摘要:我国油气对外依存度不断攀升，通过传统意义上的创新难以满足油气勘探开发大幅增产降本的要求，必须通过革命性、颠覆性的创新来破困突围。在页岩气革命中，基于第一性原理思维法，围绕提高控制储量和降低开发成本两大目标，创新了井工厂钻井、一趟钻钻井、超长水平段水平井钻井等颠覆性创新技术，使钻井周期和作业成本大幅降低，实现了我国首个大型页岩气田——涪陵页岩气田的高效开发。最后，笔者展望了第一性原理思维法在缝洞型碳酸盐岩油气藏和干热岩地热资源开发领域的创新应用，并指出运用第一性原理思维法是未来石油工程技术实现颠覆性创新的重要途径和方法。

摘要:无隔水管泥浆回收钻井技术作为新兴钻井技术，具有安全环保、简化井身结构和降低钻探风险等优点。传统的无隔水管泥浆回收钻井技术依靠水下泵将海底井口泥浆举升至甲板面，该方式对水下泵的举升能力及可靠性要求极高。未来深海钻井领域，水下泵将会是限制无隔水管泥浆回收钻井技术应用的“瓶颈”。本文借鉴陆地气举反循环钻井原理，利用气举技术部分或完全替代水下泵，分别从设备技术现状、流量可调性、适用环境、井控安全等方面探究气举用于无隔水管泥浆回收技术的可行性。结果表明，气举反循环技术及相关设备性能满足无隔水管泥浆回收的使用要求，而且具有上返流量可调、安全等特点，有较高的研究应用价值。

摘要:近年来，随着海域天然气水合物的勘探不断深入，为了进一步提高产量，加快实现海域天然气水合物商业化开采步伐，水平井开发成为了增产的重要手段。然而浅软地层水平井施工过程中，面对浅软未成岩地层，重点要解决好大斜度井段和水平井段的井眼清洁、井壁稳定、流变性能控制，润滑降摩、防漏等关键技术。本文从浅软地层水平井钻井液技术难点出发，通过室内研究和现场试验，形成了一套满足浅软地层水平井钻井施工的钻井液体系和钻井液施工工艺，并在陆地进行了多口浅软地层水平试验井施工，确保了钻完井顺利实施，为我国海域天然气水合物水平井试采提供了大量的现场试验数据。

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:以绿色地质勘查工作要求为基础，介绍了便携式模块化钻机的钻进工艺特点和应用优势。结合多种地质条件的30个钻孔对钻机应用效果进行了分析研究，探索出了“便携式模块化钻机+高效碎岩薄壁钻头+环保冲洗液”的钻探技术方法，提升了钻探工程质量和效率，降低了工程活动对自然环境的不良影响，获得了较好的社会和经济效益。同时，探索了工程活动中环境保护与治理措施，探讨了关于绿色勘查工作的管理问题。最后，对钻机下一步广泛应用提出了建议，为持续推进绿色地质勘查工作起到了较好的指导意义。

摘要:本文以“十三五”国家重点研发项目“5000米地质岩心钻机关键技术与装备研制”配套的绳索取心绞车设计为依据，详细介绍了5000 m绳索取心绞车的主体结构、测控系统、主被动一体排绳系统、绞车辅助装置等的设计及现场应用情况，为地质钻探用绳索取心绞车的设计和发展提供了新思路。同时在绞车辅助系统中设有深度检测校正测量装置、张力检测装置、钢丝绳清洁装置、钢丝绳断股断丝检测装置、取心打捞孔内数据采集装置等，用于精确测量孔深和显示打捞器、判别内管总成在井内的工况、清洁钢丝绳表面钻井液、监测钢丝绳断股断丝情况、测量钻孔顶角方位角。本文设计的绳索取心绞车在4007.10 m井深起，在绳索取心工艺中全程快速收/放绳，取得了理想的效果。

