• 2019年第46卷第12期文章目次
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    • >钻探与钻井工程
    • 天然碱矿综合钻井水溶开采工艺设计

      2019, 46(12):1-6. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.001

      摘要 (1048) HTML (242) PDF 0.00 Byte (753) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对土耳其卡赞天然碱矿的地质特征和生产现状,为降低采矿成本,充分利用矿产资源,解决当前开采中存在的工艺问题,提出了一种“综合钻井水溶开采法”。通过对各个布井参数的确定,根据一定布井原则,对整个矿区进行了钻井开采工艺设计。该方法采用了水平井、分支井、对井压裂、单井吞吐等多种开采形式和井组类型。

    • 钻孔随钻三维轨迹测量技术研究

      2019, 46(12):7-12. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.002

      摘要 (1043) HTML (245) PDF 0.00 Byte (609) 评论 (0) 收藏

      摘要:煤矿井下钻孔施工中,在缺少控制钻孔轨迹偏移测量技术的情况下,施工钻孔轨迹与钻孔设计轨迹偏差较大,无法满足煤矿瓦斯抽采的设计需求。阐述了随钻钻孔三维轨迹测量技术,目的是通过对随钻三维轨迹测量技术的研究,精确控制瓦斯钻孔轨迹,解决瓦斯突出煤层快速掘进及安全高效回采问题。钻孔随钻三维轨迹测量技术是通过对钻机开孔角度和钻孔轨迹的精确测量,使用三维轨迹成图方法显示。通过大量的数据采集与施工验证证明,该方法成为预抽钻孔煤层保安全、促生产过程中的重要环节,避免了钻孔设计及施工的盲目性,提高了抽采钻孔的利用率及施工速度。

    • 中国东部海区科学钻探工程CSDP-02井钻探效率统计分析

      2019, 46(12):13-17. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.003

      摘要 (990) HTML (239) PDF 0.00 Byte (669) 评论 (0) 收藏

      摘要:CSDP-02井是中国东部海区科学钻探工程2井,该井采用五开结构,完井井径98 mm,完井井深2843.18 m,历时504 d,创造了海洋科学钻探全取心井深世界纪录。本文介绍了该井的施工过程,对该井的钻进时间、钻探效率和回次进尺长度进行了系统的统计与分析。通过分析,对影响海上深部科学钻探效率的海况、后勤保障等因素进行了简单的阐述,为提高海上深孔钻探施工效率提供了参考依据。

    • 气举反循环钻进工艺在贵州地热井中的推广应用

      2019, 46(12):18-23. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.004

      摘要 (1129) HTML (224) PDF 0.00 Byte (782) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合贵州省地热钻井设备及井身结构等情况,就气举反循环钻进工艺在地热井施工中的应用,对冲洗液正循环和气举反循环两种钻进工艺原理、设备配套、钻具组合、沉没比、钻进参数等进行了分析和总结。气举反循环钻进工艺在地热井施工中的应用效果,证明了该工艺能够提高溶蚀裂隙地层施工效率,减少孔内事故的发生,同时该工艺在热储层中应用还具有明显的洗井效果。

    • 古近系地层取心钻进速度影响因素初步分析

      2019, 46(12):24-28. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.005

      摘要 (1068) HTML (268) PDF 0.00 Byte (652) 评论 (0) 收藏

      摘要:河北平原古近系地层主要发育有东营组、沙河街组和孔店组,其岩性以泥灰岩、泥岩、钙质泥岩、石膏泥岩和砂岩为主。影响取心钻探钻进速度的物理力学因素较多,本文主要以岩石密度、抗压强度和弹塑性为主进行了研究分析。研究得出岩石密度和抗压强度均随着地层深度的增加而增加,古近系东营组和沙河街组一段至三段岩石密度明显低于沙河街组四段和孔店组,钻进取心速度差异明显;古近系地层中的泥岩段由于粘土矿物成分占比增加造成岩石弹塑性增强,对钻进速度的影响比较明显;文中提出了古近系地层取心钻探过程中地层的可钻性级别及合理的钻头类型匹配。

    • 王家庄北沟多金属矿区钻探施工技术

      2019, 46(12):29-34. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.006

      摘要 (1100) HTML (256) PDF 0.00 Byte (718) 评论 (0) 收藏

      摘要:在河北省承德县王家庄北沟钼多金属矿钻探施工中,钻遇岩石以燧石条带白云岩、石英岩为主,岩石可钻性级别高,钻遇地层硬、脆、碎,钻头打滑严重,孔壁坍塌和漏失,钻进效率极低。为提高钻进效率,经取样分析岩性后,专门定制了适用于该地层的钻头。采用了多种方法迫使钻头出刃,并根据不同孔段地层岩性选择不同钻进工艺参数和钻井液体系。总结出适于本矿区地层的钻进工艺参数,使用不同性能的钻井液,起到了较好的护壁堵漏作用,提高了钻进效率。

