摘要：在战略性矿产资源勘探取样过程中,传统的垂直孔面临着单孔投资高、获取地质信息有限等难题,无法满足高效增储勘探的需求。为此,基于绳索取心和定向钻井技术,设计了一种定向钻进连续取心钻具,能够高效精准的获取地下三维空间的地质岩心。针对该技术在硬岩中钻进效率低、钻具易折断、岩心难以连续获取等技术难点,采用仿真模拟的方法分别研究了钻压、转速、造斜率对定向取心钻进的影响。仿真分析结果表明,钻压、转速与钻进速度、造斜率和弯接头应力成正比,当钻压>30 kN、转速>230 r/min时即可满足6°/30 m的造斜需求。综合考虑钻具使用寿命,优选钻压为25~30 kN,转速为230~300 r/min。随着造斜率增大,岩心与岩心管之间的接触应力也随之变大,但最终的接触应力会保持在稳定范围内。当造斜率为9°/30 m时,最大的接触应力为514.7 MPa,均小于岩心管材质的屈服强度。上述仿真模拟为定向钻进连续取心钻具的钻进参数与造斜能力协调优化提供理论支撑。

摘要：定向钻进连续取心作为一项新兴的地质勘探技术,在矿产资源勘探方面有广阔前景,为研发具有自主知识产权的定向连续取心钻具,设计了基于姿态传感和无线通信技术的姿态监测系统。硬件系统设计方面,选用MPU9250姿态传感器和STM32F103C8T6主控芯片监测钻具姿态的变化,通过LoRa无线模块实现穿透地层的通信,同时为适应钻具的结构和随钻测量的要求,自主设计了小型化的系统电路,其长宽高尺寸分别为70 mm×25 mm×7 mm。软件设计方面,通过互补滤波和卡尔曼滤波对MPU9250获取的数据进行处理,建立了钻具姿态解算误差补偿模型,设计上位机实现钻具姿态的实时展示。最后,通过强电磁干扰环境的模拟测试对硬件和软件的可靠性与准确性进行了验证。结果表明,设计的系统有效地抑制了惯性传感组件的漂移、累积误差以及噪声,能够持续、稳定地对钻具姿态进行实时监测,为实现定向钻进连续取心钻具的姿态监测提供了一种新思路。

摘要：随着油田进入开发中—后期,为了识别剩余油分布特征、规律及主控因素,低成本高效原位取心成为亟需攻克的技术壁垒。通过自主研发,提出了一套低成本高效小曲率水平井密闭连续取心装备的设计构想,取心工具以功能模块为单位,采用链式联接模式,引入可溶球复位反抬升模块,结合气压缸独立控制球阀联动系统,实现了保温保压密闭取心筒的有序启闭,在此基础上提出交联固化成膜机理应用于岩心包裹,满足了"保压、保温、保质"三保功能,实现了储层原位条件的取心筒环境构建,突破了取心成本高、效率低、取心样本无法真实再现储层岩体物性的"卡脖子"技术难题,为建立大数据驱动的数字孪生岩心实验室提供物质条件。

摘要：气举反循环技术是一种可用于深井硬岩地层的高效钻进技术,不受地层裂隙、溶洞影响,排渣彻底。通过研究专用的连续取心钻头,可实现深海硬岩的连续取心作业,提高深海硬岩钻井效率及取心率,为深海钻探提供一种全新的取心方案。本文从牙掌选型、卡断器结构、岩渣及岩心通道优化设计等方面进行研究,提出了连续取心钻头的设计方案,并试制加工钻头。在地热井中进行了验证性应用,灰岩地层、砂岩地层取心率可达80%以上,高于大洋钻探统计取心率。陆地验证性应用为该技术方法在海洋取心钻探中的应用奠定了技术基础。

摘要：泥浆气举反循环连续取心钻进工艺应用赵立新（北京市地质工程勘察院）１概述平电－８井是一眼探采结合井，主要在第四纪覆盖层中取心钻进，设计深度６００ｍ（见基岩后终孔）。地层条件：０－６００ｍ为粘砂、砂粘、中砂；１００－１２０ｍ为砂砾石，砾石；１２０ｍ以深为...

