金刚石砂轮磨粒微观出刃形貌的研究进展

本文从表征参数和检测方法两个方面,对金刚石砂轮磨粒微观出刃形貌的研究现状进行了综述,分析了各种检测方法的基本原理和优缺点,探讨了当前金刚石砂轮磨粒微观出刃形貌研究工作中存在的问题,并对以后的研究工作提出了建议和展望。     

孕镶金刚石钻头中有序排列参数的确定

有序排列技术既可以降低原料成本,又可以提高工具的寿命和效率。结合金刚石钻头的碎岩机理,对金刚石有序排列的横向和纵向间距进行了分析设计和计算。分析表明:金刚石的粒径d和金刚石的横向间距l影响着破碎坑的直径D,而纵向间距s则影响着金刚石的自锐性能。间距计算结果表明,金刚石颗粒的横向间距合理值为(1～4/3)D,其中D=(2.8～3.1)d;搭接高度h=(1/3～1/2)d,纵向间距s=(1/2～2/3)d。针对具体不同的岩层,以及应用不同的工艺制作钻头时,金刚石的横向和纵向间距值应作适当的调整。在确定合理间距值的前提下,可通过模板法,电磁吸附法等,实现有序排列金刚石钻头的产业化。     

关于钻探工程中洗孔工艺的分析研究

洗孔是钻探工程中的重要环节。冲洗介质在孔内进行循环,可以达到清洗孔底、携带和悬浮岩屑、冷却钻头和保护孔壁的目的。不同的洗孔工艺可以产生不同的复杂情况。冲洗液孔底反循环,由于冲洗液是反向循环,与岩心进入岩心管的方向一致,因此可以提高在裂隙、破碎、性脆、软硬不均等复杂地层钻进时采取岩心的数量和质量。俄罗斯莫斯科国立地质勘探大学KULIKOV V.V.博士等人在洗孔方面做了很多的研究工作,提出了钻孔钻进时洗孔复杂情况的分类,对地质钻探中常用的无泵钻具钻进、喷射式钻具钻进和气举钻具钻进时的洗井工艺问题进行了分析与讨论,提出了相应的建议。     

关于水文地质水井钻探工程中新型自动解垢过滤器的分析研究

水文地质钻探、水井钻探是探矿工程的重要组成部分。随着水资源需求量的增加和生态环境保护要求的提高,水文地质和水井钻探工程显得更为重要。在其成井过程中,常见过滤器腐蚀结垢,直接影响井眼进水量和抽水效果,甚至导致过滤器和井眼报废。俄罗斯南方国立技术大学ТретьякА.Я.教授等人发明了自动解垢过滤器,解决了过滤器腐蚀结垢问题。     

组合切削具产生的预破碎区对钻进效果的影响

从组合切削具将在岩石中产生预破碎区的论点出发,通过实验定量研究了预破碎区深度与掏槽刃切入深度的关系,得出了预破碎区有利于降低岩石强度及岩石破碎能耗的结论,并用生产试验结果进行了验证。提出了孕镶金刚石钻头钻进Ⅶ～Ⅷ级硬岩时仍存在预破碎区和切削、微切削破岩方式,以及预破碎区并非越大越好的学术观点。     

孕镶金刚石钻头破碎花岗岩岩屑粒径分布研究

收集微钻实验过程中孕镶金刚石钻头破碎花岗岩所产生的岩屑,分析其粒径分布,定量研究金刚石参数、钻进参数对岩屑粒径分布的影响。结果表明:岩屑粒径在一定范围内呈单峰值分布,粒径尺寸集中分布在40～100 μm,粒径分布基本符合对数正态分布规律;金刚石粒度、浓度,钻压和转速对岩屑的粒径分布有较大的影响。      

河元背地区绳索取心钻进泵压计算模型的建立与应用

泵压是反映金刚石绳索取心钻进时井内作业是否正常的重要参数。为了进一步研究泵压波动变化与实际钻进作业之间的关系,指导钻进工作的快速、安全开展,结合江西相山河元背地区CUSD2井实际泵压波动数据及相关钻进资料,建立了适用于本井的循环系统压力损失计算模型。对比分析模型计算的理论泵压与实际泵压的波动变化趋势,将模型应用于实际钻进,在此基础上预测后续地层的泵压波动区域范围,发现7 MPa的泵压安全值不再适用于后续地层钻进,调整设置泵压安全值为10 MPa,并利用邻井泵压波动数据进一步验证其可靠性。适当调整修正理论模型,使其可应用于河元背以及相山地区绳索取心钻进中,指导该地区钻探工作。     

新型吸水膨胀堵漏剂的研发与评价

针对目前膨胀堵漏剂普遍存在包覆材料环保性差、强度低、成本高等问题,研发了一种新型膨胀堵漏剂。该堵漏剂由丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、膨润土、惰性材料（核桃壳、云母、聚丙烯纤维）、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾和亚硫酸氢钠等通过溶液自由基聚合法合成,合成后采用绿色环保的植物胶囊包覆。对堵漏剂的常规性能和堵漏性能进行了综合评价,结果表明,使用15%钠膨润土时,堵漏剂吸水倍数为113、弹性模量达44.6 kPa、抗温达100℃、抗NaCl达15%、抗CaCl₂一般;绿色植物胶囊基本不含重金属成分、环境保护性强,包覆堵漏剂时,常温下8~30 min破碎,70℃下5~17 min破碎,可满足现场可控要求;堵漏剂单独使用可封堵1~2 mm缝板,承压能力达3 MPa;合成时添加20%粗粒径复合惰性材料,可封堵1~4 mm缝板,承压能力达4 MPa;添加20%细粒径复合惰性材料,当堵漏剂加量较大（达4%）时,仍难以封堵1~2 mm缝板;合成后添加惰性材料可极大地提高堵漏剂承压能力（大于5 MPa）,同时减少堵漏剂加量（0.3%~0.5%）,可封堵1~4 mm缝板;相比国内常规堵漏剂,新型堵漏剂每吨节约成本2 000~4 000元,应用前景良好。      

螺杆钻进工艺在青海共和干热岩GR1 钻井中的应用

为了提高干热岩钻井效率和减少井内事故,在青海共和盆地干热岩GR1井进行了螺杆钻进工艺的应用。根据现场高温井况下螺杆钻具的工作特性,改进优选了螺杆钻具的耐高温橡胶和转子定子的配合间隙,并在深孔高温(孔深3705 m,孔底温度236℃)中首次成功尝试,为进一步改进螺杆钻具在高温井况下的应用提供了经验。     

全风化花岗岩地层岩芯钻探孔壁稳定性分析

使用回转钻探取芯工艺的地质勘探中,在遇到全风化花岗岩地层时,易产生塌孔埋钻事故,导致取芯失败。本文对孔壁被水浸泡和未被浸泡两种状态进行了受力分析,探讨了影响孔壁稳定性的一些因素。然后从钻井液、钻具及施工操作三方面提出了使全风化花岗岩孔壁稳定性的措施。通过上述分析,对全风化岩层这些特殊类岩土的钻探工作提供了参考,有利于取芯钻进的顺利进行。