摘要:形状记忆聚合物防砂筛管在日本第二轮天然气水合物试采中成功应用，但形状记忆效应对聚合物孔渗特征和防砂性能等影响的研究较少。基于此，本文研发了一种以聚氨酯作为基质的形状记忆聚合物防砂材料，探究了聚合物形状记忆特性、形状记忆前后的孔渗特性和力学强度等的变化规律，并评价了防砂性能。实验结果表明：研制的多孔聚氨酯具有良好的形状记忆特性和孔渗特性，形状固定率>98%，形状恢复率为100%，形状记忆温度为59.8 ℃；回弹前后渗透率均维持在10 D左右，且回弹前后抗压强度均维持在1 MPa左右；压汞测试表明形状记忆是一个对材料内部大孔的压缩-回弹过程，会导致材料内部结构发生变化，造成抗压强度略有降低，但完全回弹后，渗透性会小幅度增加；防砂性能测试表明仅在实验初期会有少量砂产出，砂粒的产出会对聚氨酯渗透性有一定的损伤，但对完全回弹的聚氨酯的渗透率仍可保持在10 D左右。综合材料性能分析认为，研制的形状记忆聚氨酯材料可配合机械防砂筛管使用，能满足水合物开采井防砂的需求。

摘要:针对海域天然气水合物钻井过程中由于储层水合物分解引起的井壁失稳难题，以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、二甲基二烯丙基氯化铵和二甲氧基甲基乙烯基硅烷改性纤维素为原料，制备了一种具有天然气水合物分解抑制性和降滤失性的双效处理剂。通过红外光谱表征了产物的分子结构，热重分析显示产物开始分解的温度约290 ℃，具有良好的热稳定性。水合物分解评价实验表明，1%双效处理剂作用下水合物的完全分解时间延长约1倍，水合物分解量降低了19.8%，具有良好的水合物分解抑制性能。在淡水基浆和5 wt% NaCl盐水基浆中的滤失量分别为6.8和8 mL，对于水合物储层具有良好的降滤失性。低温时淡水基浆滤失量为6.5 ml，表明双效处理剂具有良好低温流变性。本文为天然气水合物高性能钻井液的构建提供了重要支撑。

摘要:天然气水合物的勘探和开发需要从地层中获取保压岩心进行地层的物化性测试、储量评估以及开采工艺等方面的研究。然而，钻探过程中，伴随温度和压力的改变，天然气水合物很容易发生分解，这给水合物钻探取心工作带来了很大的困难。为了解决天然气水合物保压取心钻具的保压可靠性问题，开展了一种新型齿轮-齿条关闭球阀式水合物保压取心钻具的研制，采用绳索打捞的提拉力驱动球阀工作。详细介绍了该保压取心钻具的结构和工作原理；计算了球阀的工作密封比压及打捞内管所需的提拉力；介绍了该保压取心钻具的室内试验和海试情况。研究表明：该水合物保压取心钻具的取心工艺简单、球阀翻转和密封性能良好、取心成功率高，各项功能和性能指标均达到了设计的要求。

摘要:降压法是海域天然气水合物储层开采的一种常见方法。降压开采会导致近井储层出现复杂的多物理场耦合响应，诱发压力变化、温度变化、水合物分解、储层力学性质劣化及地层沉降。本研究通过一种全耦合流固热化数值模型分析水平井筒降压导致的海域天然气水合物储层力学性质劣化及沉降特征，表征水平井筒及井周储层的多场耦合响应规律，明确储层力学性质劣化区域及沉降的影响因素。模拟结果显示：储层压力和温度变化的波及区域远大于水合物分解前缘，有效正应力的分布在不同方向差异明显，降压开采诱发的内聚力劣化区域与塑性区和水合物分解区关联程度高，水平井筒以浅区域和以深区域的沉降呈现出不同特征，沉降程度可相差5 mm以上。模拟结果对水平井降压开采海域天然气水合物的储层稳定性分析具有参考意义。

