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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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    绳索取心振动防堵钻具的试验研究

    王志祥韩庆欧涛
    143-149页
    查看更多>>摘要：常规绳索取心钻具在钻进破碎地层时易发生岩心堵塞,回次长度缩短,钻进效率降低,深孔时则尤为明显.现阶段绳索取心液动锤技术具有优秀的岩心防堵功能,但因其结构复杂、技术要求高、价格偏贵等原因普及度不高,缺乏具有良好岩心防堵功能的绳索取心钻具.研制了HQFD型绳索取心振动防堵钻具,其中防堵内管总成是研究核心,保持与常规H规格内管总成长度与直径不变进行定尺寸研发,利于实现内管总成间的高效替换.该钻具高效振动的泵量需求与H规格规范推荐泵量吻合度高,附加泵压低,能以最小投入实现岩心防堵功能.初步完成了HQFD型振动防堵钻具的振动原理选择、功能机构布局、振动效果测评等工作,为绳索取心岩心防堵提供了新的选择.

    绳索取心岩心防堵HQFD型振动防堵钻具滚珠振动回次长度

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    液力驱动无绳索取心系统泥浆正反循环切换机构设计及其流体通道优化

    马梓熠李之军刘阔龙爱国...
    150-157页
    查看更多>>摘要：为解决超长水平孔取心钻探效率低的问题,提出通过泥浆液力驱动完成内管总成的投送和回收的无绳取心钻进工艺.为此,本文设计了一种辅助内管投送与回收的孔口泥浆正反循环切换机构.该机构通过两个双通道球阀的相互配合,改变泥浆流动方向,就可实现正反循环的切换.通过ANSYS软件,对正反循环切换机构的L形双通道进行了仿真模拟,结果显示,流体通过L形通道后,高速流体只占总量的50%,流体经过球阀通道的压力降为1008.1 Pa,且靠近通道内侧的流体会产生大量紊乱,产生了不同程度的回流.为此,将通道形状进行了优化,将原来的L形通道改为圆弧形通道,仿真模拟结果显示,流体通过圆弧形通道后,高速流体占总量的90%,流体经过球阀通道的压力降仅为105.3 Pa,且流体迹线整体平滑,仅有少量流体发生回流.优化后的流体通道,有效降低了水头压力损耗,保证了流体的稳定运移.

    水平孔无绳索取心正反循环切换液力驱动流体通道优化隧道勘察

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    深层煤层气保压取心技术及应用研究

    赵义刘海龙李春张建元...
    158-165页
    查看更多>>摘要：煤层气取心过程中,压力发生变化,会直接造成煤层岩心含气量及孔隙度等参数发生改变,这对煤层气体含量探测及煤层气成藏理论研究造成偏差.目前煤层气资源勘探取心采用的保压取心工具,保压能力低于50 MPa,不能满足深层煤层气资源精确勘查的需求.针对这一问题,研发了一种深层煤层气保压取心工具,保压能力 60 MPa,单回次取心长度6.5 m,并通过理论分析、数值模拟、室内试验等方法验证了该工具的强度和安全性.在内蒙古某煤层气勘探井进行保压取心作业,共进行3筒保压取心,累计进尺9.4 m,收获岩心总长9.12 m,平均岩心收获率97%,保压成功率100%.研究结果表明:研制的深层煤层气保压取心工具性能可靠,可为煤层气、页岩气等非常规油气资源精确探测提供新的工具方法支撑.

    资源勘探煤层气保压取心工具保压成功率

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    自激振荡旋转冲击钻进工艺应用研究

    惠航王虎陈新勇陈登齐...
    166-171页
    查看更多>>摘要：自激振荡旋转冲击钻进工艺可提高碎岩效率,提升机械钻速.在冀中地区北部试验井中进行了应用试验.试验井段钻孔直径215.9 mm,钻具组合为PDC钻头+ZJXC-178型自激振荡冲击工具,分试钻井段和后续井段两个井段进行了现场应用试验.通过对同井、邻井的扭矩、钻头使用情况、机械钻速及岩屑等分析对比,自激振荡旋转冲击钻进工艺显著提升了钻井速度,实现了高达73.4%的提速效果,并且单只钻头的进尺量也得到了48.2%的提升.验证了该工艺在提升钻井效率方面的有效性,在保证钻头破岩切削力的同时,有效减小了扭矩的突变,显著抑制了钻头粘滑振动现象,从而实现提速的同时保护钻头.