摘要:煤层气车载钻机桅杆是重要的执行机构，桅杆支架是桅杆的重要支撑，其工作振动的稳定性直接决定着桅杆工作的可靠性。采用有限元模态分析方法，对桅杆支架自由振动状态和预应力状态进行模态模拟分析，得到此两种状态下固有频率和模态振型数值结果及变化规律，通过对比分析，说明二者的结果很相近，但也存在细微差别，结果表明预应力对桅杆支架的振动影响很小，同时验证了桅杆支架不会产生共振，为支架结构设计提供了支撑，为拓扑优化设计和更深入的动力学分析提供了理论基础，具有十分重要的意义。

摘要:在钻井作业中发生的井漏事故具有突发性、难治理等特点，导致现场堵漏工程难度大、成功率低、成本高等。为了“快、准、狠”地解决该类难题，必须准确预测漏失并提出堵漏措施。本文利用梯度提升决策树算法（GBDT）进行了井漏预测模型研究，通过分析若干机器学习算法，论证了GBDT作为井漏钻前预测模型的可行性；利用案例推理技术建立井漏案例诊断库，使用欧几里得算法和LB_Keogh算法进行井漏案例的检索，提出相应的井漏处理措施，通过实例验证了相似性计算的可靠性。

摘要:钻探工程中常用受控定向孔钻进。在受控定向孔钻进中，及时了解并掌握钻孔顶角、方位角、造斜器安装角度和孔底实时位置（孔深）等参数非常重要。俄罗斯钻探工作者研发的定向钻进用信息、工艺、自动导航集身于一体的自动导航，对于提高定向钻进效率、保证钻孔质量、提高钻探技术经济指标具有重要意义，值得我们参考。

摘要:为提高钻进效率，合理利用钻进过程中产生的热量，本文采用摩擦热能辅助机械能碎岩（简称：热-机碎岩）的方法，将氮化硅作为摩擦元件引入孕镶金刚石钻头中，以提高钻头工作层的钻进性能。本文通过对钻头水口、摩擦元件的尺寸计算，钻头胎体、结构的设计，制造了一种新型热-机碎岩孕镶金刚石钻头（简称：热-机碎岩钻头），并与常规六水口钻头和三水口钻头开展了室内钻进试验对比。结果表明，与六水口钻头和三水口钻头相比，热-机碎岩钻头加入摩擦元件后能够因摩擦生热而使岩石产生弱化作用，钻头钻速提高，在相同钻井液流量下最高可比六水口钻头的机械钻速高33.3%。热-机碎岩钻头胎体的磨损程度比三水口钻头小，热-机碎岩钻头可用于强研磨性地层的钻进。

摘要:本文介绍了小口径绳索取心钻进工艺在安徽省砀山县北部地热资源调查ZK01孔中的实践经验。厚度达600多米的水敏性泥岩地层遇水后表面水化，出现缩径和套管内壁结成虚厚泥皮现象，导致泥浆循环不畅、出现憋泵持压。根据小口径绳索取心钻进工艺特点，分析了该孔缩径特征、套管内壁结泥皮原因后，采用了液控扩孔钻头和无固相乳化抑制泥浆体系等技术取得了很好的效果。文中介绍了液控扩孔钻头原理、扩孔作业注意事项、无固相乳化抑制泥浆的维护和配制。其中液控扩孔钻头是首次在小口径绳索取心钻进工艺中采用，为后续施工类似地层提供了很好的借鉴作用。

摘要:绿色勘查是在实施找矿过程中，以绿色发展理念为指导，通过运用先进的勘查手段、方法、设备、工艺和科学管理，最大限度减少对生态环境的负面影响，控制地质勘查全过程环境影响最小化，实现找矿和环保双赢的一种勘查模式。本文阐述了福泉市桅杆坪磷矿区绿色勘查的实践与应用效果，分析了施工工程对生态环境的影响破坏，总结了实施绿色勘查取得的成效，以期能对今后地质勘查工作起到推进应用。