摘要:无隔水管泥浆回收系统可以实现在开路钻井工况下进行泥浆回收循环再利用，具有安全环保、简化井身结构和降低钻探风险等优点。该技术在国外已发展多年并成功推广工业应用，国内目前尚处于跟踪研究阶段。本文介绍了我国首套400 m级无隔水管泥浆回收系统设计研发过程，并通过海试试验验证系统的各项功能及指标。结果表明，所研设备样机搭载于“海洋地质十号”船，设备装船适配合理，最大海试水深384.7 m，设备各项功能性均符合设计要求，成功实现泥浆液位的识别与自动控制功能，全流程验证无隔水管泥浆回收循环钻井技术可行性。

摘要:井口吸入模块是无隔水管泥浆闭式循环钻井技术（RMR）系统的关键组成部分，其在海底的工作状态对钻井工作有着一定程度的影响。本文设计了一种开放式井口吸入模块，建立了三维模型，通过莫里森方程计算内波流载荷，采用P-y曲线法对土壤条件进行弹簧等效模拟，对井口吸入模块进行了静力学分析和模态分析。研究表明，采用无隔水管泥浆闭式循环钻井技术时，井口装置的相对位移较正常深水钻井可大幅减小，吸入模块及其连接部位应力应变小，由井口吸入模块的模态分析得出了固有频率，为井口吸入模块的尺寸优化及无隔水管泥浆闭式循环钻井技术的应用提供参考，为大洋钻探向深海发展提供技术支撑。

摘要:钻井过程中，当循环钻井液在井眼环空中作轴向流动时，由于钻具旋转而导致周向运动的出现，整个环空中因此形成螺旋流动，从而可能会对环空（特别是窄间隙）摩擦压降存在潜在的影响。对此，本文借助数值模拟软件，对同心窄间隙环空中钻具旋转下的层流流动进行直接数值模拟计算并分析。其中，钻具理想化为钻杆或圆柱体；钻井液则选用3种不同流变参数的宾汉流体。当前数值模拟计算结果表明，在不同钻具/杆转速下，PLR（压损比）几乎保持不变；这就表明，钻具/杆旋转过程中，并不会引起环空中摩擦压降的显著变化；然而，对比一些经验公式后发现，除了Ooms（1999）的公式能与当前计算吻合外，其余公式均不能反应该现象。进一步地，通过观察环空压力沿径向的变化过程时，结果表明，在当前180 rad/min范围内，压力沿径向几乎不变；即使当转速增大到600 rad/min，这种径向变化也十分有限，占比大约是2×10^-5量级。因此，在当前工程应用范围（钻具转速在180 rad/min以内）内，钻具旋转既不会导致轴向摩擦压降增大，也不会引起压力沿着径向显著变化。本文研究结果为实际钻井过程中对钻具旋转引起的摩擦压降的估算提供了一些参考，有助于优化钻井工艺和设备设计，提高钻进效率和安全性。

摘要:预测岩石的可钻性等级能够为钻探工程项目的开展提供有效帮助，根据岩石的可钻性等级选择合理的工艺、方法、技术为项目提供技术支撑。本文考虑岩石在地下空间中受复杂环境因素影响，从地球物理勘探数据、岩石的力学性质和物理性质中选择5种影响岩石可钻性的等级因素，用主成分分析法（PCA）解释每种影响因素之间的相关性及贡献率，消除5种影响因素之间的相关性，选择相关性低的3个主成分代替数据样本进行预测评价。编写LM-BP算法，合理设置预测模型参数值，以主成分分析后的数据样本作为基础，建立岩石可钻性等级预测模型，对预测结果与室内实验法的实测结果进行分析对比，经分析得知，PCA-LM-BP预测模型在岩石可钻性等级预测中，具有预测精准度高、预测时间短的特点，可被应用于钻探工程中的岩石可钻性分析。

摘要:金川矿区目前资源开采逐渐向深部转移，采用的主要探矿方式为在采矿巷道中布设中深钻孔，由于矿区地质条件复杂，常出现钻孔垮孔、造浆、地层涌水、破碎等情况，影响了勘察效率。为了解矿区复杂地层影响钻孔孔壁稳定性的原因，对从矿区采取的岩样进行理化分析、微观分析和力学性质分析，结果表明金川矿区钻孔孔壁失稳主要是因为钻探过程中遇强水敏性、强破碎、强涌水和高地应力地层。通过对矿区钻孔孔壁进行稳定性评价，从冲洗液技术和工程技术等方面制定了钻探技术对策，为矿区钻探施工提供了技术支撑。