    • 焦页XX-HF井近钻头仪器“落鱼”打捞技术

      2019, 46(12):37-39. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.007

      摘要 (1045) HTML (274) PDF 0.00 Byte (660) 评论 (0) 收藏

      摘要:涪陵页岩气二期开发过程中,为了能够及时发现地层变化,钻井平台部署的第一口井在三开井段一般使用近钻头仪器,以便及时调整井眼轨迹,提高优质页岩的钻遇率。动力钻具前面安装近钻头仪器和钻头,导致动力钻具传动轴负载增加,传动轴易发生疲劳破坏。焦页XX-HF井钻进至3971.42 m处,近钻头仪器无信号,起钻后发现动力钻具传动轴断裂,近钻头仪器和钻头落井。本井“落鱼”较短且处于水平段,“鱼头”难找,起下钻摩阻大,不易通过遇阻判断打捞工具是否接触“鱼顶”。通过对孔内情况仔细分析,制定可行的打捞方案,现场加工母锥打捞工具,最终成功将井下“落鱼”安全捞出。本井所采取的处理思路和技术措施对今后同类事故的处理具有一定的借鉴意义。

    • >钻掘设备与器具
    • 新型涡轮扭力冲击器的试验研究

      2019, 46(12):40-43,49. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.008

      摘要 (1197) HTML (262) PDF 0.00 Byte (711) 评论 (0) 收藏

      摘要:PDC钻头广泛应用于深部硬岩钻井中,在其钻进过程中经常出现粘滑振动现象,导致钻进效率低、钻头寿命较短,针对这一难题,研制了一种新型涡轮扭力冲击器,不仅能够通过扭转冲击技术来减轻PDC钻头的粘滑振动现象,还能够适应深孔的高温钻井环境。为了充分利用泥浆的能量,考虑使用涡轮组作为动力源,然后通过万向节和减速器进行扭矩传递,最终通过冲击组件旋转实现扭转冲击。根据这一设计思路,进行了扭力冲击器的结构设计、样机试制、测试平台搭建及性能测试等工作。测试表明,新型涡轮扭力冲击器的设计方案是可行的,其冲击频率为4~5 Hz,经过计算可得单次冲击扭力为651.45~814.28 N·m,实现了初期的设计目标。

    • 旋冲螺杆钻具在临盘油田的试验应用

      2019, 46(12):44-49. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.009

      摘要 (960) HTML (237) PDF 0.00 Byte (728) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文阐述了旋冲螺杆钻具的结构原理及主要性能参数,该工具可以将冲击破岩和PDC钻头剪切破岩相结合,集合冲击钻井和螺杆钻井的各自优势,改善钻头的工作状态,大幅度提高机械钻速;该工具降低钻具摩阻,应用于定向井可以提高定向钻井效率。该工具冲击力与钻压成正相关关系,冲击频率与马达转速成正比。φ178 mm旋冲螺杆钻具分别在临盘油田直井和定向井进行了试验应用,复合钻进机械钻速与邻井相比提高了22.1%~41.8%,滑动钻进机械钻速同比提高了51.1%,对加快油田勘探开发速度、降低钻井成本有积极的意义。

    • 可膨胀波纹管水力膨胀力学特性研究

      2019, 46(12):50-55. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.010

      摘要 (1150) HTML (295) PDF 0.00 Byte (714) 评论 (0) 收藏

      摘要:可膨胀波纹管技术主要用于解决复杂深孔井下事故频发、套管层次受限等技术难题。管串水力膨胀是该技术应用的关键环节,为了研究可膨胀波纹管水力膨胀中的力学特性,提高井下事故处理的成功率,本文采用有限元数值模拟与室内试验相结合的方式共同研究波纹管的水力膨胀过程。通过多次波纹管水力膨胀室内试验,对比有限元理论分析结果,得出二者对于波纹管水力膨胀力学特性曲线基本一致。可膨胀波纹管的弹性形变压力为0~2.5 MPa,管串压力处于3~9 MPa时截面关键点位移速率较大,可膨胀波纹管的水力膨胀压力为14 MPa,膨胀后波纹管截面尺寸外径最大均值Xmax 为136.98 mm,外径最小均值Xmin为104.58 mm,达到了波纹管机械膨胀对截面尺寸的要求,为波纹管野外试验及产业化应用提供了重要的理论依据与技术支撑。

