一、科学钻探孔底涡轮钻进环空流动规律及压力控制理论研究（论文文献综述）
刘学娜[1]（2021）在《绳索取心钻杆内壁结垢机理分析与冲洗液体系构建》文中研究指明
冀前辉[2]（2020）在《煤矿井下碎软煤层泡沫钻进关键技术研究》文中研究说明顺煤层钻孔抽采瓦斯是防止瓦斯事故的有效手段,也是治理瓦斯超限、提高开采效率、保障采煤安全的有效措施。碎软煤层在我国可采煤层中占有较大的比例,由于瓦斯含量高、瓦斯压力大、煤层稳定性差,施工顺煤层钻孔时常因为排粉效率低、钻孔坍塌造成钻孔深度浅、成孔率低,严重影响瓦斯抽采效果。目前国内碎软煤层钻孔施工多采用中风压空气钻进装备及工艺,存在以下几方面的问题:压缩空气作为循环介质冷却效果差;孔壁局部坍塌引起钻杆柱回转摩擦生热后存在孔内起火隐患;当钻遇含水煤层,产生煤泥粘附在钻杆的外侧容易造成钻孔事故。结合泡沫钻进携粉能力强、孔内净化效果好、冷却效果好、适合于含水地层钻进等优点,论文依托国家“十三五”油气重大专项课题“煤矿井下煤层气高效抽采技术与装备”（编号:2016ZX05045-003）等项目,以煤矿井下碎软煤层泡沫钻进关键技术为研究对象开展研究,得出如下结论:（1）基于多相流理论,分析研究了泡沫流体在钻杆内通孔、钻头、环空间隙等部分的流动规律和煤粉颗粒群在环空间隙中的受力和运动状态,为钻进工艺技术参数的研究提供了理论基础。（2）提出通过采用矮翼螺旋钻杆辅助搅粉、增加泡沫流场紊流度来提高钻进排粉效率。结合煤粉颗粒的受力和运动分析,研究了螺旋钻杆的搅粉和辅助排粉能力,得出实现搅粉的临界转速、螺旋槽升角的计算方式,并分析了影响螺旋槽排粉能力的主要参数。（3）结合碎软煤层钻进需求,开展防塌乳液泡沫剂配方研究。提出将定向钻进用防塌乳液与泡沫剂进行复配,研制出具有较强防塌能力的乳液泡沫冲洗液体系,采用Waring-Blender搅拌法、正交试验法研究了不同防塌泡沫乳液配方的发泡体积、密度、表观粘度、动切力、流性指数、稠度系数等参数,得出碎软煤层泡沫钻进防塌泡沫乳液的最佳配方:水+0.2～0.3%防塌乳液+0.5%发泡剂K12+0.4%～0.8%粘土抑制剂 NH-1。（4）分析研究了钻进环空流场,运用流体力学模拟软件分别对外平钻杆和矮翼螺旋钻杆在泡沫作用下的携粉能力进行了数值模拟,对比研究了采用矮翼螺旋钻杆和常规外平钻杆施工时,环空内泡沫流体压力、流速变化的规律,得出了矮翼螺旋钻杆钻进环空泡沫流动压力损失修正系数。通过对碎软煤层泡沫钻进压力损失、压缩空气和泡沫液注入量等工艺参数的分析研究,提出了煤矿井下碎软煤层泡沫钻进气体体积流量的理论计算方法。（5）通过对煤矿井下防塌泡沫乳液注入、消泡等技术的综合研究,配套研制了泡沫发生器、钻进消泡装置等设备,构建了煤矿井下成套泡沫钻进装备集成。（6）在理论分析、模拟仿真和实验室研究的基础上,开展了发泡实验、消泡试验、防塌孔试验、现场钻孔试验等系列研究,分析了碎软煤层泡沫钻进工艺参数,研究了防塌泡沫乳液的防塌效果。在碎软煤层现场开展了钻进对比试验,相对于中风压空气钻进工艺,采用井下泡沫钻进工艺和矮翼螺旋钻杆在施工煤矿碎软煤层钻孔时,钻机回转阻力降幅最大达到了 48%。试验证明,碎软煤层泡沫钻进工艺适合在碎软煤层中施工深度达200m的本煤层钻孔。