摘要:地质钻探属于高危行业，施工场所不固定，作业环境恶劣，从业人员流动性大、技术要求较低，施工涉及的机械、设备多，存在着影响因素复杂多变、风险隐患大的安全生产问题。本文引入4M1E分析法（人机物法环分析法），通过分析地质钻探安全工作特点，讨论各过程阶段的安全管控意义，重点对钻探实施阶段应用4M1E分析法辨识各工作环节的影响因素，进行相关性分析，进而从人、机器、物料、方法、环境等5个方面提出相应的管控措施，以期促进从业人员理解与掌握4M1E分析法，促进该方法在安全管理中的推广应用。

摘要:在西部艰险山区相关隧道及地下工程的勘察施工中，与传统垂直孔相比，水平定向绳索取心钻进勘察效率更高。在地质条件复杂、生态环境脆弱区，钻进过程中易出现塌孔、漏失等问题，要求所用冲洗液在保证流变性能的同时需具备抑制性强、无毒无害、绿色环保等特点。针对绳索取心水平定向钻进冲洗液性能问题，选择环保易降解、抑制性强的聚合物多元醇为主要研究对象，选择环保纤维素及纳米SiO₂，以提升其自身流变性能。所研制的聚合醇防塌冲洗液体系：2% PVA+0.5‰甲基纤维素MC-9+0.5‰纤维素羟烷基醚LE-5+0.1% SiO₂+0.3‰淀粉类降滤失剂DD-1+0.2%有机硅消泡剂DS-957+0.8% KCl，由环保型材料构成，流变性能良好，防塌抑制能力也可达到定向取心钻进工程要求，为解决水平绳索取心定向钻进中的冲洗液工艺技术难题提供了新思路，对类似工程具有借鉴意义与参考价值。

摘要:沁水盆地太原组15号煤层总体低压低渗低饱和，煤储层相对较薄，地质条件复杂，煤层气井产量普遍偏低。以沁水盆地郑庄区块为研究对象，依据本区15号煤层LDP-22H多分支水平井的成功开发经验，全面论述低压低渗煤储层煤层气钻完井工艺、标志层判定、井眼轨迹控制等关键技术。结果表明：采用钻井-录井-测井一体化地质导向技术可以有效卡准目的煤层，同时实时修正钻头轨迹，煤层平均钻遇率在97%以上，极大地提升了煤层有效进尺。865 d的排采实践表明，LDP-22H多分支水平井日产气量突破15万m3，日产气量稳定在8万m3左右，全程累计产气量为2091.5469.3 万m3，实现了超高产和稳产，标志着多分支水平井在低压低渗煤储层煤层气高效开发上有较好的适用性。另一方面，多分支水平井要优化井位，加强水平井底部位排采能力，稳定压降速率，减小对煤储层渗透率敏感性伤害，提高排采的连续性，减少停泵和检修作业频次，保证产能的延续性。

摘要:通过分析地下水分层测试获取的数据，认识到含水层由于受泥质含量、孔隙度、渗透率等因素影响显示各储层的压力有一定差异，指出同一地热井不同含水层之间具有越层补给的现象。分析了越层补给、洗井工艺及钻井液侵入储层因素对回灌产生的影响，提出了实行分层抽采回灌、地热井钻完井及成井工艺精细化作业的建议。

摘要:为查明下扬子地区望江坳陷白垩系-二叠系地层岩性和层序、验证地球物理信息、评价油气资源潜力，中国地质调查局部署了大口径页岩气地质调查井皖望地4井，完钻井深2503.9 m。针对钻遇地层多变、软硬互层、大段多层膏岩层等复杂情况，通过钻头适应性优化、钻具组合稳斜纠斜、稳定可靠的钻井液体系等钻探工艺技术的实施，实现防斜打直快速穿越，保证了岩心采取率，实现了钻井目的。该井钻井技术可为周边地区油气钻探提供有益经验。