摘要：气举反循环钻进技术是钻井工程中一种比较成熟的钻进手段,凭借钻进效率高、钻头寿命长、成井质量好等特点,目前已经得到了广泛应用及推广。气举反循环连续取心技术仍处在探索研究阶段,前人针对这一技术做了原理性的探究试验,但尚未进行连续的取心试验,而且现有的双壁钻具也存在无法满足由于上返岩心质量和直径大对其密封性和耐用性的要求。因此有必要进一步开展理论研究、参数计算、优化钻具设计、进行连续取心试验来探究这一工艺的发展前景。通过试验证明大通径双壁钻具具有可靠的耐用性,并能连续取得岩心。所取岩心及时,无污染,代表性强,能较真实地反映地层层位、深度、颗粒级配,不存在对岩心的反复冲刷及重复破碎情况。

摘要：对于矿区钻孔作业存在的粉尘污染严重、岩矿心采取困难等问题,常规金刚石钻进取心难以满足现场施工要求。采用贯通式潜孔锤反循环连续取心技术替代常规金刚石取心工艺,在保证了较高钻进效率的同时,可有效解决干旱缺水矿区存在的取心及其引起的污染问题,保障施工人员的身体健康。为此,笔者所在课题组研发了两种新型潜孔锤反循环钻头并进行了野外试验,同时,运用LSDYNA数值模拟对设计的两种反循环钻头进行了强度分析。试验结果表明,两种钻头均具有较好的碎岩钻进效果,但花键内喷孔式反循环钻头易发生断裂;数值模拟分析结果显示,钻头的最大应力远高于材料疲劳极限是造成钻头破坏的根本原因,数值模拟结果与试验结果取得了较好的一致性。由此证实了花键内喷孔式反循环钻头结构存在缺陷,设计时应尽量避免在内喷孔周围设置环槽,以保证钻头体强度。

摘要：针对回采工作面隐伏地质异常体探查取心孔孔深较浅的特点,提出采用水力反循环取心方法。分析了在煤矿井下近水平孔状态下水力反循环取心的工作原理和技术特点,设计了φ89/φ42 mm双壁钻杆、多个规格金刚石复合片取心钻头、双壁送水器、以及孔口密封装置等反循环取心配套钻具。在寺河西区矿井实施完成了穿断层、穿陷落柱的井下现场试验,结果表明:近水平孔水力反循环取心应用于煤矿回采工作面内小断层、陷落柱的探查是完全可行的。

摘要：为开展水平井水平段大段取心钻井技术研究,在杏6–1–平35井的水平段进行了现场实验。针对水平井取心的特点及地层岩性,为PDC取心钻头设计了加长外保径,采用大间距切削齿,工作面流体畅通,排屑效果好,自扶稳定性好,易于控制井斜;钻头保径均为天然金刚石,提高了耐磨性,避免卡心、撸心的可能;钻头内腔喉颈较短,岩心容易进入内筒,减少钻井液对岩心的冲蚀;对取心工具的悬挂机构、自锁式割心机构、内筒扶正装置及液力投球机构等关键部分进行了改进,并提出了合理的工艺措施;采用双稳定器钻具组合,结合LWD技术,成功地解决了井眼轨迹调整困难的问题,保证了岩心资料的准确性、完整性,为探索挖潜直井条件下难动用的厚油层顶部剩余油提供了有效途径。

摘要：随着勘探开发的地质目的要求越来越高,工艺技术逐渐精细化发展,密闭取心技术运用越来越广,但在稳定性较差井段进行密闭取心较为少见。大港油田王官屯油区官104断块目的层取心设计在孔一段,地层稳定性差,易跨易漏,岩心易碎,严重影响取心成功率和收获率,密闭率难以保障,密闭取心难度极大。该区块井:官78-28-2井设计在失稳地层连续取心,设计密闭取心进尺75 m。施工中共计取心12趟,期间共发生漏失3次。该井采用了特殊地层钻井液控制技术、井壁强化堵漏技术,运用合理的取心工艺技术完成了连续密闭取心,密闭取心收获率为93.30%,密闭率为88.46%,超过取心设计要求,最终确保了易漏层连续密闭取心质量合格,为同类井的施工提供了经验。