    自激振荡旋转冲击钻井工具钻井提速

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    "四合一"钻具在定向钻井工程中的应用分析

    曹永斌杨德全杜斌杨小兵...
    172-177页
    查看更多>>摘要："四合一"钻具是一种把钻头、螺杆、短钻铤和稳定器四种钻具按照固定顺序组合起来的定向钻具,具有双稳定器刚性结构,同时利用单弯螺杆的特性,既可以实现直井段的防斜打直,又可以在造斜段进行滑动定向钻进,还可以在稳斜段、增斜段、降斜段进行复合钻进.本文针对不同"四合一"钻具组合对井眼轨迹控制产生不同影响的问题,结合桃7-15-17X1天然气开发定向井钻井工程施工案例,探讨了该钻具组合影响井眼轨迹控制的关键因素,分析了不同钻具组合参数影响井眼轨迹控制的主要原因,对促进定向井井眼轨迹控制技术发展、提高定向井钻井施工效率具有重要意义.

    "四合一"钻具定向井井眼轨迹井下工具

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    套管定向钻井锁定器设计与仿真分析

    朱明享宋刚张欣陈晓君...
    178-186页
    查看更多>>摘要：套管定向钻井技术是一种新型定向钻井工艺方法,兼备套管钻井和定向钻井的优势,能够实现高效的定向钻井目标.锁定器作为套管定向钻井系统中的关键部件,其性能好坏将对钻井可靠性产生直接影响.本文设计了一种将锁定器活动机构部件全部密封的结构形式,对锁定器中的传扭和轴向限位进行承载力计算分析,采用两参数Mooney-Rivlin超弹性本构模型,对两端关键密封O形圈的装配间隙以及橡胶硬度的承受密封压力情况进行分析,研究表明,锁定器芯承受最大65011 N·m的制动扭矩时,单个传扭键承受10835 N·m的扭矩,应力为74.86 MPa,单个定位卡可承受184520 N的竖向承载力,应力为659 MPa,两者的应力均小于所使用材料的屈服强度930 MPa,锁定器的轴向承载能力和传扭性能均满足设计要求;配合间隙以及橡胶硬度均对O形圈密封性能产生影响,仿真结果表明,在所选公差配合范围内,O形圈表面接触压力均大于外界压力,能够实现有效密封,考虑到间隙越小,Mises应力和剪切应力也随之增大,过大的应力会使密封圈损坏,且不易装配,因此配合间隙选择大值;橡胶硬度越大O形圈的密封性能越好且在相同介质压力下O形圈的形变越小,通过数值模拟选择90 HA硬度的O形圈,可以满足锁定器的密封需求.

    套管定向锁定器超弹性本构模型O形圈硬度密封性能

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    岩心钻探振动拔管器的研制及在卡埋钻处理中的应用

    宋继伟冉飞田鹏辉方青...
    187-190页
    查看更多>>摘要：卡埋钻事故是矿产资源勘查岩心钻探最难处理的事故,传统的强拉、强顶、强扭、反丝钻杆反取等处理方式,处理成功率均极低,且程序繁琐,耗时、耗力、耗成本.为解决卡埋钻事故处理难题,研制了振动拔管器.使用时,将该机具安装在孔口钻杆上,通电即产生高频高压振动,然后用钻机主卷扬向上提拉振动拔管器+钻杆连合体,通过提拔+振动联合作用,实现解除卡阻.振动拔管器坚固耐用、操作方便、成本低廉,在钻探现场应用处理卡埋钻事故数十次,成功率达90%以上,具有极大的推广应用价值.