申云飞[3]（2018）在《豫西山区基岩地热钻探技术研究与应用》文中提出地热是蕴藏在地球内部的一种巨大的“绿色能源宝库”,具有可持续和可再生等特点,是一项可再生清洁能源。当前,随着我国资源和环境形势严峻,寻求新的清洁能源资源,积极调整和优化能源资源消耗结构,地热能得到了高层和行业前所未有的重视,各部委先后颁布多项支持鼓励地热能开发等的政策文件,地热能产业迎来巨大发展机遇。长期以来,地热资源的主要开发利用方式为钻井,钻井直接决定着地热资源的投资成本、开发成败。豫西地区蕴含丰富的地热资源,但因其地质构造演化复杂,自然地理环境差等原因,地热钻探成本居高不下,钻进效率低下,事故频发,成为让人谈之色变的高风险地带。本文通过文献查阅及调研等方式,分析了地热钻探主要存在设备及工艺基础差、钻效低、施工周期长等问题,展望了未来存在引入石油设备工艺、绿色智能化钻探、多工艺复合钻探、高深高温高压钻探等发展方向。概述了豫西地热资源赋存状况,对其复杂地层特点及成因进行了分析归纳,列举了各地层条件对钻探工程的主要影响,并提出了相应工艺对策。同时结合生产性实践,在栾川九龙山火成岩缺水山区,“硬、碎、漏”各种复杂情况条件下,采用空气潜孔锤+气举反循环组合钻探工艺完成3眼地热井钻井工程。得出以下结论:该组合工艺提高了钻进效率,降低减少了施工周期和成本,解决了漏失问题,并实现了绿色勘查,避免了大量使用化学泥浆对自然生态造成的污染;采用空气潜孔锤可以可以有效针对该地区200m以上坚硬、局部破碎严重漏失地层,且能保持较高钻速;采用气举反循环技术可有效解决深孔钻进和漏失等问题,钻进效率为常规正循环钻进方法的1.53倍;结合九龙山1号井地热水量小的问题,在河南省基岩地区地热井及水文水井领域首次应用了水力压裂增产技术,使地热水增产达原来的3倍,为基岩地区地热和地下水资源增产提供了示范和技术支撑。
苟如意[4]（2018）在《高速涡轮钻具推力轴承的混合润滑和表面损伤研究》文中研究表明涡轮钻具向着高速、高效、小直径的方向发展,要求涡轮钻具推力轴承在高速、重载、高温、钻井液润滑的恶劣工况下可靠运转,使得高速涡轮钻具推力轴承的设计制造面临严峻挑战。本文通过流场分析,揭示了不同结构形式的推力轴承中,钻井液固相体积分数的分布规律;通过热力耦合分析,求解了不同接触形式下轴承表面的温度场分布,并分析了钻井工况对轴承温升的影响。通过建立钻井液混合润滑模型,分析了涡轮钻具点接触推力轴承的混合润滑性能,得出了钻井液非牛顿特性、轴承表面粗糙峰和椭圆率对钻井液润滑膜厚、压力、温升的影响规律。通过建立表面压痕和表面疲劳的有限元模型,得到了轴承表面压痕的形成规律和轴承表面的疲劳使用因子。主要的研究内容如下:针对三种典型的高速涡轮钻具推力轴承,基于钻井液两相流动理论,建立了单个钢球的流体域分析模型,分析了钻井液参数对固相颗粒沉积的影响规律,为钻井液固相颗形成表面压痕提供了分析基础。在建立井底温度场模型的基础上,基于热力耦合理论,进行了点接触推力球轴承和面接触推力滑动轴承的热力耦合分析,分析了轴向载荷和转速对轴承温升的影响,得出了轴承表面温升对涡轮钻具轴向载荷更加敏感,涡轮钻具推力轴承在应用过程中应当严格控制轴向载荷,为推力轴承在现场中的应用提供了理论基础。建立了幂律型钻井液润滑下的点接触混合润滑模型,利用数值计算方法,研究了构造粗糙表面、高斯粗糙表面对混合润滑特性的影响,得到了轴承滑滚比、椭圆率、表面纹理方向对钻井液油膜厚度、压力和温升的影响规律。通过钻井液润滑下点接触推力轴承的混合润滑行为研究,揭示了钻井液油膜承载能力、润滑特性和润滑失效的机理,为钻井时控制涡轮钻具转速,避免推力轴承处于干摩擦,建立有效的混合润滑油膜,提高钻井液润滑效率提供了理论依据。通过现场试验,得到高速涡轮钻具推力轴承表面的压痕形式。基于弹塑性压入理论,建立了钻井液固相颗粒对轴承表面的压痕的计算模型,运用有限元法进行了轴承表面压痕的参数化分析。通过球形固相颗粒的塑性变形、轴承表面的塑性应变、应力和材料推挤现象,表征了钻井液固相颗粒形状、材料对轴承表面压痕的影响,并分析了轴承表面摩擦系数对表面压痕形状的影响规律。通过现场试验,得到高速涡轮钻具推力轴承表面的疲劳裂纹形式。基于累积疲劳损伤理论和Dang Van应力评价方法,建立了轴承表面疲劳分析模型,运用有限元方法分析了无压痕和带压痕的轴承表面的疲劳使用因子,得到了表面硬化层厚度、钢球半径、表面压痕对轴承表面疲劳的影响规律,为涡轮钻具推力轴承表面疲劳的评价提供了一种新方法。
