试数值与给定数值误差小于1%,满足设计要求,现场工业性试验表明,钻进参数检测装置对钻孔施工过程能提供一定的帮助,提高钻孔成孔质量,为科学钻探提供了新的技术手段。     

13000m科学超深井钻探技术

对国内外科学钻探实践进行了简要回顾,对超万米科学钻探工程面临的技术难题进行了分类描述。在此基础上,考虑沉积岩和结晶岩2种地层条件,提出了13000 m科学超深井的钻探技术方案。     

回转钻孔钻进速度影响因素探讨

分析了回转钻孔的现状,对影响回转钻孔钻进速度的几个因素进行了分析,并对关键因素进行了着重探讨,指出了提高回转钻孔钻进速度的方法,对于矿企的设备选型和提高钻孔施工效率具有积极意义。     

控压钻井及其在高温地热勘探开发中的应用

控压钻井包括管理压力钻井、欠平衡钻井和空气钻井。控压钻井可以减少非钻进时间和事故、提高机械钻速、预防漏失、消除压差卡钻、保护低压产层以提高产能。地热井具有温度高、地层硬度高、裂隙发育、地层压力低伴随浅部地层压力变化大等特点。在地热勘探开发中应用控压钻井技术有利于提高钻进速度、预防漏失、提高产能。介绍了控压钻井及其关键技术,同时阐述控压钻井在地热勘探开发中的应用。     

湖泊环境科学钻探施工技术

针对内蒙古岱海的施工条件和湖底沉积物的类型,对湖泊环境科学钻探技术进行了讨论;从钻探取心角度,将岱海沉积物分为４种有代表性的地层;提出了每种地层中可能遇到的技术问题;对使用的取心钻具的效果进行了评价,并提出了合理化改进意见;总结了湖泊钻进工艺方法;给出了简易钻探平台的拼装方式和主要钻探设备的性能;探讨了湖泊钻探的发展前景和进一步工作计划。     

煤矿井下钻探装备和钻探施工技术发展与探索

我国井下钻探装备经历了机械立轴钻机、全液压钻机和智能化钻机3个发展阶段,提高了井下特定环境下钻探安全可控程度和施工效率,但仍面临软岩钻进难题。开滦矿区结合自身大水、高瓦斯等矿井地质特点和矿井发展定位,引进国内外先进钻探装备和技术,探索实践综合配套钻探技术方法。     

赣州科学钻探NLSD-1孔施工技术研究与实践

赣州科学钻探NLSD-1孔是大陆科学钻探选址预研究项目6个钻孔之一,该孔地层复杂,自然弯曲严重,采用高粘度、高密度泥浆绳索取心钻进,全孔轨迹实现人工受控,施工难度大。详细介绍了该孔施工技术及创新成果,对施工过程中的经验与教训进行了总结,并提出了对深部钻探施工技术的体会与认识。     

钻掘工程国内外发展水平与差距及建议（上）

简介钻掘工程领域国内外发展水平。重点概述在固体矿产岩心钻探、水井钻探、石油天然气钻探、大陆科学钻探、大洋钻探、极地钻探和外星钻探及掘进工程等方面的国内外发展状况与差距,并提出重点研究开发和引进建议。     

平煤十矿本煤层深孔施工装备及工艺研究应用

为解决本煤层打钻施工过程中,钻杆发热、瓦斯涌出形成喷孔、卡钻和成孔率低等问题,研发CMS1-1200/30 J新型煤矿用液压深孔钻车,其由主机液压系统、履带行走部、工作机构、机架、泵站和钻具等6部分组成,通过在钻孔设计、新型钻具和打钻工艺的研究试验表明,使用螺旋钻杆避免了钻杆壁与同一处煤粉长期摩擦而起热,减少了钻孔口产尘量,有效孔径大,完全实现由钻杆旋转的自排粉的功能,平均孔深83.5 m,提高了突出煤层中钻孔施工深度,成孔率在65%以上,提高煤层瓦斯释放和抽放效果,消除松软煤层瓦斯突出,实现安全生产。