地质钻探技术论文范文参考 地质钻探技术毕业论文范文[精选]有关写作资料

目录

1. 第一篇地质钻探技术论文范文参考：云南某矿区复杂地层深孔岩心钻探关键技术应用研究
2. 第二篇地质钻探技术论文样文：复杂地层潜孔锤跟管钻进技术研究
3. 第三篇地质钻探技术论文范文模板：地质钻探热熔套管护壁技术的实验研究
4. 第四篇地质钻探技术论文范例：复杂地层地质钻探冲洗液研究与应用
5. 第五篇地质钻探技术论文范文格式：自动控向垂钻系统小型化设计的关键技术研究

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第一篇地质钻探技术论文范文参考：云南某矿区复杂地层深孔岩心钻探关键技术应用研究

随着我国经济持续发展和对资源需求的日益增长,矿产资源勘探迅速向深部发展,复杂地层深孔钻探需求迅速增长.与世界先进的钻探技术相比,目前我国地质勘探岩心钻探工程的总体装备水平和技术水平还比较落后,在复杂地层深孔金刚石绳索取心钻探领域,国外最新的技术装备和工艺手段在国内还没有得到充分的吸收和推广应用.复杂地层深孔钻探是当今地质钻探的热点、难点,设备作业能力、泥浆体系护壁堵漏、钻进工艺和规程参数选择、孔内事故预防与处理等是复杂地层深部钻探的关键技术.

本文总结概述了国内外深部钻探技术国内外现状,包括:钻探设备、钻杆与钻具、钻进工艺等,对云南某矿区的地质条件和地层钻进特性进行了分析,提出了该矿区钻探施工存在的主要技术问题,依据矿区存在的相关钻进技术难题,给出了本文的研究内容.本文主要研究了该矿区钻探施工钻孔设计、钻探设备优选、钻进工艺方法和规程参数优选、防塌抑制性泥浆设计和孔内事故预防与处理等,并对关键技术进行了现场试验研究.通过本文研究,主要取得以下研究成果:

(1)钻孔施工设计和设备优选

针对该矿区复杂地质主要特点,依据钻探施工设计原则,给出了典型的钻孔结构设计,以及复杂地层钻进方法、泥浆体系和孔内事故预防与处理等工艺设计,针对矿区地质设计主要要求和选用的钻进工艺方法,依据钻探设备选择主要因素,提出了钻机和泥浆泵等辅助设备优选方案.

(2)钻进工艺方法

针对上部废渣堆积层和溶洞地层等复杂地层特点,在分析常规溶洞地层钻进方法和跟管钻进技术特点的基础上,研究提出了上部溶洞等复杂地层采用内外管式跟管钻进方法,针对该矿区地层特点和绳索取心钻进工艺方法特点,优选给出了钻头、钻杆和钻具组合以及绳索取心钻进的规程参数.

(3)泥浆体系设计

针对本矿区地层存在较大的地应力,提出了漏失试验法和泥浆密度调整法预测评估地层的破裂压力和坍塌压力,本矿区存在多种坍塌复杂地层,从孔壁力学平衡出发,分析给出了不同情况下维持孔壁稳定的条件:P_w+P_H≤P_p+P_(opm)或P_w+P_H+P_(ops)≤P_p,以及保证该矿区坍塌地层孔壁稳定的泥浆密度窗口为:1.08~1.15g/cm~3,针对该矿区的水敏性地层等复杂特点,分析设计了两种泥浆体系,配方一:0.15~0.20%的Quick-Gel(膨润土)+0.04~0.07%的EZ-MUDGold+0.07~0.11%的Liquid-Pol+0.07~0.20%的Quick-TrolGold或0.20~0.28%的AUS-Trol+PAC-R或PAC-L+<,0.2%的CR650+BitLube或TorqFree+堵漏剂,配方二:1.43~2.15%的Quick-Gel(膨润土)+0.7%的PAC-R+0.7~1.43%的氯化钾+纯碱+<,0.2%的CR650+BitLube或TorqFree+重晶石,同时,分析给出了该矿区现场泥浆使用的技术特点,以及泥浆配制、维护、操作和钻进过程泥浆使用监测技术要求.