乔有浩[5]（2018）在《小口径金刚石钻探微泡沫冲洗液及动态特性研究》文中进行了进一步梳理川藏铁路沿线工程地质条件极其复杂,具有高寒冻土、裂隙发育、地形地貌变化大等特点,在地质勘察钻探过程中容易出现钻孔漏失、垮塌等问题。传统冲洗液体系很难解决上述地质条件的钻探难题。论文以川藏铁路勘察小口径金刚石钻探为工程背景,试图研究一种可适用于川藏铁路地质勘察小口径金刚石钻探的微泡沫冲洗液体系,以解决复杂地层制约小口径金刚石钻探快速钻进的难题。作为一种新型冲洗液体系,微泡沫冲洗液具有固相含量低、润滑性能好、流变性好、降滤失性能佳以及岩心采取率高等众多优点。微泡沫冲洗液具有上述特点,有效的解决了小口径金刚石钻探在复杂工程地质条件下的漏失、缩径、孔壁垮塌等问题。在微泡沫冲洗液体系性能研究中,大多集中在室内静态条件下的测试与分析,鲜有微泡沫冲洗液动态循环条件下的性能研究。但通过对微泡沫冲洗液动态特性的研究,可有效反映实际钻孔中冲洗液各项性能参数在循环流动时的变化情况。因此,开展满足小口径金刚石钻探要求的微泡沫冲洗液体系研制和动态特性研究,具有一定的必要性。围绕研究目的,本文展开的工作和取得的成果主要有以下几点:（1）配方的研制。结合川藏铁路勘察在复杂地层条件下小口径金刚石钻探对冲洗液性能的要求,综合考虑冲洗液体系的半衰期、发泡量、抗污染能力以及流变特性等性能参数,利用正交试验对微泡沫冲洗液体系的各组分进行加量的优化,得出微泡沫冲洗液体系的最优配方。（2）配方的性能测试与评价。在静态条件下,对所得的微泡沫冲洗液配方进行半衰期、发泡量、流变特性、抗污染能力等性能评价,该微泡沫冲洗液的流变模式为幂律模式,其综合性能良好。另外,根据配方以低速搅拌的方式制得的微泡沫冲洗液,具有较大的发泡量。结果表明配方在低速搅拌的条件下仍可大量发泡,钻探现场设备能够配置微泡沫冲洗液。（3）动态特性测试装置的设计与搭建。根据微泡沫冲洗液在钻孔内的动态循环特征,设计并搭建室内冲洗液动态性能测试试验台。该试验台主要包括四个部分,分别是动力控制系统、流体控制系统、测试系统和泡沫制备仪器。该试验台可以有效还原冲洗液在钻孔中的实际流动情况,在动态条件下准确测出冲洗液的各项性能参数,达到了设计的目的。（4）动态特性研究。利用所搭建的试验台模拟冲洗液的孔内循环,测试微泡沫冲洗液在动态循环条件下的性能,与静态条件下的性能进行比较分析。结果表明:微泡沫冲洗液体系表现出了良好的流变性,与静态条件下的流变性能表现出一定的差异性。微泡沫流体在动静态条件下的流变模式为幂律模式,表现出了冲洗液体系的稳定性。随着循环压力增大,微泡沫冲洗液的密度、粘度以及切力都有所增大。本文研制出的微泡沫冲洗液具有良好的性能,可以适用于川藏铁路复杂地质条件下的小口径金刚石钻探。并且设计出的测试装置可以准确测试冲洗液在动态条件下的各项性能参数,为深入研究冲洗液性能提供设备支持。微泡冲洗液体系的系统研究,对推动小口径金刚石钻探技术的发展具有一定的工程价值和现实意义。
