冰层取心回转钻进模拟实验台的设计与测试

极地钻探实践表明,冰盖底部冰岩交界附近地质情况异常复杂,不但可能存在暖冰、基底融水,甚至还存在厚度不等的冰岩夹层,取心钻探异常困难,而优选钻头类型、确定合理的钻进参数是保证其安全、快速钻进的重要因素。本文设计了一套能够模拟冰层回转钻进的实验台,其技术参数为:钻压、转速分别可在0~10 k N、0~300 r/min范围内调节,最大扭矩约100 N·m。该实验台能够测量钻头切削具温度、钻孔深度及钻进速度等参数,为深入研究钻头类型及结构参数、钻进参数对扭矩、钻速和切削温度的影响规律提供了手段。采用PDC复合片钻头进行了冰钻实验,结果表明,实验台能够准确调节钻压和转速,可满足实验要求。     

钻井液类型对南极冰层取心钻进工作的影响

钻井液的类型与性能对于提高极地冰层取心钻进的效率与保证钻孔稳定性具有重要的影响。在分析铠装电动机械钻具工作原理与钻井液循环方式的基础上,较为详细地分析了升降钻具的速度与钻井液粘度与密度之间的关系;分析了现有钻井液类型和所存在的问题;以二元脂肪酸二醇酯、低分子量饱和脂肪酸酯与甲基硅油的试验测试数据为基础,确定了可用于极地冰层取心钻进的钻井液类型及其性能要求。     

极地冰下基岩取心钻探仿生金刚石钻头实验研究

铠装电缆式电动机械取心钻进技术具有质量轻、消耗功率小、钻进效率高等优点,是南极冰下基岩钻进最具潜力的钻探技术之一。受铠装电缆式电动机械钻具反扭装置、循环系统和动力系统的限制,所用钻头需要在小流量、低钻压、小扭矩的工况下正常工作,常规金刚石钻头难以满足要求。仿生金刚石钻头借鉴生物非光滑表面减阻、防粘、耐磨的特性,对底唇面进行了非光滑设计,钻进速度和寿命较常规钻头大幅度提高。选择了3种不同结构形式的仿生金刚石钻头,对其小工况条件下的工作性能进行了实验测试。结果表明,仿生金刚石钻头能够满足钻进要求,其中斜水口仿生金刚石钻头在3000 N钻压下能够达到1.69 m/h的钻速,38 N· m扭矩,基本符合要求,为优选极地冰下基岩取心钻进钻头提供重要依据。     

水利水电工程钻探绳索取心钻进中压水试验研究

在水利水电钻探中要充分发挥绳索取心钻进的优势,压水试验和绳索取心的有机结合是必须解决的重要问题,分析对比了全孔钻进双栓塞压水试验方案和不提大钻压水试验方案的优缺点,得出不提大钻压水试验方案能够很好的解决绳索取心应用到水利水电钻探中的适应性问题。     

南极冰层取心钻探钻井液对雪层影响的模拟研究

深冰层取心钻探是极地科学考察的重要组成部分。在极地勘探取样过程中做到在获得高质量冰岩心样品的同时,将钻井液对极地环境的污染降低到最低程度,对保护极地原生环境具有重要意义。依据南极科学钻探的地层条件,应用Visual Modflow建立了污染物在雪层中的运移模型,在污染物浓度保持恒定时,对钻孔内污染物进行了数值模拟,预测了10年后污染物在雪中污染羽扩散范围。在此基础上,对比分析了不同弥散系数时,雪对污染物弥散的能力。极地科学钻探使用的钻井液粘度通常是水的10倍,随着污染物粘度的增大,其扩散的距离也将相应减少。研究结果为深入开展极地冰层取心钻探钻井液对极地环境影响评价研究奠定了重要的理论与技术基础。     

南极冰层钻进铠装钻具升降运动特性分析与试验

极地冰层取心钻具的升降运动特性对提高钻进效率、减少孔内事故具有重要影响。在总结极地冰钻特点的基础上,分析了钻孔直径、钻具质量和钻井液的流变特性对钻具在升降过程中的影响,钻具在钻孔过程中运动的两阶段特性、滞流层的存在与影响因素,确定了因钻具的运动所引起的流体扰动量与扰动范围。研制了用于测试铠装电缆悬挂式钻具升降测试试验台和测试的方法,通过对3个不同直径与3个不同质量的钻具在其下落过程的实际测试,得出了钻具下落速度与直径呈二次方关系,与钻具的质量成线性关系的结论。     

绳索取心钻进在花岗石钻探中的应用效果

本文对S59绳索取心钻在花岗石坚硬岩层钻进中的使用效果作了初步总结。作者在分析花岗石绳钻工艺时提出了两个关键问题,即钻进时地层的打滑和钻杆结垢,并且提出了解决的办法。     

