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期刊信息/Journal information
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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    极地中深及深冰芯钻探项目进展及对我国的启示

    李亚洲孙友宏张楠范晓鹏...
    1-13页
    查看更多>>摘要：在极地开展中深及深冰芯钻探项目,对获取古气候信息、揭示冰盖运动规律以及预测未来全球环境变化等方面均具有重要意义.从20世纪60年代开始,世界各国已经在极地完成了26个中深冰芯钻探项目和14个深冰芯钻探项目.目前,仍有Dome A、Beyond EPICA、MYIC、Dome Fuji和Hercules Dome等5个深冰芯钻探项目正在实施中,且俄罗斯正在筹划Dome B的深冰芯钻探项目.目前,我国仅实施过1个中深冰芯钻探项目,而深冰芯钻探项目的深度刚突破800 m.与欧洲、美国、日本和俄罗斯相比,我国在中深和深冰芯钻探技术领域施工经验少,装备自主化程度低,技术水平落后.为此,我国应积极研发具有自主知识产权的深冰芯电动机械钻具,加快实施Dome A深冰芯钻探工程,开展中深冰芯钻探及古老蓝冰钻探项目,突破冰层快速钻探和定向取芯钻探等关键技术,从而促进我国极地冰芯钻探技术的发展,提高在极地冰芯科学领域的影响力.

    极地冰盖中深冰芯深冰芯钻探项目钻具

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    偏心冲击回转钻进工艺试验研究及其所用钻头的开发

    汤凤林赵荣欣Нескоромных B.B.李博...
    14-23页
    查看更多>>摘要：冲击回转钻进是一种重要的钻进方法,在地质钻探中得到了广泛应用.传统上,冲击回转钻进中冲击脉冲是垂直的,不是偏心的.俄罗斯专家提出利用偏心冲击产生的冲击脉冲来破碎岩石,以提高其破碎效果,这是一个新的理念,是一种创新.试验研究证明了偏心冲击回转钻进中,在岩石中不仅产生垂直正应力,还产生切向剪应力,有利于岩石破碎效果和钻进效率的提高.在偏心距E=1～2 mm冲击脉冲钻进粗粒玄武岩和大理岩条件下,机械钻速和钻头每转进尺比E=0 mm时都有大幅度的提高.此外,还研发了与之配套的偏心冲击回转钻进用钻头,并取得了发明专利,使偏心冲击回转钻进在地质勘探中的效果和作用得到了进一步的加强.建议中国对偏心冲击回转钻进进一步研究.

    冲击回转钻进偏心冲击脉冲偏心距机械钻速每转进尺偏心冲击回转钻进用钻头

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    预热气体对油页岩自生热原位转化效果的影响

    范存翰朱超凡刘召水浩澈...
    24-31页
    查看更多>>摘要：地下原位转化是油页岩工业化开发的必然趋势,自生热法是实现油页岩地下原位转化的一种复合高效加热方法.为探究预热阶段不同高温载气对油页岩自生热原位转化效果的影响,以我国吉林扶余地区油页岩为例,分别在预热阶段注入氮气、空气、蒸汽、二氧化碳4种高温气体进行数值模拟分析,对比最终油气产量和能量回收率的差异.以预热阶段注高温氮气组作为对照组,结果表明注高温空气、蒸汽和二氧化碳完成开采所需时间分别降低22%、39%、12%,最大能量回收率分别提高55%、86%、23%,总油收量分别降低5%、提高18%和降低11%.从开采完成时间、能量回收率及总油收量角度来看,注蒸汽预热效果最佳.因此,综合对比可得,注蒸汽预热的自生热开采方法可有效增大油收量、降低开采所需时间、提高能量利用率.

