冲旋钻钻速影响因素研究

分析了钻速（ＲＯＰ） 与泵量、立管压力、冲击频率以及钻柱和液柱共振之间的关系．指出,ＲＯＰ随冲击频率的增加而快速增加,但这种增加并非线性关系,存在一最优冲击频率范围,使钻速保持较高．共振对系统振幅有较大影响,因而直接影响到钻速的变化,既有利,又有弊,使得钻速的变化呈波动状．泥浆性质（粘度、密度,弹性） 对冲击频率有一定影响,它会降低冲击频率,研究认为,尽管有诸多影响冲旋钻钻速的因素,但冲旋钻的钻速比常规钻速要提高很多,是有前途的高效快速钻井方法．     

考虑瓦斯影响的煤层冲击地压钻屑量指标研究

对于含瓦斯煤层实施钻屑法必须考虑瓦斯的影响。考虑瓦斯的影响和煤体损伤特性,经理论推导得到了含瓦斯煤层检测冲击地压的钻屑量指标,并结合阜新五龙矿的实际情况进行了验证。单位长度钻屑量危险指标与煤的密度成正比,与成孔直径的平方成正比,随弹性模量增大而减小,随抗压强度增大而增加。随瓦斯压力增大而增加,随孔隙增加而减小。     

利用钻屑法对羊草二矿冲击地压危险性的检测研究

随着我国煤矿开采深度的增加,以及开采条件越来越复杂,我国的冲击矿压现象越来越多,危害也越来越大,必须及早引起重视。本文通过钻屑法对长春羊草二矿冲击地压危险性进行检测研究。     

水力喷射侧钻径向水平井钻速方程

通过试验得到泵功率、围压和喷距等参数对钻速的影响,应用数学分析方法建立水力喷射侧钻径向水平井钻速方程,将试验和理论推导相结合给出钻速方程的求解方法。结果表明:钻速随着泵功率的增加以指数关系变化,指数一般小于1,钻井液黏度越大指数越小;钻速随着围压的增大而逐渐减小;钻速随着喷距的增大先增大后减小。     

超声振动钻削皮质骨切屑形成机理及表面粗糙度研究

皮质骨钻削加工过程中存在排屑困难、表面质量差等问题.基于超声振动在机械加工领域的优良特性,针对这些问题,本文分析了常规钻削与超声振动钻削的断屑机理,通过搭建超声振动钻削实验平台,观察其切屑形态,通过正交实验研究了主轴转速、进给速度、频率与振幅对表面粗糙度的影响.试验表明:超声振动钻削皮质骨切屑形态呈针状,而常规钻削呈螺旋状;参数对皮质骨骨孔壁的表面粗糙度影响程度依次是进给速度、频率、主轴钻速、振幅,并得到在研究范围内主轴钻速为2 000 rpm、进给速度为50 mm/min、频率为15 kHz、振幅为15μm时获得最优表面粗糙度.     

冻土钻削与冲击的研究

根据冻土的性质,进行了冻土层的钻削过程和冲击过程的理论分析,讨论了钎具的排粉问题,结合实践,提出了对于不同的冻土,采用不同的钻眼设备,可提高钻凿冻土的速度.     

水平井井底钻压波动规律的实验研究

利用水平井钻柱动力学模拟实验装置,进行了水平井井底钻压波动的模拟实验。实验结果表明:水平井井底的钻压波动为一正弦波动,其波动频率与钻柱的自转频率相等,钻压对波动频率的影响不大。水平井井底的实际钻压始终与名义钻压近似相等;随着钻压和转速的增加,水平井井底钻压的波动会变得越稳定。水平井实际钻进时,建议转速大于52.08 r/min,钻压大于90 kN。     

高频谐波振动冲击破岩机制及试验分析

基于振动学理论,建立高频谐波振动冲击破岩的物理模型和数学模型,应用MATLAB软件对数学模型求解,分析各参数对简谐振动激励下岩石振动的影响,并通过室内试验进一步验证高频谐波振动冲击钻井技术的破岩效果。结果表明:在简谐振动激励下,机械钻速比常规钻井提高了13.2%;岩石刚度、阻尼、临界力与机械钻速呈反比,动态激振力与机械钻速呈正比,激励频率与岩石固有频率越接近,机械钻速越大;机械钻速随着钻压、转速的增加而增加。     

