摘要：针对大洋钻探硬岩取心钻具钻进效率低、取心效率低等问题,本文介绍了中国地质科学院勘探技术研究所研制的Ø185 mm规格中空螺杆马达井底动力绳索取心钻具的基本研制情况及陆地试验情况。研制过程中,通过理论计算和Ansys Workbench有限元仿真模拟,对中空式螺杆马达螺旋线型的结构进行了优化设计及动力学分析,并对万向节进行了受力安全分析,优选了材质,钻具攻克了多头小偏移量短节距中空转子和柔性中空万向节等关键技术,通过在陆地开展花岗岩块取心试验,验证了该取心钻具原理样机工作性能的可行性,为该钻具的工程应用提供了工作参数指导及匹配钻头的优选,也可为我国大洋钻探及深地科学钻探提供硬岩取心技术支持。

摘要：在大口径管道施工中,采用常规定向穿越技术时钻杆承受扭矩大,导致钻杆扭断或寿命大幅缩短。为此,提出了大口径管道穿越动力前置工艺,设计研制了定向穿越用超大规格螺杆钻具。该螺杆钻具与现有施工工艺参数基本匹配,不需额外增加设备。为分析采用超大规格螺杆钻具作为孔底动力进行复合钻进时的效果,将其与常规定向穿越扩孔钻进进行对比。试验结果表明:使用螺杆钻具作为孔底动力,可弥补因长距离穿越造成的钻机扭矩衰减,同时能够提高机械钻速,减少钻杆应力循环次数,从而延长钻杆的使用寿命,降低作业事故发生率。该产品的研制成功提高了定向穿越技术现场应用的安全性。

摘要：南极大陆冰下基岩岩心对研究南极大陆地质构造及成因具有重要意义,目前尚没有任何一个国家在南极内陆成功钻取冰下基岩样品,研制可快速钻至冰岩界面并完成基岩采样的钻进设备迫在眉睫。针对极地冰下基岩取样技术难题,提出了一种可结合热水钻系统使用的采用热水驱动的冰下基岩取心钻具概念设计。该钻具系统采用常规热水钻完成南极大陆上覆冰层钻进,然后更换热水取心钻具穿过已有钻孔快速到达冰岩界面,完成冰下沉积物和基岩取心钻进,大大缩短基岩取心时间,提高钻进效率。结合中国自主研发的热水钻系统参数,对螺杆马达压力损失和输出扭矩进行理论计算,提出了螺杆马达选择依据。该技术有望在未来极地冰下基岩取心钻进中发挥重要作用。