吴纯明[6]（2017）在《高频微幅旋振钻具的工作机理研究》文中研究表明钻柱力学中,钻柱系统的振动是研究者们所关心的的主要问题之一。钻柱振动会使钻井效率降低,造成钻井设备的失效,因而振动控制已经发展为钻井工程中不可忽略的因素。钻头的粘滑现象对整个钻井极具破坏性,由此提出了高频微幅旋振钻具。基于碰撞理论,利用机械、力学、数学以及相关软件等研究方法对高频微幅旋振钻具进行了以下相关研究:与现有的井下工具相比,该工具在旋转的同时能提供一定的周向冲击力,致使钻头在破岩过程中受周向的冲击载荷,导致钻头受到的扭矩发生变化。在纵向冲击破岩的同时也有周向破岩,达到提高钻井效率的目的。根据不同的运动关系,分别建立撞击发生器偏心环与撞击发生器传动轴的运动学方程,得到了各自角速度、角位移随时间的变化情况。同时,通过分析二者的碰撞过程和接触时间,得到了旋振钻具的平均扭矩和碰撞频率与入口流量、入口压强的相互关系。其次,研究高频微幅旋振钻具动力学时,分两种情况考虑。单独考虑旋振钻具时,假设旋振钻具中传动轴与偏心环的碰撞过程为理想状态下的冲量响应,并建立了单自由度无阻尼的冲量振动方程,得到了碰撞过程中旋振钻具角位移和角速度的振动特性。考虑整个钻柱系统时,建立相应的多自由度振动模型及扭转振动方程,通过考查有无高频微幅旋振钻具的钻柱系统振动情况和改变相关参数,得出各组件的振动角位移和角速度随时间的变化关系及其影响。为了验证理论计算的准确性,将高频微幅旋振钻具三维模型导入ADAMS,对旋振钻具的运动过程以及碰撞部分进行刚性多体动力学仿真。通过设定边界条件等,得到旋振钻具中撞击发生器传动轴与撞击发生器偏心环碰撞产生的扭矩、碰撞周期、偏心环角速度以及传动轴角速度随时间的变化关系,并与前文的理论结果进行了对比。综上所述,本文在设计并提出高频微幅旋振钻具的基础上,主要进行了旋振钻具碰撞系统部件的运动模型建立,研究得到关键部件的角速度、角位移、碰撞扭矩、碰撞频率;分单独考虑高频微幅旋振钻具和考虑整个钻柱系统,建立不同自由度的扭转振动模型,进行旋振钻具自身振动以及对整个钻柱系统振动的影响研究;同时,利用ADAMS仿真软件,对旋振钻具碰撞过程进行了多刚体动力学仿真分析,验证了理论模型及其结果的准确性,为后续的室内试验和井下实验提供理论依据。
王立民[7]（2017）在《超深层致密砂岩气藏油基钻开液防漏堵漏性能研究》文中指出超深层致密砂岩气藏具有高温高压、低孔特低渗、裂缝发育、地层压力异常、高损害潜力等工程地质特征。钻完井过程中裂缝发育导致工作液漏失,是储层首要的潜在损害因素。因此,在钻开储层前,先期加入与储层漏失通道匹配的固相粒子,钻进储层段时防漏堵漏有机结合,降低工作液漏失损害,有效保护储层,具有重要意义。论文以塔里木盆地J、W区块超深层致密砂岩气藏为研究对象,描述了工区地质特征、明确了储层裂缝动态宽度范围;评价了原用油基钻开液防漏堵漏性能、开展了超深井钻井用堵漏材料评价实验、优选出适合工区条件的堵漏材料;设计并评价了油基钻开液优化配方,优化后配方应用于2 口试验井,防漏堵漏效果良好;丰富了超深井堵漏材料优选指标,完善了超深井堵漏材料优选策略。取得的主要成果与认识如下:明确了储层裂缝的静、动态宽度范围。综合运用有限元模拟法和漏失动态数据反演法,获得裂缝静、动态宽度范围。J区块原地裂缝宽度0.5mm以下,W区块原地裂缝宽度1.0mm以下。在钻开液液柱正压差和激动压力波动影响下,J区块致漏裂缝宽度普遍在0.2～2mm之间;W区块致漏裂缝宽度普遍普遍在0.3mm～3mm之间。评价了原用油基钻开液防漏堵漏能力。开展了油基钻开液静态损害评价实验,结果显示原用油基钻开液对裂缝岩样平均渗透率损害率高达62.77%。