(4)孔内事故预防与处理

孔内事故与处理技术是复杂深孔钻探的重要关键技术之一,卡钻是复杂地层深孔钻探需要面临的主要孔内事故,原因众多、处理复杂,需要重点预防,处理措施要有针对性,钻孔漏失和孔壁坍塌是该矿区的主要孔内复杂情况,需要采取针对性技术措施加以预防和处理,在该矿区孔内事故预防,重点要做好3项技术措是:准确预测地层压力、护孔技术措施和钻进施工技术措施.

(5)关键技术应用研究

采用水压致裂漏失试验方法,测试评价预测了地层坍塌压力和漏失压力,为矿区泥浆设计和安全钻进施工提供了基础技术数据,分析讨论了抑制性泥浆体系在该矿区应用技术,包括:泥浆配置、泥浆固相控制和泥浆性能维护等技术,重点分析了复杂深孔钻探经常遇到的孔内事故——钻卡的事故处理案例,包括卡点计算和处理工艺.

该矿区应用本文的研究成果钻孔全部突破500m深的钻深极限,施工钻孔终孔在650m~1500m之间,达到或超过了地质设计孔深,在深部发现了地质预测的工业矿体,完全达到了地质目的,本文提出的溶洞地层钻进工艺、地层压力预测、防塌抑制性泥浆体系、孔内事故预防与处理研究成果具有行业创新性,对国内相似钻探条件矿区深孔复杂地层钻探工程具有重要的指导意义.

第二篇地质钻探技术论文样文：复杂地层潜孔锤跟管钻进技术研究

复杂地层的钻进与取样问题一直是地矿勘探、工程勘察、岩土工程施工中的一个技术难题.由于复杂地层结构松散、无规律包裹砂卵砾石、砾石大小不均、换层频繁、软硬悬殊、颗粒级配悬殊等,存在钻进、保护孔壁、取心这三大难题,常规的钻探技术难以满足施工要求.复杂地层钻探技术先后经历了锤击跟管取芯钻进和金刚石取芯钻进两个重要阶段.现有的砂卵石层*胶金刚石钻进取样技术解决了一些稍复杂地层的钻进与取样问题,但至今,仍无法适应较复杂的地层,钻孔质量和钻进效率仍处于低水平状态.

论文主要从复杂地层钻探的适应性、钻进方式、钻进冲洗介质、钻进取心工具等方面开展研究工作,对于不同类型的复杂地层,提出了相适应的钻进与取样新技术、新方法.通过研究取得了以下主要成果和结论：

(1)采用应力波理论,分析了潜孔锤跟管钻进碎岩过程及影响因素.对潜孔锤跟管钻进过程中的跟管钻压、套管自重、潜孔锤冲击功、跟管钻进速度、跟管深度、扩孔口径和钻进中的钻压值进行了理论推导,得出：

①潜孔锤跟管钻进速度取决于潜孔锤的冲击功、岩石的单位体积破碎功和凿岩直径三个因素,

②在简单和复杂工况条件下的最大跟管深度l_0、l_(max)的计算公式,包括下向垂直孔和水平孔时的最大跟管深度的计算公式,

③分析了跟管钻进钻压与机械钻速的相互关系,提出了跟管钻进的钻压以每厘米钻头直径0.5～0.9kN为宜.