    油页岩开发原位转化自生热法预热气体能量回收率

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    保压取心钻具球阀工作动力学分析

    韩泽龙李小洋赵明宋刚...
    32-38页
    查看更多>>摘要：保压取心技术可以使取出的岩心保持在原位状态下,最大限度地减少岩心重要数据的丢失,进而准确获取地下矿产资源储量和地层参数.本文利用数值模拟研究保压取心钻具的球阀机构,探索其动力学特性,优化球阀机构,增加其密封可靠性.分析结果表明,随着关闭推力的增大,球阀关闭时间缩短,产生的振动增大,易造成密封失效,需选择较小的推力提高密封的可靠性;随着接触面摩擦系数的降低,产生的振动反而增加;翻转到位后球阀在30 MPa条件下,其应力、应变皆在球阀的许可范围内,满足使用需求.该项研究对于指导球阀机构的优化设计及提高其工作可靠性具有重要的意义.

    保压取心钻具球阀推力摩擦系数振动可靠性

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    松散破碎地层钻进高吸水树脂堵漏剂合成与评价

    杨宽才孟燕杰许权威杨现禹...
    39-47页
    查看更多>>摘要：地质钻探过程中面临着诸多挑战,其中井漏问题尤为突出,特别是在破碎地层中,井漏问题的发生频次更高.因此,研制适用于松散破碎地层的钻井液体系维持破碎地层快速钻进具有重要的实际意义.通过优化实验确定了适用于破碎地层堵漏的惰性材料及配方,采用水溶液聚合法制备了高吸水树脂(Super Absorbent Polymer,SAP),0～100℃条件下的吸水倍数在 100倍以上;使用无渗透钻井液漏失仪对SAP的粒径及浓度进行了优选,0.3%的4～8目SAP为最优选择,最终优选出破碎地层堵漏钻井液体系配方:水+8%膨润土+0.1%黄原胶+0.6%HV-CMC+2%核桃壳+1%云母片+2%特种纤维+0.3%的4～8目SAP.该钻井液体系能够完全封堵10～20目砂粒充填床,在0.69 MPa压力下漏失量为0 mL,在0～60℃范围内具有良好的流变稳定性,表观粘度25～48 mPa·s、动切力6～18 Pa、API滤失量为7～11 mL、润滑系数0.311,在松散破碎地层堵漏中体现出了良好的应用前景.

    破碎地层惰性材料高吸水树脂堵漏剂

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    抗高温保温筒相变材料仿真特性研究

    刘聃陈剑垚侯岳何楠...
    48-58页
    查看更多>>摘要：随着以"慧磁"钻井中靶导向系统为代表的主动磁测技术的不断提升和应用范围的不断扩展,未来将更多应用在地热开发井、深部矿产资源勘探井等高温井中,高温会成为限制仪器在上述领域应用的"瓶颈"问题.为进一步提升"慧磁"系统的耐温性能,提出采用被动热管理方式,通过使用有限元方法对保温筒相变储热特性进行仿真计算,探究了吸热体最佳耦合长度并横向对比控温能力最佳的相变材料,分析了保温筒内部轴向温度和吸热体相态随时间变化情况.结果表明,上吸热体长度400 mm和下吸热体长度250 mm为最佳耦合长度,保温筒在150℃下工作6 h后,上吸热体相变潜热利用率96.7%,下吸热体相变潜热利用率70.5%,电路板最低温度63.48℃,低熔石蜡控温效果最佳.

    高温井"慧磁"钻井中靶导向系统保温筒相变材料热管理传热仿真

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    灯影组白云岩高温后单轴力学特性及本构模型研究

    周忠鸣陈军海李丹丹孙倩倩...
    59-66页
    查看更多>>摘要：四川灯影组已成为中国石化在四川盆地天然气增储上产、提升国家能源安全保障力度的重要层系.由于对超深层高温灯影组白云岩力学特性认识尚不清楚,常导致白云岩井壁失稳问题.通过开展 25(室温)、100、150、180、200和220℃条件下白云岩的单轴抗压强度实验,揭示了白云岩单轴力学强度特征和变形特征.灯影组白云岩在一定温度范围内(100～220℃)将随着温度升高而表现出明显的脆性增强,认为这是灯影组白云岩峰值强度随温度升高而降低的原因.基于应变等效原理,建立了高温后灯影组白云岩损伤变形本构模型.对比研究表明:由本构模型绘出的应力-应变曲线与实验实测曲线对比,模型结果与实际情况吻合较好,模型能够充分反映不同温度下的灯影组白云岩损伤过程;该模型能够很准确地表征白云岩在不同温度下其强度参数和变形参数,可以为井筒稳定性分析提供更科学、更严格的模型,提高了重点区域超深—特深复杂地层地质认识及钻完井复杂故障防控能力.