摘要:岩石力学性质及地应力等地质力学参数是进行储层压裂改造的基础数据，影响着整个压裂设计的准确性。由于页岩层理发育及矿物组成的复杂性、页岩力学性质的横观各向同性，所以基于传统力学模型获取的压裂参数设计将丧失意义。以横向各向同性模型体现层理发育页岩储层的力学性质，通过简化的横纵弹性模量和泊松比可以较好地表达出页岩的横观各向同性，并总结了横观各向同性地应力解释方法。基于上述理论，应用商业化水力压裂数模软件对四川盆地某层理页岩储层进行了压裂设计，比较横观各向同性模型与传统模型解释力学参数差异，非常规储层动静态力学参数转换，同时通过改变射孔位置研究了起裂点对裂缝形态的影响。研究发现，横观各向同性解释的杨氏模量、地应力要略高于传统方法，同时横观各向同性解释的地层地应力差较小，所以受不同射孔位置的变化对裂缝几何的形态影响要远远高于各向同性模型模拟的结果，特别是缝高变化更为明显。同时数据表明，在高应力区射孔将形成更为狭窄缝宽的水力裂缝，这会严重影响后续支撑剂的进入，以上结论将为提高页岩储层的压裂设计精确性给予重要帮助。

摘要:自201井区是中石油部署在自贡市荣县地区的重点页岩气勘探开发区域，根据该井区的钻井工程实践，水平段工程难点主要有坍塌掉块严重、井壁稳定性差、轨迹控制困难、优质储层钻遇率低、起下钻阻卡频繁等高风险井下故障，严重制约了安全高效施工。针对上述难题，研选无扶螺杆优化钻具组合，降低下部钻具组合的刚性和摩阻；同时，研制了可塑性变形粒子和刚性封堵材料的封堵剂复配配方，在提高密度的基础上，强化了油基钻井液对井壁的支撑性及封堵性，确保了水平段安全高效钻进。实现了自201井区页岩气水平井正常完钻，并且与前期完钻井相比，本轮施工节约钻井周期34.12%，优质储层钻遇率100%，为该区块安全高效作业提供了参考，为增储上产奠定了基础。

摘要:温敏形状记忆聚合物是形状记忆材料的一种，其结构中存在记忆起始形状的固定相和随温度变化能可逆地固化和软化的可逆相。本文将这种材料性能应用于石油工程的固井领域，利用温敏聚合物温敏形变的特点，在井下温度升高时激发粒子形变形成大形变体，为封堵漏失层提供架桥结构，解决固井水泥浆防漏堵漏效果差、水泥车不能泵送较大尺寸颗粒的难题。研制的温敏堵漏材料初始粒径1 mm，达到温敏点后体积形变膨胀，应用温度60~140 ℃，加量0~2% BWOC；据此构建的温敏堵漏水泥浆体系，能有效封堵2 mm的缝隙板，承压7 MPa。温敏堵漏水泥浆先后在东北分公司北209井、北8井、北213-1井等的尾管或油层固井中进行了现场应用，尤其在北213-1井的固井堵漏过程中有效解决了固井漏失难题。

摘要:文23储气库是以巨厚盐层为盖层的枯竭砂岩气藏型储气库，具有地层孔隙度高、渗透率变化大、压力系数低、亏空严重等特点，钻井过程中井漏、地层污染等问题突出。为此，研发了发泡剂、稳泡剂，开发了抗温120 ℃防漏型低密度微泡钻井液体系。该体系在120 ℃条件下，经72 h老化后密度变化仅0.04 g/cm³，仅需325 mL承压即可达到10 MPa以上，对地层的渗透率恢复值达87.9%。微泡钻井液先后在文23储气库现场应用66口井，漏失发生率仅为13.6%，施工期间井壁稳定。抗温120 ℃防漏型低密度微泡钻井液在文23储气库建设中表现出了良好的防漏效果，同时有效地保障了井壁稳定，降低了储层伤害，为文23储气库安全、高效开发提供了有力技术保障。

摘要:鄂北大牛地、东胜气田施工水平井水平段长度在1000~2000 m之间，以稳斜钻进为主，为保证稳斜效果，降低轨迹调整频次，减少滑动钻进进尺，主要采用双扶稳斜钻具组合，起到了较好的稳斜效果。但鄂北致密砂岩储层的非均质性强，水平段经常钻遇泥岩夹层而调整轨迹，造成双扶稳斜钻具组合在轨迹调整中存在造斜率低、无法快速调整达到地质目的的问题。通过分析不同钻具组合作用效果，配套应用变径稳定器，控制其井下工作状态，改变外径尺寸，使钻具组合、结构和作用效果发生变化，满足轨迹控制需求，实现整体水平段稳斜钻进，并兼顾轨迹调整快速灵活的目的。在鄂北大牛地和东胜气田水平井水平段应用变径稳定器10余口井，平均机械钻速10.18 m/h，水平段提速24.6%，应用效果良好，实现了提高水平段钻井施工效率的目的，为鄂尔多斯盆地长水平段提速提效提供了有利借鉴。

