砂岩型铀矿致密泥岩地层齿形复合片钻头的研究与应用.pdf

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1、应用技术ChinascienceandTechnologyReview啊I砂岩型铀矿致密泥岩地层齿形复合片钻头的研究与应用杨赤剑(内蒙古地质矿产勘查院内蒙古呼和浩特010010)[摘要]针对地浸砂岩型铀矿钻探中致密泥岩钻进效率低的问题，在内蒙古巴音戈壁盆地研究试验了齿形复合片钻头与圆片状复合片钻头，提高了钻进效率。对研磨性较弱，中等硬度致密泥岩，采用1o4mm双环式齿形复合片钻头(六组)的钻进效率达到2．50m／h，比普通复合片钻头提高73％；采用1lOmm~式平底齿形复合片钻头(四组)的钻进效率达到2．

2、58m／h，比普通复合片钻头提高27％。对研磨性较强，硬致密泥岩，采用中llOmm双环式阶梯齿形复合片钻头(八组)的钻进效率达到3．31m／h，比普通复合片钻头提高25％，11咖m双环式平底齿形复合片钻头(八组)的钻进效率达到4．38m／h，比普通复合片钻头提高20％。[关键词]致密泥岩钻进效率齿形复合片钻头。中图分类号：TH268文献标识码：A文章编号：1009-9l4X(20l4)14—0315一o2致密泥岩的钻进效率低一直是地质、煤炭、石油系统的钻进难题，至今未能长、钻进平稳。底水口、外水槽、内水槽

3、水路空间要大，排粉通畅，有效防止钻孔从根本上解决。在地浸砂岩型铀矿找矿中，巴音戈壁盆地塔木素地区钻探施工缩径和岩心膨胀。孔深大多数在400m以上，钻孔揭露的硬致密泥岩地层平均占每个钻孔25％左2现场应用右，厚度约100m，该地层钻进时的特点：①钻速低。弹塑性大的致密泥岩抵抗切试验矿区：内蒙古巴音戈壁盆地塔木素地区。削工具压入能力强，刻取岩石时易发生切削工具在岩石表面打滑，造成碎岩困试验设备：HxY一8O0，r型NBB-250／6型泥浆泵208NJB-06A型泥难，岩石硬度可达到6～8级。②钻孔缩径。岩石中

4、粘土矿物成分含量高，水敏性浆搅拌机Cs—l50型除砂机。强，易发生糊钻和缩径现象，这些因素造成钻进时进尺慢、效率低，采用普通圆试验钻机：368号机台、388号机台、398号机台。片状复合片钻头钻进，开始具有一定钻速，很快切削具被磨钝，失去切削能力，BZK32-32~I,(368号机)，终孔孔深285．93m，试验钻头为中l04加m双环式不进尺，同时由于易缩径、护壁难，造成提下钻困难，严重时会引发孔内事故。根齿形复合片钻头，地层为浅灰色硬致密泥岩，较完整，中硬岩层。试验时间7月25据致密泥岩的特点，开展尖齿

5、型PDC复合片钻头与园片~tPDC复合片钻头对比日～7月26日，试验深度201．5m～257．08m，进尺55．58m，纯钻时间21：20h，平的技术研究，提高了工作区致密泥岩的钻进效率。均小时效率2．6m／h。HzK5—3孔(398号机)，终孔孔深454m，试验钻头为1研究技术方法l04mm双环式齿形复合片钻头，地层为红褐色浅绿色泥岩，较完整，中硬岩层。1．1硬致密泥岩地层的钻进特点试验时间7月20日～7月24日，试验深度215．32m～290．08m，进尺85．4m，纯钻硬致密泥岩中含有较多石英、钙质

6、成分，其粒度很细，结构紧密，表现为一时间32：50h，平均小时效率2．61m／h。同类地层用中104mmW通复合片钻头，般切削具很难切入，即使切人，其切人深度也很小，切人后由于细颗粒的研磨，钻进小时效率1．5m／h。试验钻头提高钻进效率73％。无钻头、钻具泥包现象，钻很陕将切削刃口磨钝，表现为打滑不进尺。再加之致密泥岩具有高弹性，切削具机回转平稳，阻力变小。压人泥岩后产生的变形被泥岩的弹性变形所抵消，切削具向前移动时，所产生EzK2孔(388号钻机)，试验用110mm双环式平底齿形复合片钻头(四的变形很快

7、恢复正常，现场把这种泥岩地层形象地称为“橡皮层”。组)，地层为灰色致密泥岩，较完整。中硬岩层。试验深度25．74m～273．23in，设计的新型齿形复合片，钻进时切削齿单位压力增大，切入岩石较深，并在进尺247．49m，纯钻时间96h，平均小时效率2．58m／h。同类地层用中110mm~孔底形成多个齿形环，即形成多个自由面，使岩石产生拉应力破碎。同时新型齿环式圆片状复合片钻头，平均小时效率2．03m／h。试验钻头提高钻进效率27％。形复合片的高耐磨性，使切削具保持锋利，表现为钻头钻进该地层时具有高效无钻头

8、、钻具泥包现象，但立轴跳动。率和长寿命。EZKI孔(388号钻机)，试验用中1lOmm~式阶梯齿形复合片钻头(八1．2复合片钻进原理组)，地层为灰白色致密泥岩，完整，硬岩层。试验深度198．15m～462．34m，，聚晶金刚石复合片(简称PDc)是在高温、高压下由人造金刚石与硬质合金进尺263．19m，纯钻时间79：30h，平均小时效率3．31m／h。同类地层用110mm一次性合成的超硬材料，它不但具有金刚石所具备的硬度高，耐