摘要:胜利油田济阳页岩油是中石化页岩油开发的重点区块，是我国第三个国家级页岩油开发试验区。该区块地质条件复杂，二开钻井面临着上部砾石层钻头寿命低、行程进尺少，斜井段滑动钻进“托压”严重、钻头攻击性与工具面稳定性矛盾突出等诸多难题。针对以上问题，开展钻井工艺分段优化、井眼轨迹优化、高效钻头及提速工具研制配套等方面的研究，形成了针对胜利油田页岩油?311.1 mm大井眼高效钻进工艺技术，该技术在牛庄洼陷应用20口井，提速提效成果显著：与同区块前期相比，机械钻速提高40.8%、平均行程进尺提升46.35%、二开平均钻井周期缩短55.55%，保障了胜利油田国家级页岩油示范区建设的顺利推进。

摘要:柯20井是位于柯克亚凝析气田一口储气库建井，储气层顶界以上井段固井质量不满足要求，需进行套管锻铣后重新封堵。由于该井锻铣点深、锻铣套管钢级高，现场设备施工排量和泵压不足，锻铣工具不能完全锻铣套管接箍且铣刀张力不够，给锻铣作业带来诸多困难。通过优选锻铣刀具、设计锻铣施工参数和钻井液体系、泵车配合泥浆泵增大排量、打磨锻铣刀具限位装置、分阶段调整钻井液漏斗粘度后，单趟钻锻铣进尺19.33 m，锻铣速度0.48 m/h，返屑率71%，铣刀利用率90%，相较于前几趟钻，各指标分别提高55.5%、26.3%、9.2%、26.3%，有效提高井的锻铣效率，并为其它同类型套管锻铣井的高效施工提供重要经验参考。

摘要:针对鄂尔多斯北部气田小井眼存在钻井及固井泵压高、机械钻速低、钻井技术不完善等技术问题，通过对井身结构和轨道剖面优化，钻杆、动力钻具和PDC钻头优选，水泥浆密度和套管扶正器数量及加放位置优化，形成低成本小井眼优快钻完井技术。该技术现场试验200口井，钻井周期年缩短率12%以上，机械钻速提高至18 m/h以上，钻井废弃物和固井水泥浆用量平均减少了27%和41%，平均单井钻井工程费用降低50万元左右，达到了降本增效和保护环境的目的，为鄂北气田低成本高效开发探明了方向。

摘要:针对小口径不取心钻孔，开展了?76 mm钢齿三牙轮钻头规范性的系统设计。本文参考国产石油三牙轮钻头结构设计参数取值，设计了?76 mm钢齿三牙轮钻头结构参数值，校核了牙轮钻头计算直径。系统介绍了井底击碎图和齿圈啮合图的绘制方法，并对铣齿牙轮的齿圈布置进行了优化。采用非密封滑动轴承结构，钢球锁紧牙轮，对滚珠轴承进行了设计计算，确定了滚珠数量、滚道尺寸及间隙。精确计算了楔形齿的相关参数，确定了铣刀角和铣刀安装角。阐述了小直径钢齿三牙轮钻头的零件细节、加工工艺。利用Excel函数运算功能和三维参数化实体模拟软件，解决了牙轮钻头传统的繁重的手工计算和繁琐的二维投影手工绘图的问题，提高了设计效率和设计精度，为类似牙轮钻头的设计提供了借鉴。

摘要:针对传统顶驱结构复杂和故障率高的问题，研发了一套适用于4000 m钻机的新型顶驱系统。新型顶驱采用永磁同步电机直接驱动主轴旋转钻进，采用水冷散热技术进行电机冷却。与传统顶驱相比，新型顶驱将液压站布局在地面，同时省去了减速箱、润滑泵站、冷却风机等部件，使得零部件数量减少45%以上。将提环直接与电机壳体连接，主轴承置于电机转子内部，缩小了顶驱的尺寸，减少了主承载件的数量。导轨结构进行了优化设计，提高了操作的便捷性。新型顶驱具有结构简单、故障率低等优点。已在20余口钻井中进行了现场应用，验证了其可靠性，提升了作业效率。该新型顶驱可广泛应用于石油天然气钻井与修井、地质勘探、页岩气和煤气层勘探等领域，具有良好的市场应用前景。

摘要:论述了第50卷的论文情况。