摘要:针对我国煤矿松软突出煤层中的煤巷、高应力巷道等小断面巷道，以及皮带运输巷中钻机需频繁让道、在掘进巷道中钻机需绕前施工等通过空间狭小的复杂钻孔施工条件，结合煤矿钻孔现场施工对孔比较繁琐及搬运迁移比较困难的现状，进行了ZLY2500L型煤矿用履带式坑道钻机的研制。目前常用的整体式履带钻机大多存在不能将井下机动灵活、外形尺寸小、操作人员安全性高等特点高度融合的缺陷，导致瓦斯抽采钻孔施工效率低，钻机对复杂钻场和矿井条件适应性差。该机型结构布置合理，辅助功能齐全，它能有效地改善中小煤矿钻孔施工效率，提高钻掘产量，降低工人劳动强度，可用于瓦斯抽采穿层钻孔、瓦斯抽采顺层钻孔和探放水以及底板注浆等钻孔施工。本文主要介绍ZLY2500L型煤矿用履带式坑道钻机的主要技术参数、结构布局特点及液压系统。经试验表明，对于中小煤矿钻孔施工具有良好的应用前景。

摘要:本文阐述了ZHDN-SDR 150A型高频声波钻机的总体设计思路及主要性能参数指标，系统分析了高频声波动力头、钻机主体、配套钻具结构设计及其技术创新。该钻机在两种不同地层进行了验证测试，各项测试指标均达到了设计要求。将验证测试结果与国内外同类钻机对比表明，ZHDN-SDR 150A型钻机主要性能参数与关键装置已处于国内先进和国外并跑水平。该型钻机在振动频率、地层适用性、钻具使用寿命等方面优势显著，但是存在过高温度运行条件下钻进效率降低、智能自动化水平不足的问题，需进一步研发耐高温强硬度新材料和改进远程无线操控系统。

摘要:针对目前Revit软件对基坑工程造价计算功能的缺失，提出将基坑工程建筑信息模型（BIM）全过程构件族类化，并利用Revit API二次开发技术实现基坑工程造价自动化计算。首先，利用Revit平台建立基坑工程BIM模型构建族类库，实现基坑工程支护结构族类参数化；然后，对基坑工程造价计算流程进行分析，利用Revit API二次开发技术自动获取基坑工程项目BIM模型中各类构件参数，并结合基坑工程造价计算公式，实现实际工程量计算、定额套用、数据的显示与输出等功能；最后，以长沙市某基坑工程为例，开展实际工程项目的自动化造价计算，验证上述基于Revit的基坑工程造价计算插件的可行性。结果表明，本文开发的Revit造价计算插件可以基于导入的基坑工程BIM模型实现自动化造价计算，且与人工计算结果吻合良好。这一技术的实现，弥补了Revit软件在基坑工程造价计算以及基坑工程造价方面功能的不足，提高设计人员的工作效率，为进一步扩展BIM技术在基坑工程中的应用打下良好基础。

摘要:唐包铁路线白草鞍隧道无砟轨道上行线局部线段轨道板渗水、翻浆，在列车动荷载作用下发生不均匀下沉。对轨道板下沉病害进行了注浆、注胶整治施工：向下沉悬空轨道板线段仰拱下0.5 m垂深破碎岩层压注速凝水泥浆以达到密实和固化拱底破碎岩层改善和提高仰拱基底岩石承载能力，向已下沉的轨道板底压注新型高强度发泡树脂4.75^#双液胶体以提升整体轨道板直至恢复其原位。经注浆、注胶技术处理，该线段垂向下沉量达到了设计稳定值，恢复无砟轨道运载能力。