(2)国内外现有的空气潜孔锤跟管钻进技术主要应用于比较松散、均质、架空不严重及中等可钻性地层,均属全断面跟管钻进,效率虽高,但不能取芯.本文将空气潜孔锤跟管钻进技术和岩芯钻探技术结合,利用前者钻进速度快和护壁效果好、后者具备采集岩芯能力的技术优势,开发了新型的钻进与取样技术方法——空气潜孔锤取芯跟管钻进技术.该技术的主要特点有：

①钻具结构采取同步、同心跟管钻进原理；采用中心钻头(唇面)超前套管钻头的阶梯钻进原理；采用双层管和三层管两种结构方法,可以满足的取芯要求,

②钻具采用的外管和岩心管均为地质钻探以及石油钻井的标准管材系列,市场货源充足,互换性好,

③空气潜孔锤取芯跟管钻进可以取得能够客观反映地层情况(层位、包裹情况等特性)岩心,

④发挥潜孔锤钻进效率高的技术优势,采取取芯和跟管一次完成,钻进效率可以大幅度提高,

此外,进行了取芯钻头和套管钻头的研制；研究制订了实用、操作性强的空气潜孔锤取芯跟管钻进技术规程.该技术配套采用当前国内地质勘察单位常用的空压机、冲击器、钻杆等,具有通用性和适应性.该技术适合于50m以内浅部复杂地层,特别是Ⅱ类复杂地层钻探取芯.

(3)在原有的GJ型扩孔张敛式跟管钻具的基础上,研究开发了冲击式金刚石取芯跟管钻进技术.该技术特点为：

①组合张敛式扩孔钻头对称分布并呈锥形,

②钻具承压和承扭能力足以满足常规钻进要求,

③两级钻头的同轴度好,导向和扶正相辅相成,不会造成钻孔弯曲,

④泄漏通道的设置在满足扩孔钻头冷却和冲刷要求的同时,不会造成孔底钻头缺少必要的冷却液体,

⑤在悬挂腔设计了调节圈,通过加减调节圈确保悬挂机构承受钻具重力,消除了收敛爪异常受力情况,

⑥设计了排沙系统,避免颗粒物质滞留钻具内部,确保钻具张敛性能的可靠性.

冲击式金刚石取芯跟管钻进方法适合在复杂地层钻探.该方法可减少孔内事故,降低材料消耗,提高钻进效率和钻探工程质量；简化钻孔结构；可为处理孔内事故提供条件.

(4)国内外现有的气动潜孔锤跟管钻进技术存在四个方面的问题：第一,钻具的规格、系列不完善；第二,钻具设计不完善；第三,钻具的制造技术如材料选择、热处理工艺不能满足要求；第四,设备配套、施工操作规程亟待提高.

小湾电站锚固和支护工程地形陡峻、地层情况较为复杂.锚固施工成孔困难的地层主要有崩塌堆积体和受构造、风化卸荷作用影响而破碎的基岩.针对小湾水电站的这一地层特点和原有技术存在的问题,设计开发出了二种类型的气动潜孔锤偏心跟管钻具.这两种偏心跟管钻具的特点有：

①依靠中心钻头和偏心扩孔钻头实现二级破岩、设计合理的排渣系统使排渣顺畅以及与具有足够冲击功的冲击器相适配等,

②具有中心钻头起导向作用的偏心跟管钻具结构对于地层复杂的小湾电站更有利于孔斜的预防,从而更大限度地满足工程设计的要求,

③钻具在结构上设计用键来传递扭矩,加之选用了高强度的材料,采用了特殊的热处理工艺,合理的固齿工艺,确保了钻具寿命,

④联接销系统为相互自锁的结构,保证了中心钻头与导正器之间连接具有良好的可靠性,解除了掉钻之忧.

同时,针对工程特点提出了钻机、空压机、潜孔锤合理选择原则和配套型号；对钻机进行了合理的改进；编制出了具有施工指导意义的潜孔锤跟管钻进工艺规范.

(5)套管的起拔速度直接影响着锚索的施工效率.针对工程实际,研制了起拔力为650KN的系列液压拔套管设备,其主要技术特点有：

①系列液压拔管机结构简单,体积小、重量轻,装拆、操作方便,

②操作台与液压泵站分开设置,适合于搬运、迁移困难的边坡工程使用,

③充分考虑了在陡坡上套管起拔的实际问题,底座和油缸采用铰接,

④一台设备可起拔多种规格的套管,形成系列.