利用地层可钻性预测钻速

在岩芯上钻孔测得的地层可钻性,可以应用到钻速预测技术方面。这将有利于钻井工程的设计工作。本文引用了钻速钻压关系的诺模图,用统计方法求出了方程的系数,得到了该诺模图的数学模型。文章叙述了用试验方法求出地层可钻性级值K_d与数学模型中系数的关系,从而得到了用地层可钻性级值K_d表达的钻速预测方程。即V=N(2.2W)~a/2.6(1.526)~(K_d)。式中V为钻速,米/时;N为转速,转/分;W为单位直径钻压,吨/英寸;K_d为地层可钻性级值,a=1.173261+0.05005K_d。文章说明了钻速预测方程的使用方法,介绍了在钻井设计、施工、估计压差等几方面的用途。文章最后讨论了提高预测准确性有赖于取得有代表性的地层可钻性资料的问题。     

冲击诱导损伤岩石的切削特性

为了提高硬岩矿山开采时牙轮切削钻孔效率,降低钻具磨损,提出冲击诱导切削复合破岩新方法。在Walsh模型的基础上,建立冲击诱导孔周围岩石损伤区的裂纹模型,推导岩石损伤区的牙轮钻齿侵入系数方程及牙轮钻速方程,分析裂纹密度和扰动频率分别对岩石弹性模量、钻齿侵入系数和钻齿切削力的影响。研究结果表明:随着裂纹密度增大,岩石的有效弹性模量减小,侵入系数逐渐减小;在一定内摩擦角范围内,随着裂纹密度增大,牙轮钻速显著提高;在相同轴向载荷条件下,随着冲击扰动频率增大,牙轮钻齿切削力逐渐减小。     

钻柱振动与冲击抑制技术研究现状

对钻柱振动和冲击的控制是井眼轨道优化设计、钻井参数优选、提高钻速及实现智能钻井的重要基础。在深 水、超深水,深井、超深井,页岩气硬脆性地层及气体钻井作业中,要用到丛式井、定向井等特殊钻井工艺,这些复杂井 建井过程中由钻柱振动和冲击造成的损失日益增加。系统阐述和对比了钻柱振动和冲击的表现形式及评价方法。将 钻柱振动和冲击分为被动控制、主动控制和半主动控制3 方面,归纳和分类探讨了近年来核心控制方法及关键控制设 备的结构、原理,给出代表性的成果,对比分析了相应方法特点、设备及适应范围,设计了钻柱振动和冲击控制程序, 探讨了未来重点研究的方向。     

凹凸板冲击射流噪声特性的实验研究

冲击射流噪声研究可为减轻垂直起降型飞机的声致疲劳提供思路。用快速Fourier变换得到了不同形状冲击面条件下冲击射流的远场噪声,并分析了噪声频谱。结果表明:对于凹、凸、平三种形状的冲击面,当冲击距离较小时,冲击单音主导了离散频率噪声;冲击单音最强音的频率随压比增大呈现频级阶越的现象;射流噪声总声压级随压比成类似对数增长的关系,当喷嘴压比大于2.5后,总声压级随压比的增长趋于缓慢;对于冲击面为凹面的冲击射流,远场噪声总声压级对喷嘴位置改变非常敏感。     

岩石可钻性钻速模式研究

地层是钻井工程最直接的研究对象,地层是影响钻速的最重要因素。本文主要讨论如何寻求地层可钻性钻速模式。试验与计算结果表明,在标准化条件下,方程V=bw~a的系数a、b主要受地层的微可钻性级值的影响,它们都是可钻性级值Kd的函数,且这种函数有区域性。通过对地质单元上的a、b值变化规律的研究求出了五个油田统一的可钻性钻速模式。     

风载与冲击载荷作用下钻架动力特性仿真分析

针对露天矿用潜孔钻机钻架在高寒大风地区工作时受冲击载荷影响易出现大幅摆动的问题,采用数值仿真方法,对某一现场使用钻机进行不同风向载荷与冲击载荷同时作用下钻架结构动力学分析,得到结构幅频响应曲线及动应力响应规律.结果表明:有风载荷作用下钻架结构的最大摆幅与最大动应力值显著提高,结构安全系数降低;幅频响应及动应力响应规律与结构动态性能关系密切;风载荷作用方向不同时钻架最大动应力作用位置不变,但最大动应力值和振幅值有明显不同;风载荷作用方向与钻机车身平行时,钻架的动应力及摆动位移最大,结构安全系数最低.     

