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钻探工程
中国地质调查局
钻探工程

中国地质调查局

李艺

月刊

2096-9686

tkgc@mail.cgs.gov.con

010-68320471

100037

北京市百万庄26号

钻探工程/Journal Drilling EngineeringCSTPCD
查看更多>>本杂志系国土资源部主管、中国地质调查局主办的国内外公开发行的技术类双月刊。主要报道我国探矿工程和岩土钻掘工程的新工艺、新技术、新方法、新设备的研究、推广、应用以及国内外有关信息。
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    改性柚子皮降滤失剂的合成与评价研究

    王梦园薛曼梁梦佳金纯正...
    84-93页
    查看更多>>摘要：天然材料因其易降解、环境友好、来源丰富和价格低廉等优势,成为环保型钻井液处理剂研发的重要方向.在天然柚子皮的基础上,通过化学合成引入酰胺基和磺酸基,形成了一种可满足高温地层绿色、安全、高效钻进的改性柚子皮降滤失剂,并对其抗温性、抑制性和抗盐抗钙性能进行了评价.柚子皮富含植物酚和聚糖等活性成分,改性后的柚子皮抗温能力强,在150℃的滤失量降低率超过70%;滚动回收实验结果表明,在加量为0.3%的情况下,其抑制效果优于KCl;抗污染实验表明,改性柚子皮降滤失剂抗盐抗钙效果好,0.3%的加量下,在淡水基浆、盐水基浆、饱和盐水基浆中均能使滤失量保持在10 mL以下,在CaCl2含量为3%时,滤失量降低率达到82.22%.改性后的柚子皮具有良好的降滤失性能,为环境友好型钻井液处理剂的开发提供了新的技术思路.

    改性柚子皮环保型钻井液降滤失剂抗高温抗盐抗钙

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    冷冲击作用下干热岩井井筒裂纹扩展数值模拟研究

    颜谢材郑君罗浩瀚张晗...
    94-103页
    查看更多>>摘要：干热岩(HDR)是一种清洁可再生能源,主要通过增强型地热系统(EGS)进行开发.在EGS工程中,无论是注入井还是生产井的建设都需要采用地热钻井技术,而高温高压钻井过程中地层破裂、井壁坍塌等现象是干热岩钻井施工面临的重要问题.在温差作用下,岩石的矿物颗粒由于其热膨胀、冷收缩特性的差异性,矿物颗粒之间产生温度应力,导致岩体发生热破裂.本文借助RFPA数值模拟软件,对干热岩开采过程中井筒花岗岩冷冲击作用下的裂纹扩展进行研究.结果表明:井筒模型在冷冲击过程中,岩石表面拉应力随着冷冲击时间的增加,先升高至峰值后缓慢下降.裂纹扩展可以大致分为前、中、后期.冷冲击前期,井筒周围出现环形拉应力区,开始出现均匀的微小裂纹.冷冲击中期,随着时间的增加,拉应力区逐渐向井筒外围扩展,裂纹随着拉应力区向外扩展.冷冲击后期,拉应力大小逐渐降低直至小于模型抗拉强度,裂纹扩展速度减缓直至停止扩展.围压、井径、温度对井筒围岩冷冲击时的破坏损伤效果影响显著,其中,温度对冷冲击裂纹扩展起到促进作用,围压对冷冲击裂纹扩展起到抑制作用,井径对冷冲击裂纹扩展起到促进作用.

    干热岩井筒裂缝扩展数值模拟冷冲击增强型地热系统

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    基于神经网络的坑道近水平定向孔轨迹预测研究

    叶嗣暄
    104-110页
    查看更多>>摘要：当前近水平定向钻孔轨迹测量位置滞后于钻头位置,无法实时获取滞后区钻孔轨迹实际参数,施工过程中控制轨迹时需要人工预测该部分轨迹并为下一步轨迹调整提供依据.为了降低人为因素影响,提高轨迹预测的准确性,基于BP神经网络建立了用于煤矿井下近水平定向孔轨迹控制的孔底空间参数预测模型.选取随钻测量仪器位置及其之前12 m范围的倾角、方位角等13个钻孔空间和轨迹控制参数,经过变换后作为输入参数,构建了一个具有11个输入参数和2个输出参数的4层BP神经网络预测模型,该模型以不同矿区的6个钻孔502组数据为训练样本,得到了网络预测模型参数,并将12组测试数据的预测结果与24名从业技术人员的经验预测结果进行了对比分析.研究结果表明:采用logsig激活函数和(9×6)节点的双隐含层BP神经网络模型,对孔底空间参数(倾角、方位角)的预测绝对误差平均值分别达到0.51°和0.68°,且预测误差服从正态分布,预测结果绝对误差平均值较从业5年以上的技术人员低了35%,现场应用效果较好,满足煤矿井下定向钻进轨迹控制的需要,并为定向钻轨迹智能控制提供了理论与实践基础.