    • 非开挖钻机智能化控制研究

      2019, 46(12):56-61. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.011

      摘要 (1044) HTML (259) PDF 0.00 Byte (600) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高我国非开挖装备的智能化水平,将钻机液压系统由传动功能提升至智能控制功能,实现科学钻进,研发了一款智能化多功能定向钻进系统。该系统还针对施工中容易出现的马达“超速”、“超压”、“吸空”现象,对马达进行了保护,通过对泵排量的补偿缓解了系统压力冲击,并能根据负载智能匹配发动机功率,防止发动机熄火。

    • >岩土工程
    • 武汉地区粉煤灰和膨润土双掺合剂水泥土性能改良试验研究

      2019, 46(12):62-67. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.012

      摘要 (1426) HTML (297) PDF 0.00 Byte (678) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,水泥土被广泛应用于土体加固工程,其强度与加固效果密切相关。为研究膨润土和粉煤灰掺量对水泥土性能的影响,对25组不同膨润土和粉煤灰掺量的水泥土进行基本力学性能试验。通过抗压强度试验,发现当粉煤灰和膨润土掺量分别为40%和11%时,28 d的水泥土抗压强度最大,为7.30 MPa;当粉煤灰和膨润土掺量分别为20%和7%时,90 d的水泥土抗压强度最大,为7.19 MPa。通过室内直接剪切试验,发现当粉煤灰和膨润土掺量分别为20%和11%时,28 d的水泥土抗剪强度参数粘聚力c最大,为1144.8 kPa;当粉煤灰和膨润土掺量分别为30%和5%时,90 d的水泥土抗剪强度参数粘聚力c最大,为1753.71 kPa。研究成果可以为武汉地区的粉煤灰和膨润土双掺合剂改良水泥土的现场施工提供参考依据。

    • 旋挖钻机在深厚卵砾石层超深大直径桩的应用

      2019, 46(12):68-72. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.013

      摘要 (1055) HTML (248) PDF 0.00 Byte (658) 评论 (0) 收藏

      摘要:在桥梁超深大直径钻孔灌注桩施工中,国内通常采用大扭矩全液压回转钻机配备滚刀钻头钻进成孔,气举反循环排渣清孔。但对于深厚卵石地层,回转钻机钻进时需要破碎卵石,存在着钻进效率低、施工成本高、钻杆易堵塞、卵石层漏浆易坍塌等不足。本文针对深厚卵石层回转钻机施工中存在的不足,选用旋挖钻机钻孔,利用膨润土泥浆护壁,针对卵石层漏浆采取了可靠堵漏措施,通过气举反循环两次清孔,确保了孔底沉渣厚度,施工效率大幅提高,施工工期大为缩短,节约了施工成本,确保了桩基质量。

    • >金刚石与磨料磨具工程
    • 机械钻速与金刚石底出刃、钻进规程参数关系的试验研究

      2019, 46(12):73-79. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.014

      摘要 (1223) HTML (262) PDF 0.00 Byte (728) 评论 (0) 收藏

      摘要:俄罗斯钻探专家提出在金刚石正常钻进条件下,破碎岩屑的数量应与孔底排出岩屑的数量相应,否则,岩屑将会充满孔底部分,形成“岩屑垫”,阻碍岩石破碎,所以设计钻头和选择钻进规程参数时,应该保证破碎岩屑体积与孔底表面、钻头胎体间的体积,即充满孔底的体积相等。在此基础上提出了机械钻速(钻头每转进尺)的计算公式。该公式给出了机械钻速与金刚石底出刃、岩屑排出程度的关系。提出了金刚石正常出刃和非正常出刃的概念,并对正常出刃金刚石钻头和非正常出刃金刚石钻头进行了实验室试验研究和野外生产试验研究,取得了肯定的结果。

    • >隧道与爆破工程
    • 灰岩冻融循环的劣化规律研究

      2019, 46(12):80-85. DOI: 10.12143/j.tkgc.2019.12.015

      摘要 (1135) HTML (289) PDF 0.00 Byte (613) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于岩石损伤理论推导了冻融循环作用下岩石的损伤劣化模型,并采用冻融循环试验方式测试了后崴子隧道灰岩岩样冻融循环后的物理力学特征变化规律,分析了其损伤劣化规律。获得了岩样的质量、纵波波速随冻融循环呈现先增后减的趋势,单轴抗压强度持续减小,弹性模量和峰值应变逐渐增大的结果。分析获得了冻融循环作用下灰岩总损伤变量与应变的关系,冻融和载荷的共同作用会使总损伤加剧,但损伤曲线表明耦合作用也可适当缓解这一影响,且灰岩应变值趋于一致,表明影响灰岩强度极限的主要因素可以不考虑冻融循环。