动态损害评价实验显示,油基钻开液在小返排压差下对50μm以下的裂缝,平均渗透率返排恢复率仅有37.87%。滤饼承压能力评价实验显示,原用油基钻开液仅能对100μm以下裂缝有效封堵、对150μm以上裂缝几乎无封堵能力。综合评价,原油基钻开液保护防漏堵漏、储层保护效果较差。完善了超深井钻井用堵漏材料优选方法。在评价了颗粒粒度、酸溶性等常规指标后,以KGD-3和核桃壳为代表,开展了材料高温老化、老化后承压、磨蚀性和摩擦性实验。结果显示核桃壳的酸溶率低、高温老化后老化严重、承压能力大幅降低。而KGD-3以其高酸溶率,高温老化后承压能力不变等优良性能更适合超深井防漏堵漏。形成了具有暂堵性堵漏功能的油基钻开液配方。基于暂堵性堵漏技术思想,开展油基钻开液配方优化:据正交实验法设计配方,开展防漏堵漏效果评价。结果显示优化配方J-7（基浆+1%超细碳酸钙+5%KGD-2+3%KGD-3）在压差10MPa下能有效封堵500μm及以下裂缝;优化配方W-3（基浆+1%KGD-1+5%KGD-2+3%KGD-3）在压差10MPa下能有效封堵1000μm及以下裂缝,满足现场要求。优化配方性能稳定,累计滤失量降低,平均返排恢复率高达69.2%。经2 口井试验,漏失量大幅下降,防漏堵漏效果良好。丰富了超深裂缝性储层堵漏材料优指标。针对超深裂缝性储层高温高压油基环境中堵漏材料的高温老化性、摩擦性和磨蚀性评价实验结果,丰富了超深裂缝性储层堵漏材料优选指标,依据重要性对指标分三级,并绘制了超深裂缝性储层堵漏材料优选策略表。
吴海东[8]（2017）在《高温条件下金刚石钻头钻进实验研究》文中研究表明地球是人类赖以生存的家园,地球资源是经济社会不断向前发展的物质基础。地球深部探索是解决人类资源、能源和环境问题的必由之路。目前,深部油气勘探最深已达到10km,深部科学钻探最深更是超过12km。而随着深度的增加,地层温度不断上升,按照30℃/km的地壳平均地温梯度计算,超10km的钻井井底地层温度将超过300℃。埋藏于几千米地下、温度在150℃以上的干热岩作为开采潜力巨大的清洁能源,被各国视为解决能源与环境问题的关键化石燃料替代能源。然而,无论是超深油气勘探、超深科学钻探还是干热岩的勘探开发,都需要在高温地层中钻进。金刚石钻进是一种先进的回转钻进技术,在油气勘探和地质勘查工作中应用广泛,也是目前科学钻探、深部油气勘探和干热岩勘探开发中所采取的主要钻进方式。随着温度的升高,岩石的性质会发生很大的变化,例如强度降低、塑性增强,可钻性发生变化;同时高温对钻进技术也会产生很大影响,例如钻井液携粉能力降低、井壁失稳、钻头磨损加剧等。另一方面,金刚石材料受热容易产生热损伤从而导致耐磨性下降。但到目前为止,针对金刚石钻头钻进高温地层的研究少见报道,金刚石钻头在高温地层中钻进碎岩的特征与规律尚未有深入的专门研究。本文以深部油气勘探、深部科学钻探以及干热岩钻井中,金刚石钻头需要在高温地层中进行碎岩钻进为研究的出发点,立足于金刚石钻头材料、岩石、循环介质、钻进实验装置以及实验方法5个要素,研究了温度对金刚石钻进的影响,揭示了不同温度条件下孕镶金刚石钻头和PDC钻头钻进不同岩石的特征和一般规律,并对高温下金刚石钻头碎岩与磨损机理进行了分析和探讨。论文主要的研究工作和相关结论如下:（1）综合测试和分析了多种金刚石钻头材料高温条件下的性能变化规律热重分析结果表明:单晶金刚石、聚晶金刚石和PDC三种材料在700℃左右开始发生明显的热失重效应。实时高温强度测试结果表明:在0350℃实时温度下,随着温度升高,孕镶材料的抗弯强度先升高后降低,断裂前变形量先减小后增高,100℃时强度提高约10%,350℃时强度降低约10%。