    BP神经网络坑道钻探近水平定向孔轨迹预测预测模型

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    新型耐磨损ONYX切削具制作的PDC钻头

    汤凤林赵荣欣Нескоромных B.B.李博...
    111-117页
    查看更多>>摘要：PDC钻头在石油天然气钻井和地质勘探钻进中得到了广泛的应用,取得了很好的技术经济效果.但是,钻进中产生的PDC切削具非正常磨损,影响了这种先进方法的机械钻速和钻头进尺的提高.俄罗斯史密斯钻头(Smith Bits)公司研发了一种钻进过程中可以沿着自身轴线回转的ONYX切削具,抑制了PDC切削具的非正常磨损,具有创新性和实用价值.Нескоромных B.B.教授等对镶有ONYX切削具的钻头的结构和性能参数进行了分析研究.试验表明,这种ONYX切削具的耐磨性比常规固定式PDC切削具的耐磨性好,钻头钻进效果也比较好,俄罗斯正在积极推广使用,建议中国有关专家和部门对此进行研究和试验.

    PDC钻头切削具非正常磨损ONYX切削具钻头结构性能参数钻进效果

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    钻井液离心机预防绳索取心钻杆内壁结垢研究

    冯美贵刘启栋郭伟张培丰...
    118-124页
    查看更多>>摘要：针对钻杆内壁结垢严重制约绳索取心安全、优质、高效实施的技术难题,开展了金刚石绳索取心钻进钻杆内壁的结垢机理与影响因素综合研究,结果表明:当钻具结构与钻井液性能一定的情况下,钻井液中的固相含量与颗粒大小是影响钻杆内壁结垢的主要因素.金刚石岩心钻进所产生的岩屑粒径在5～100 μm之间,总体偏细,难以依靠自然沉降清除.为此,研制了TGLW系列小型离心机,现场试验表明:该离心机可使钻井液中固相颗粒的峰值从5～80 μm降到3～10 μm,固相粒度中值从11.189 μm降到3.513 μm,固相清除率达90%以上,控制钻井液固相含量在0.5%以下,既维护了钻井液性能、又预防了绳索取心钻杆内壁结垢.

    钻井液离心机预防钻杆结垢固相控制绳索取心钻进

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    直连绳索取心钻杆分区热处理技术研究

    何蕙岚王久全李秋玥丁向忠...
    125-130页
    查看更多>>摘要：为了提高绳索取心钻杆的性能,对直连绳索取心钻杆的受力情况、结构特点以及传统处理工艺进行分析,提出了分区热处理的工艺.通过对两端进行热加工处理,使钻杆中间管体区域和两端热处理螺纹区域性能出现差异,提高两端综合强度的同时改善螺纹部分的受力状态,可使钻杆柱既具有高强度又兼具柔性,大幅提高钻杆机械性能以及耐磨性.其中调质硬度HRC33～38能在保证管体延伸率与正火、回火基本一致的情况下,强度提高37.7%,硬度提高40%,抗冲击性提高46.7%.调质硬度HRC38～42时,材料的耐磨性提高9.1%.更适合全液压钻机施工及深孔钻进,为钻探施工提供了钻机、钻杆配套性的优选方案.