刮刀钻头钻速规律的初步研究

本文运用刮刀钻头的运动学和破岩机理,导出了钻速的理论方程。在实验室里,以地面钻井条件做了钻速试验。实验数据的回归分析表明,实验结果与理论分析是基本一致的。为确定合理的钻压值,对岩石的抗钻进强度也作了初步的分析和探讨。     

冲击诱导损伤岩石的侵入特性

在硬岩矿山开采中,为了提高大孔径深孔凿岩效率,降低钻具磨损,提出了冲击诱导切削复合凿岩新工艺.在Walsh模型的基础上,建立了冲击诱导孔周围损伤岩石的裂纹模型,推导了岩石损伤区的牙轮钻齿侵入系数方程及侵入阻力方程.分析了裂纹密度、扰动频率分别对岩石弹性模量、岩石破碎体积和钻齿侵入阻力的影响.结果表明:随裂纹密度的增大,岩石的有效弹性模量减小;相同侵入载荷下,随着扰动频率的增加,钻齿的侵深和岩石破碎体积不断增加;随着冲击扰动频率的增大,牙轮钻齿侵入阻力逐渐减小.     

基于多元回归分析的钻速预测方法研究

在钻井过程中,优化钻井技术可以降低钻井成本和减少施工事故,而钻速预测是优化钻井的基础。目前的钻速预测方程繁多,所考虑的钻速影响因素各有侧重,大多数方程做了诸多简化,预测精度不能满足现场需要;少数方程即便考虑比较全面,但由于结构复杂,可操作性差,实用性受到一定限制。以Bourgoyne&Youngs方程作为理论基础,从元坝地区钻井数据库抽取300组录井数据,利用多元回归分析方法进行钻速方程系数的求解,针对不同地层得到的回归系数也不相同。采用同区块井的钻井数据进行验证,发现其预测钻速与实际钻速基本相符,平均相对误差小于13%,说明所建立方程能满足钻井施工需求。该方法提高了钻速方程系数的求解精度,且计算过程相对简单,所用数据易于得到,对优化钻井技术的推广具有重要意义。     

冲击地压工作面钻屑法监测技术及其应用

该文在分析了大兴煤矿7-2煤层冲击地压工作面地质条件和开采特点的基础上,采用钻屑法对工作面采掘期间的冲击危险区域进行了监测。通过分析钻屑法的监测原理及判断准则,对北二700工作面冲击危险性进行了实时监测,并对比卸压前后的钻屑煤粉量,及时卸压,钻屑量远低于临近值,明确了工作面冲击危险区域的危险性降低,可以进行安全回采。     

岩芯微钻头试验放大用于钻速预测

为了配合应用岩石可钻性预测钻速的研究工作,提出了利用经济简便的微型钻头试验方法。在地层岩芯上钻孔收集图板资料,确定地层可钻性,归纳成钻速方程,绘制成岩芯图板。 本文通过对国外文献资料的剖析,找到将岩芯图板放大的方法。该法是确定岩芯图板的交点,求出大小图板钻速钻压之间的比例关系,从而得到大图板的预测方程及图板。根据中原油田部分岩芯的可钻性及变钻压试验数据所表现的岩芯图板因岩石种类少而交点位置变动性大的现象,提出了岩芯图板交点选定的原则,为制作图板提供依据。最后推荐了中原油田钻速预测方程及图板,预计经过现场资料和试验修正后可供设计使用。     

塔河油田同心随钻扩眼钻柱动力学研究

老井侧钻是解决塔河油田含水率增加的主要技术,但井眼直径变小会对后续作业产生很大的影响,应用随钻扩眼技术可以解决此问题。但也存在钻柱动力学稳定性差、扩眼效果不理想和钻速低等问题。基于弹性力学理论及有限元分析方法,考虑弯曲井眼中钻柱受力、钻柱结构和领眼钻头与扩眼工具处钻压扭矩分配等因素的影响,由该区一口实例井扩眼参数建立了侧钻井同心随钻扩眼钻柱瞬态动力学模型。并研究BHA在小井眼中的运动状态,全钻柱关键位置动应力变化、井口轴向力、井口扭矩、钻柱轴向加速度和钻柱等效应力随加载时间的变化,模拟结果可为研究同心随钻扩眼钻柱的动力学性能和优化随钻扩眼施工参数提供了理论支持。