01000℃高温后的强度和耐磨性研究结果表明:单晶金刚石颗粒静压强度随温度升高不断降低,600℃高温后强度降低接近30%,800℃后降低40%,1000℃时氧化殆尽;孕镶金刚石材料高温后强度随温度升高不断上升,800℃后升高20%,1000℃熔融;PDC材料耐高温能力在800℃以下;孕镶材料耐磨性随温度升高逐减弱,600℃之前趋势缓慢,600℃之后加速下降,800℃后耐磨性降低30%;PDC材料耐磨性随温度上升缓慢降低,600℃时降低了10%左右。（2）研制了可模拟0300℃高温地层钻进的试验装置分析和提出了高温钻进试验装置的功能需求和参数指标要求,并根据指标要求计算了装置加热需求功率和液压传动需求功率,完成了高温钻进试验装置各系统的设计和加工,为后续的高温钻进试验提供了关键设备条件,为后续实验和研究奠下了基础。（3）完成了高温钻进实验材料方法以及相关计算工作选择花岗岩、玄武岩和砂岩三种岩石样品,对其常温和高温可钻性进行了测试;设计制造了φ59mm的孕镶金刚石钻头和PDC钻头各两只;筛选并测试了高温循环介质;运用多相流体力学的相关知识,对岩粉净化方案进行了设计和计算,得出了岩粉滤网设置的最佳高度和沉淀静置时间等重要参数;运用Solidworks Flow Simulation的热传导计算功能,对岩石在循环介质的加热过程进行模拟计算,获得了将岩石内部温度加热至稳定均匀所需的时间参数。（4）开展了金刚石钻头高温钻进实验孕镶金刚石钻进实验结果表明:300℃实时高温下,孕镶金刚石钻进花岗岩、玄武岩以及砂岩的钻进速度有不同程度提高,其中花岗岩提高25%,玄武岩提高7%,砂岩提高50%;从扭矩数据分析,花岗岩高温下扭矩上升25%,玄武岩下降11%,砂岩增加18%;从破碎比功角度分析,花岗岩的破碎比功基本不受高温影响,而玄武岩高温下的破碎比功降低了20%,砂岩降低26%;从磨损角度分析,高温下钻头唇面的磨损会加剧。PDC钻进结果实验结果表明:PDC钻进实验结果表明:与常温相比,300℃高温条件下PDC钻进砂岩的钻进速度大幅提高,提高幅度达到240%,破岩比功降低超过50%。PDC钻头钻进花岗岩和玄武岩时,钻进速度较低,随温度的升高逐渐下降,300℃下钻进花岗岩降低了20%,钻进玄武岩时速度仅为常温时的1/6。在破碎比功方面,高温条件下PDC钻进花岗岩比功为常温时的4倍以上;高温钻进玄武岩时,破碎比功达到为常温时的10倍以上。总体结果表明,孕镶金刚石钻头适合于在300℃高温硬岩地层的钻进。300℃条件下PDC钻头依然不适用于钻进花岗岩和玄武岩等硬岩。
翁炜[9]（2016）在《深孔硬岩小直径涡轮钻具关键技术及应用研究》文中研究说明近年来,我国资源勘探开发工作向深部拓展,小口径钻探的技术经济性日益凸显,但深部高温硬岩小口径钻探取样技术尚存在诸多技术难点,影响了勘探开发工作的进展。孔底动力钻具在井下由钻井介质直接驱动钻具,有效提升钻进效率,目前国内应用较多的是螺杆钻具,但其耐高温性能差,偏心振动较大,不适宜高温深孔钻探。涡轮钻具采用全金属结构,可耐受高温高压,工作转速高,在俄罗斯和美国等国家普遍应用。国内研究主要集中在中大直径涡轮钻具领域,小直径涡轮钻具及其钻探取心应用技术尚处于起步阶段。本文在综合国内外涡轮钻具研究基础上,结合深孔高温硬岩条件钻探取样工作需求,对小直径涡轮钻具及其钻进取心应用技术进行了研究。首先对涡轮钻具的工作原理和水力特性进行了分析探讨,总结形成并优化了小口径涡轮钻具叶片叶型及系统整机的设计理论和方法。