    直连绳索取心钻杆分区热处理综合机械性能调质硬度耐磨损

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    YL型有机缓凝剂的制备及其应用

    于浩洋李云洲何万通
    131-135页
    查看更多>>摘要：油气井漏失是钻井中常见的问题,解决这种问题最常见的方法是利用水泥进行封堵.然而,普通水泥自重大易导致堵漏失败,低密度水泥由此在堵漏中得到了快速推广.应用中认识到低密度水泥与缓凝剂的适配性尤为重要,缓凝剂会严重影响水泥性能.针对上述问题,制备了一种低密度水泥用缓凝剂.红外和热重结果表明,缓凝剂的制备达到了理想效果,抗温性能为450℃.高温高压稠化仪测试结果显示,在120℃、68 MPa条件下,0.4%缓凝剂的缓凝时间为225 min,具备良好的缓凝效果.通过使用六速粘度计、稠化仪和无侧限抗压仪,研究了缓凝剂对低密度水泥浆液常规性能的影响,实验结果证实,不同浓度的缓凝剂对水泥的流变性和抗压强度不产生显著影响,温度的升高会缩短水泥浆液的稠化时间.制备的缓凝剂与低密度水泥一同进行了现场应用,结果证明,该缓凝剂效果优异,满足现场施工需求,值得进一步推广.

    油气井漏失低密度水泥浆液有机缓凝剂堵漏

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    井陉县奥陶系灰岩浅层地温能开发利用潜力研究

    张永泽于建丛郜宁宋晓光...
    136-141页
    查看更多>>摘要：为研究井陉县奥陶系灰岩所蕴藏的浅层地温能,在井陉县的河谷内实施热响应试验钻孔一眼,测试了其岩土体物理力学、热物性参数及地温场特征,发现该地区10 m以深平均地温达到了16.77℃,夏、冬季工况测试条件下单位延米换热量分别为68.38、65.78 W/m.通过选取地下水位埋深、地下水流速等8项指标对井陉县进行了地埋管地源热泵适宜性评价,将评价区划分为较适宜区、适宜区和不适宜区,其中较适宜区面积为244.12 km2,占总面积的16.82%.在此基础上对较适宜区进行了资源潜力评价,计算了其资源潜力及节能减排能力.为了更好的验证井陉县奥陶系灰岩所蕴藏的浅层地温能具有开发利用价值,安装了相关配套应用工程及监测设备,监测了在不同工况测试条件下的耗能量,通过与普通家用空调耗能量进行对比分析,使用地埋管地源热泵年运行成本约为使用空调成本的55%,具备开发利用价值.

    浅层地温能适宜性评价地埋管地源热泵奥陶系灰岩井陉县

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    长螺旋钻机成桩混合料堵管的模糊故障树分析

    海涛赵晓东
    142-149页
    查看更多>>摘要：在钻探工程施工过程中,不可避免地会出现机械故障.采用故障树分析其原因是常用的方法之一.但工程施工中,往往数据不足或不注意保存这些数据,实际应用时难以赋值,只能进行定性分析.针对工程施工机械出现故障的模糊性和不确定性,用模糊数描述底事件的发生概率,提出一种基于三角模糊数的工程施工机械故障树分析方法.该方法通过专家、现场技术人员及操作人员的经验构造三角模糊数描述各底事件发生的概率区间,通过计算三角模糊数的中位数重要度,按重要度大小对故障原因排序,作为制定预防措施的依据.最后将其应用于长螺旋钻机成桩混合料堵管的原因分析,按模糊重要度对故障有针对性地制定预防措施.结果表明:重要影响因素排序与现场技术人员及操作人员的定性分析与判断相符.

    长螺旋钻机混合料堵管模糊故障树三角模糊数中位数

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    青海省锡铁山矿区坑道钻探技术研究

    徐国辉刘海声穆元红陈龙...
    150-156页
    查看更多>>摘要：近几年,锡铁山主矿带逐步进入深部找矿,在矿井下主要借助坑道钻探查明深部矿床分布与储量,在实施坑道钻探过程中面临机场硐室支护、破碎地层钻进、水敏地层护壁取心、涌水地层处理等挑战,如果处理不当会造成机场硐室掉块、坍塌,钻孔出现卡钻、埋钻、坍塌等事故,严重时造成钻孔报废,制约了找矿进程.针对上述复杂地层钻进技术难点,开展加强硐室支护、选择合理钻进参数、优化钻孔结构、制定复杂地层冲洗液配方以及使用速凝水泥封堵等技术措施研究,保障了坑道机场的施工安全,有效解决了该区多种复杂地层的钻进难题,降低了孔内事故发生率和钻孔报废率,提高了钻探效率和钻探质量,为后续相似地层钻探施工提供了参考.

    坑道钻探破碎地层水敏地层涌水地层钻进参数冲洗液锡铁山矿区

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