    灯影组白云岩超深层高温地层单轴力学特性本构模型

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    水平井下套管摩阻分析研究

    陈志鸣赵琥温达洋冯青豪...
    67-76页
    查看更多>>摘要：套管下入过程中大钩载荷的预测是成功的关键因素之一,水平井由于其特殊的井眼轨迹,在下套管的过程中摩阻比常规井大.因此,准确地预测套管下入摩阻对水平井固井的设计和施工具有重要的指导作用.目前业界开发出了许多摩阻预测分析模型,并开展了相关理论研究及案例分析,常用的分析方法有软杆模型、刚杆模型和有限元法.后续学者使用各种理论方法在这3种方法的基础上建立了考虑套管多种受力情况下的摩阻分析模型,但是目前还没有相关研究针对现有模型算法进行汇总及优缺点分析,无法在具体应用时进行模型优选.因此,本文根据基础理论的不同,对目前下套管摩阻模型进行了归类分析,并探讨了下套管摩阻研究与预测存在的技术"瓶颈"与下步发展方向,以期为后续固井三维下套管摩阻分析深度融合发展提供指导和帮助.

    固井水平井套管摩阻力学分析计算模型

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    深海泥浆举升泵设计与水力特性研究

    秦如雷高洁云于彦江陈浩文...
    77-84页
    查看更多>>摘要：泥浆举升离心泵作为无隔水管泥浆循环钻井的核心功能单元,作用是驱动储存在吸入模块中的泥浆携带岩屑沿上返管线回流至钻井平台.以往的无隔水管泥浆循环系统以圆盘泵作为举升单元,围绕圆盘泵做了具体的结构设计和理论分析,对于水力性能更好的多级离心泵研究较少.以多级离心泵作为研究对象,介绍其设计的理论依据及具体的参数,采用CFD-DEM耦合计算的方法构建离心泵的计算模型,进行了全尺度流场模拟,对离心泵的叶轮设计、流场和内颗粒分布规律、泥浆携岩运移规律进行了探讨.计算结果验证了离心泵在设计工况下具有较好的颗粒通过性.基于泥浆举升试验台,对离心泵样机进行了水力性能试验,测试结果表明该泵具有较好的工作特性,其水力性能达到设计要求,可以应用于深海无隔水管钻井作业.

    泥浆举升泵多级离心泵RMR技术CFD-DEM双向同步耦合水力性能试验深海钻探

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    水平定向钻进坚硬地层孕镶金刚石钻头的研究与应用

    胡立李俊萍唐治建
    85-90页
    查看更多>>摘要：针对水平定向钻进坚硬地层效率低的问题,通过利用FeCoCu预合金胎体的硬脆性以及硬质颗粒碳化硅弱化胎体的特点,提高钻头的自锐性.采用分层结构设计,将高、低耐磨性胎体层沿钻头径向方向交替排布,其中高、低耐磨性胎体层厚度分别为 2.5～3.5 mm和 1.0～1.5 mm,可实现高、低耐磨性胎体层同步磨损,提高钻进效率.将FeCoCu预合金胎体和分层式胎体结构相结合,研制的孕镶金刚石钻头成功应用于水平定向钻进勘察工程坚硬钾长花岗岩地层,平均机械钻速0.8～1.5 m/h,钻头使用寿命为30～40 m.与普通同心圆尖齿钻头相比,机械钻速提高约1倍,寿命提高30%以上.

    水平定向钻进坚硬地层孕镶金刚石钻头分层结构FeCoCu预合金机械钻速工程勘察

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