(6)潜孔锤跟管钻进技术在二郎山龙胆溪滑坡整治堆积体工程、黄金坪电站坝基覆盖层钻进成孔与灌浆试验工程、雅砻江官地水电站左岸边坡锚索工程等近十个工程的复杂地层钻进成孔和取样中应用了研制的偏心跟管钻具、液压拔管机和工艺操作规程,取得了好的钻进成孔效率和取样质量.在一定程度上解决了深厚覆盖层、卵石层、堆积体成孔与取样技术难题,有创新性.

第三篇地质钻探技术论文范文模板：地质钻探热熔套管护壁技术的实验研究

总结了国内外热熔钻进技术现状,借鉴前人研究成果,开展了电热熔套管护壁总体技术方案、热量传递与温度场分布规律、电热熔头研制、低熔点护壁材料选配、模拟实验装置研建和热熔套管护壁工艺的模拟实验等研究工作,验证了热熔套管护壁技术的可行性,在电热元件研制和低熔点护壁材料配方等关键技术上已经取得突破,该技术具有很好的潜在应用前景.

设计了以电热熔头发热、电力调整器调压调功、低熔点护壁材料熔融-冷凝和半合模拟井筒模拟地层孔壁为核心技术的热熔套管护壁技术总体技术方案.在导热介质各向同性和热物性参数均为常数的假设条件下,建立了热熔护壁热传递物理模型,根据能量守恒定律与傅里叶定律,建立了热传导微分方程；利用解析和数值仿真方法得出了从热熔头外壁开始温度呈对数下降规律；利用实测方法得到了温度场符合自然指数规律（T等于T0eξ）；热量主要集中在热熔头周围附近,利于护壁材料的熔融.上述研究结果为热熔头设计和低熔点护壁材料配方设计等提供了理论依据.

研制了以高强石墨为电热元件、以GH742变形高温合金为壳体的热熔头.高强石墨电热元件在发热温度低于1200℃条件下能满足项目要求；研制的炭炭复合材料电热元件虽然具有强度高、电阻率大等优势,但高温抗氧化能力偏弱；GH742变形高温合金具有较强的抗氧化能力,高温热导率较大,高温机械强度高等优点,基本能满*项目实验要求.

以低熔点玻璃粉为基本组分,实验研究了添加石英砂、铝粉等添加剂对热熔材料物理力学性能的影响,得到的优选配方是同时添加20%-30%的铝粉和石英砂.

研建了以可控硅三相电力调整器、变频调速、半合模拟井筒、红外测温仪及数显无线热电偶测温等为主要组成部分的热熔套管护壁模拟实验装置,为电热熔套管护壁工艺的研究提供了便利条件.开展了大量的热熔护壁模拟实验研究,验证了热熔护壁技术的可行性,验证了热熔头设计、低熔点材料配方和模拟实验装置的合理性,验证了热熔头*径向温度场分布规律的理论计算结果和数值模拟计算结果的正确性.

第四篇地质钻探技术论文范例：复杂地层地质钻探冲洗液研究与应用

本文研究了有机改性膨润土冲洗液材料、淀粉聚合物冲洗液材料和溶胀型随钻堵漏材料.以丙烯酸和丙烯酰胺聚合物为插层剂,采用炼压法制备了有机改性膨润土冲洗液材料.经过XRD、FT-IR、SEM分析表明,有机基团进入膨润土的层间结构或与膨润土产生了键合接枝作用,膨润土仍保持原有层状结构.冲洗液性能测试结果表明,与钠膨润土相比,有机改性膨润土冲洗液的滤失量和润滑系数降低,相对膨胀降低率提高,改善了冲洗液的流变性.现场试验表明其携带岩粉能力强,可抑制钻杆内壁结垢.采用接枝聚合法制备了淀粉聚合物冲洗液材料.冲洗液性能测试表明,其在淡水、4%盐水、饱和盐水中的粘度、动塑比和滤失量都有较好表现,相对膨胀降低率可达到61%.现场试验表明其是一类较好的冲洗液材料.制备了溶胀型随钻堵漏材料.冲洗液性能测试和现场试验结果均表明,溶胀型堵漏材料堵漏效果较好.