具体通过89mm规格涡轮钻具研制,阐述了涡轮节、轴承节等关键部件的设计,进行了不同叶形的涡轮叶片的建模和模拟分析对比,结合三维检测技术,实现了动态设计。在空间尺寸受限的情况下,完成了小直径涡轮钻具主轴、PDC轴承、叶片等关键部件的结构优化、材料优选和制造工艺研究,保障了钻具的性能和使用寿命,并研制成功国内首套?89mm涡轮钻具。针对涡轮钻具高速高温的测试需要,研制了高速涡轮钻具测试系统,可满足04000rpm转速测试要求,对涡轮钻具叶片和整机进行了室内性能测试,结合台架对不同岩石的实钻试验,验证了设计理论与性能指标。在此基础上,对深孔硬岩涡轮钻进取心技术及配套器具进行了深入研究,提出了涡轮钻具配套钻头、取心钻具的设计原则和涡轮钻具钻进取心应用工艺参数。在福建漳州干热1井钻探现场采用?127mm规格涡轮钻具完成了国内首次干热岩涡轮钻进取心钻进现场试验,在?118小直径井眼中完成了?89mm涡轮钻具的现场应用,试验效果显示涡轮钻进可有效提高机械钻速,初步验证了钻具设计参数和应用工艺。本研究为小口径深部高温地层孔底动力钻进技术的应用提供了关键技术支持,具备良好的理论价值和实际指导意义。
何将福[10]（2016）在《硬岩水平定向钻用射流式液动锤理论与试验研究》文中认为硬岩非开挖水平定向钻井技术是衡量一个国家在非开挖领域技术水平的最重要因素之一,是推动水平定向钻井技术向前发展的核心要素,具有良好的应用价值与社会效益。硬岩水平定向钻井技术的发展,不仅需要从理论上创新、工艺上创优,还需在设备上进一步实现创造。目前,常规的硬岩定向钻井技术主要是回转钻进及专用硬岩扩孔器,在钻遇坚硬、破碎、软硬夹层和卵砾石层时具有施工难度大、钻进效率低、钻井成本高等难题。传统的硬岩复杂地层水平定向钻进工艺与设备已无法满足施工进度与效益提升的要求,急需研发新的硬岩水平定向钻井工艺设备,以解决硬岩水平定向钻井领域技术难题。国内外知名的研究机构、高校及钻井技术服务公司均积极参与到该项技术的研究当中,旨在推进硬岩水平定向钻井技术的快速发展。液动冲击回转钻进技术因具有硬岩地层钻进效率高、成孔质量好、钻进孔内事故少等特有的优势而被广泛应用于地质岩心勘探、水文水井、石油钻井、地热钻井、科学钻探等领域。射流式液动冲击钻具（射流式液动锤）作为一种采用双稳态射流元件为控制机构的新型冲击钻具,其能量利用率高,钻具工作适应能力强,是一种应用前景良好的新型液动冲击回转钻具。与螺杆马达钻具配合使用,能够有效解决油气钻井、定向钻井中硬岩施工周期长,钻进效率低,钻探成本高等难题。本文针对坚硬地层水平定向钻进技术难题,首次提出将射流式液动冲击钻具配合螺杆马达应用于硬岩水平定向钻井领域,研制具有大冲击功、长使用寿命、高工作稳定性的水平定向钻用射流式液动冲击钻具,并开展冲击钻具工作原理分析及缸体前后腔压力动态变化规律理论研究,设计了GSC-203型硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具,完成了钻具内部流场与压力分布数值模拟计算,对比分析了模拟结果与冲击钻具室内性能实验和入井试验结果,并综合评价了GSC-203型硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具的工作性能。本文的主要研究内容与结论如下:（1）针对硬岩水平定向钻井技术钻进效率低、施工周期长、钻井成本高等难题,调研国内外常规硬岩钻进工艺设备与方法研究现状及进展,探索射流式液动冲击钻具在水平定向钻井领域的工作原理与应用优势,开展硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具研制的可行性研究,为冲击钻具的结构优化设计及推广应用提供前期基础。