    岩心钻探卡埋钻事故振动拔管器孔内事故处理

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    无固相冲洗液防塌护壁性能强化改进试验研究

    史铭杨亚平张席芝雒焕祯...
    191-195页
    查看更多>>摘要：为了改善地质岩心钻探中无固相冲洗液的护壁防塌性能,筛选了脂环类固化剂EPR,脂肪类固化剂DETA、AEP,芳香类固化剂PU,酰胺类固化剂PET共5五种固化剂.利用固化剂可以改进被固化物质的膜硬度、膜附着力、膜耐候性和增加光泽度的特性,向无固相冲洗液中添加固化剂以改善其防塌护壁性能,通过岩心浸泡试验和线性膨胀量试验,确定固化剂EPR和PU具有较好的护壁防塌性能改善作用.然后对EPR和PU进行复配,通过岩心浸泡试验结果得出最优比例为EPR∶PU=1∶4,最后通过线性膨胀量测试和流变性能测试,确定固化剂配方的最优加量为0.2%.确定无固相冲洗液配方为清水+0.5%聚丙烯酰胺+0.04%EPR+0.16%PU,该配方在对冲洗液流变性能影响较小的前提下,改善了冲洗液的护壁防塌性能.

    地质岩心钻探固化剂岩心浸泡试验线性膨胀量试验防塌护壁性能

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    一种储层保护用酸溶性纤维的合成及现场应用

    宋延超
    196-201页
    查看更多>>摘要：储层伤害机理有被广泛的研究,但是储层保护技术的研究还有待进一步深入.本文针对储层保护的重要性,使用碱氧化法制备了一种酸溶性纤维,通过优选其粒径分布,评价其酸溶率,证实该纤维和刚性颗粒配合使用时可以达到储层保护的目的.优选了储层保护用钻井液处理剂(润滑剂、降失水剂和包被剂),润滑性、降失水和流变性评价显示处理剂具有良好润滑性、降失水性和流变性能,研发了一套储层用的钻井液体系.酸溶性纤维和储层用钻井液体系一同使用时,其流变性满足施工要求,抗盐性能优异,沉降稳定性良好,同时具有优异的储层保护性能.通过在沁水区块某煤层气井的现场应用,展示了酸溶性纤维和储层用钻井液优异的性能,有望进一步推广应用.

    酸溶性纤维储层保护钻井液处理剂优选体系优选

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    表面改性玻化微珠增强地热保温固井水泥研究

    曹灶开谭慧静廖麟祥罗龙...
    202-207页
    查看更多>>摘要：在地热开采井上部非储层段采用保温水泥固井,将有利于提高出口温度,改善能量利用效率.玻化微珠因其质轻、价廉、导热系数低等优势,已广泛应用于建筑外墙保温中.但由于其钝化表面与水泥基质结合性较差,随其掺量的增加,复合水泥的强度呈线性降低.本文利用酸腐蚀、高温灼烧、喷涂硅烷偶联剂等方式,开展玻化微珠表面改性,并利用改性后的玻化微珠制备了地热保温固井水泥.通过SEM,XRD等微观测试手段,对改性前后微珠的表面形态进行了表征,测试了改性前后微珠对水泥石的强度、水化产物、微珠与水泥基质界面形貌等的影响研究.得出了以下结论:密度较小的微珠,等质量与水泥混合后,水泥基质对微珠表面覆盖不足,导致其掺入后强度的迅速降低;60℃养护后,改性玻化微珠水泥试块抗压强度提升了173.5%,掺入氟硅酸镁使得强度进一步提升;改性后,微珠表面活性提高、其中的无定型SiO2与CH火山灰反应增强,生成了起主要强度作用的C-S-H凝胶;微珠表面粗糙度增加,水化产物的附着增多并参与水泥整体的硬化过程中,水泥基质与微珠表面的粘结改善,共同提高了水泥石强度.

    地热开采井井口温度玻化微珠硅烷偶联剂表面改性

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