南极冰钻钻井液应用性试验研究

钻井液的性质及性能参数对于南极科学钻探有着重要的影响。钻井液除了必须要具备合适的粘度和密度,以满足冷却钻头、平衡孔壁压力、携带冰屑、清洁孔底的要求外,钻井液的性质如导电性、导热性及其腐蚀性对于保证钻具的正常工作、输送孔内信息也有着重要的影响。根据目前已经在南极使用的钻井液类型,分别对6种介质(国产硅油-3cst、KF96硅油-2cst、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸戊酯、丙酸丙酯)在不同温度下的电导率、导热系数和对密封件的腐蚀性进行了试验测试,选出了适合南极应用的钻井液类型及在钻具中使用的密封件材质,可供极地钻探选择钻井液类型及钻具设计提供重要的参考。     

煤矿井下取心钻进技术与装备研究现状及发展趋势

为了测定煤层瓦斯含量、查明煤层顶底板含水层分布和富水性以及工作面地质异常体赋存情况,均需要通过钻探取心获得符合相关规定的煤心、煤样及岩心。文章根据煤矿井下取心钻孔施工工艺及装备的发展情况,结合密闭取心技术、绳索取心技术及水力反循环连续取心技术,介绍了煤矿井下获取煤层、岩层相关地质信息的主要技术方法,概述了各自的技术原理、相关配套装备、应用情况,结合上述3种煤矿井下取心钻进技术在各个矿区的应用情况,总结了上述3种取心技术在煤矿井下应用的技术难点。最后指出煤矿井下取心钻进技术的研究前景及发展趋势,并为加速煤矿井下取心技术的发展提出了相关建议,为煤矿井下取心钻进技术的发展提供参考。     

S95绳索取心钻进技术应用及工艺

通过在山东莱西地区2个石油勘探孔工程实例系统地介绍了S95绳索取心钻具在深孔中的应用,并对相关工艺进行了研究总结.     

脂肪酸酯分子结构对酯基钻井液性能的影响

脂肪酸酯的分子结构对酯基钻井液的性能具有重要的影响。在分析脂肪酸酯分子中酯基基团数、饱和度、分子构型、分子量大小以及分子间作用力的基础上,选取了6种饱和脂肪酸酯作为研究介质,测试了在不同温度条件下介质的粘度与密度,分析了影响介质粘度与密度的机理,得出了在低温下介质的粘度大小主要取决于脂肪酸酯中脂肪醇分子链的长度。介质密度的高低主要取决于脂肪酸酯的分子量,与脂肪酸酯中酯基的位置、α氢的活泼性以及分子间作用力大小无关。     

海洋天然气水合物地层钻探钻井液低温流变性能研究

海洋天然气水合物赋存于低温和高压环境条件,以分解抑制法钻进水合物地层,常通过降低钻井液的温度来抑制水合物的分解,所以要求钻井液具有良好的低温性能.对甲酸盐海水钻井液和聚合醇海水钻井液在不同低温条件下的流变性能进行了探讨.结果表明:钻井液处理剂和水合物抑制剂均对钻井液的低温流变性能有不同程度的影响.提出在研究海洋天然气水合物地层钻探钻井液时,应合理选择钻井液体系和处理剂,确保钻井液在低温条件下具有良好的流变性能.     

浅析海洋地质钻孔纯裸钻绳索取心工艺对泥浆材料的要求

海洋地质十号船船载钻探系统目前采用纯裸钻绳索取心的施工工艺,因此泥浆是随着钻孔的钻进直排至海底,考虑到地质工程施工的要求以及对海洋环境的保护和可持续发展,泥浆材料的选择则尤为重要.根据海洋地质钻孔纯裸钻绳索取心工艺中泥浆的作用及对泥浆冲洗液性能的要求,作者提出了泥浆材料和泥浆性能参数的选择,在完成海洋地质钻孔施工的同时...     

绳索取心钻杆超声波探伤方法分析研究

对绳索取心钻杆断裂的原因进行了分析,对超声波探伤绳索取心钻杆方法进行了研究,对具体探测方法、探测仪器和探伤过程进行了分析。对有效预判绳索取心钻杆断裂、降低孔内事故发生率和减少经济损失具有一定的现实意义。     

基于RecurDyn的极地冰下基岩取心钻具反扭装置的运动仿真及运动分析

在极地钻探技术领域中,铠装电缆式电动机械取心钻具应用广泛,优化、设计可靠的反扭装置,提高其反扭力矩,是冰下基岩电动机械取心钻具钻进成功的关键所在。为了分析反扭装置的全部性能,提出了基于数字化虚拟样机RecurDyn的仿真方法。反扭装置的组成机构是平面六杆机构,在RecurDyn中导入由inventor软件建立的反扭装置几何模型进行运动仿真及分析。介绍了利用RecurDyn软件来实现平面六杆机构（反扭装置）运动仿真及分析的方法和步骤。以反扭装置作为研究对象,在RecurDyn/post模块中,用动画来表现反扭装置的运动过程,用图表来反映运动仿真的结果。仿真的结果证明反扭装置设计的科学性、合理性以及实用性,可以实现预定位置变化,满足极地钻探中平衡钻进的要求。