进行了复杂地层冲洗液体系设计研究工作.总结如何根据地质条件和钻探施工要求,进行冲洗液类型选择,确定冲洗液性能参数、冲洗液处理剂优选、体系配方试验、泥浆材料及处理剂用量估算、设计冲洗液固控措施和冲洗液日常维护方案.

对用于复杂地层的泥浆体系,主要是低粘增效粉-改性沥青体系、淀粉聚合物-改性沥青体系和淀粉聚合物泥浆等进行了研究及现场实验.现场实验表明低粘增效粉-改性沥青体系具有较好的造壁性能,有利于孔壁的稳定.可以有效封堵破碎带地层裂缝,提高地层承压能力.对于易掉块、坍塌的破碎地层,需适当提高冲洗液的密度、粘度和切力,保证冲洗液具有所需要的支撑力和岩屑悬浮力.低粘增效粉-改性沥青体系具有良好的流变性能,能够满足绳索取心钻探要求.淀粉聚合物-改性沥青体系的护壁效果好,孔壁稳定,泥浆流动性好,携带岩粉能力强,进尺效率较高,正常钻进时每天进尺30～45米,钻杆内壁不结泥皮.淀粉聚合物泥浆体系具有很好的护壁性能、具有很好的流变性能和触变性能,配制方法简单,使用方便.该泥浆体系中的材料比较容易分散,整个配浆过程只需30～40分钟即可完成.除此之外的其他体系也均有较好表现.

第五篇地质钻探技术论文范文格式：自动控向垂钻系统小型化设计的关键技术研究

钻井过程中影响井斜的因素很多,且井斜给钻井、完井作业等带来一系列的危害,并造成巨大损失.国外近年来研制了VDS、SDD、Vertitrak、PowerV等具有主动防斜能力的自动化井斜闭环控制系统,成功解决了高陡构造、断层、盐层等情况下钻进时的井眼质量问题.自动控向垂直钻井技术是在工程钻井钻进时随钻测量钻孔的偏斜,确定孔斜后随即通过控制纠斜单元来纠正井斜,是当代钻探技术发展的热点.在实际的钻探工程中,各种高垂直度要求的钻孔越来越多,自动控向垂直钻进技术也就成为目前钻探工程界研究和工程实践的一个重要方向.

自动垂直钻井系统主要由测斜、信号传输、控制、钻具纠斜及动力源等几个基本的单元组成.测斜单元用于测量钻孔的井斜角与相对方位角等参数；信号传输单元将井下的参数信息传送到地面监控中心,并接收地面控制指令；井下控制单元对井斜角和相对方位角等信息进行处理和比较,检测实际倾角与垂直度的偏差,然后发出纠斜控制指令驱动纠斜单元；钻具纠斜单元按纠斜控制指令动作,给出一个适当的合力矢量指向高边,保持钻具向垂直方向钻进.动力源用于给纠斜单元的液压泵组、液压控制阀组以及其它电气元件提供动力.

近年来,国外已开始逐步重视小井眼钻井技术的研究和实际应用,在取芯钻进等地质钻探中,小口径井眼尺寸的钻探占了较大比重.在油气开采领域,由于小井眼钻井技术在降低油气勘探和开发成本、提高经济效益、减轻环境污染等方面比常规钻井具有十分突出的优越性.自动控向垂直钻井系统的小型化随着市场需求特别是随着技术的发展而不断进步.然而国外在这一研究领域一直对我国处于技术封锁状态.因此,打破国外大公司技术垄断,开发适合我国国情的自动化垂钻系统就显得很有意义.自动化垂钻系统的小型化将使得小井眼钻机的自动控向垂直钻井成为可能,其经济效益更为显著.开发出适合我国国情的小型化自动化垂钻系统,对我国的深部资源勘探和开采是很有意义的事情.

论文主要根据自动控向垂钻系统的功能原理,对自动控向垂钻系统的整体结构进行了分析,指出实现自动控向垂钻系统的小型化设计的重点是实现随钻测量仪(MWD)、动力源以及纠斜单元的小型化.然后分别对上述三种单元工作原理和结构形式进行了分析,提出了实现三者小型化的设计思路.

全文共分六章,每章内容如下：

第一章：

本章主要论述了国内外对自动控向垂钻系统的研究历史和研究现状；分析了钻采领域对小井眼钻探和小口径自动控向垂钻系统的需求,提出了本文的研究目标和研究内容.把研究重点定位于自动控向垂钻系统小型化设计所涉及到的与纠斜单元、通讯单元与动力单元有关的机械及液压方面的关键技术问题.同时对本文的研究背景和研究意义也进行了阐述.

第二章：

主要根据自动控向垂钻系统的功能原理,对自动控向垂钻系统的整体结构进行了分析,指出实现自动控向垂钻系统的小型化设计的重点是实现随钻测量仪(MWD)、动力源以及纠斜单元的小型化.然后分别对上述三种单元工作原理和结构形式进行了分析,提出了实现三者小型化的设计思路,其中重点分析了纠斜单元的几种纠斜策略和对应的结构布置形式,提出采用单缸独立动作与双缸异步动作结合的纠斜策略,确定以单泵组三液压缸横向布置形式作为纠斜单元小型化设计的方案.

第三章：

本章主要根据小孔径电磁波随钻测量仪工作的工作环境条件及小型化设计要求,解决其机械结构设计上遇到的抗压、密封、抗震、散热问题,以及解决狭小空间内实现电气可靠和快速联接的有关问题.在进行机械密封结构设计时,采用高级非线性有限元软件SC.Marc对管筒连接头处的O形橡胶圈径向密封以及端面处的O形橡胶圈轴向密封进了仿真运算,利用仿真运算结果,对初始设计中O形橡胶圈密封沟槽的结构尺寸以及O形橡胶圈的过盈量等参数进行了优化.最后介绍了小孔径电磁波随钻测量仪的实际装调和试验情况,以及对原设计方案的改进意见.

第四章：

本章根据适应于纠斜单元小型化设计的纠斜策略,分析了几种液压控制系统方案的特点,设计了采用二位二通螺纹插装阀换向和保压的液压控制系统方案,利用AMESim软件建立了液压控制系统仿真模型,在不同压力条件下,对液压缸单缸动作、双缸同步动作、双缸异步动作以及停泵保压工况进行了仿真运算和分析,利用仿真结果调整了卸荷阀等部分元件的参数.随后以压力传感器、数据采集卡、PLC控制器及微机等组成的测试平台,对所设计的液压系统进行了试验测试,验证了仿真结果的合理性,同时也肯定了自动控向垂钻系统纠斜单元小型化设计思路的正确性.

第五章：

本章主要介绍了井下涡轮发电机设计的基本理论,分析了影响井下涡轮发电机效率的因素,对井下涡轮发电机的几种结构形式进行三维建模,利用计算流体力学的方法,使用CFD软件FloWorks对井下涡轮发电机不同外部结构形式下的内部流场特性进行了仿真,提出了适于井下涡轮发电机小型化的结构方案,并就小口径井下涡轮发电机的结构设计与试验方案提出了参考建议.

第六章：

第六章为总结部分.主要介绍了经过有关的理论分析和试验研究,获得的一些研究成果和主要创新点,并指出了论文中的不足之处,提出了进一步研究的内容和思路,最后对我国自动控向垂钻系统的技术发展进行了乐观的展望.

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