（2）基于流体动力学基础知识,开展硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具理论研究,建立水平定向钻用射流式液动冲击钻具工作过程中缸体前后腔压力变化数学模型及活塞冲锤水平运动状态数学模型,为硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具的结构设计提供理论基础。（3）根据硬岩水平定向钻进施工技术要求,完成GSC-203型硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具的结构设计、图纸绘制及样机加工,校核冲击钻具结构强度,理论计算元件寿命、密封槽承压能力、冲击钻具与牙轮钻头匹配能力等,为冲击钻具的工作性能参数优化提供技术支持。（4）借助Solidworks、Hypermesh等三维制图与网格划分工具建立冲击钻具工作流体区域模型,采用动网格模拟计算方法,通过流体动力学数值模拟分析软件FLUENT分析GSC-203型水平定向钻用射流式液动冲击钻具系统流场及压力分布动态变化规律,验证了冲击钻具结构设计的合理性。数值模拟结果表明,冲锤冲击末速度、系统压力降及工作频率均受工作流量与冲击行程的影响。冲击钻具工作行程越大,冲锤冲击末速度越大,钻具工作频率越小。而冲击钻具系统压力降随着工作流量与冲击行程的增大而增大。（5）开展GSC-203型水平定向钻用射流式液动冲击钻具室内性能参数实验,设计了基于电涡流位移传感器的冲击末速度非接触测量系统,测试了不同行程、不同工作流量条件下冲击钻具冲锤的冲击末速度、工作频率、系统压力降及冲击功等性能参数,测试得到的冲击钻具工作频率为6Hz20Hz,最大冲击功为407.044J,系统工作压力降为2.2MPa6.5MPa。对比分析了室内实验与数值模拟结果,二者具有很大的相似性,均表明水平定向钻用射流式液动冲击钻具的冲击功主要受流量及冲击行程的影响。（6）完成了GSC-203型水平定向钻用射流式液动冲击钻具的入井试验。试验过程中冲击钻具与螺杆马达适配性高,钻具系统压力适中,钻进过程平稳,工作性能较好,最高钻速达29m/h,平均钻速达21.52m/h。与使用常规硬岩水平定向钻进工艺设备相比,钻速提高了30%以上。（7）室内性能实验、数值模拟计算及入井试验结果表明,GSC-203型水平定向钻用射流式液动冲击钻具结构设计合理,不同工况条件下工作性能较好,满足硬岩水平定向钻井施工对钻具的技术要求,适用于坚硬复杂地层油气管道铺设、地下公用设施建设等水平定向井施工领域。
二、科学钻探孔底涡轮钻进环空流动规律及压力控制理论研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、科学钻探孔底涡轮钻进环空流动规律及压力控制理论研究（论文提纲范文）
（2）煤矿井下碎软煤层泡沫钻进关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 碎软煤层钻进技术研究现状 |
| 1.3 泡沬钻进研究现状 |
| 1.3.1 泡沬钻进技术国外研究现状 |
| 1.3.2 泡沫钻进技术国外研究现状 |
| 1.4 研究思路与研究内容 |
| 2 煤矿井下碎软煤层泡沫钻进理论 |
| 2.1 泡沫流体的基本性能 |
| 2.1.1 泡沫质量 |
| 2.1.2 泡沫的密度 |
| 2.1.3 泡沫对的煤粉的悬浮性能 |
| 2.1.4 泡沫的流变模型 |
| 2.2 碎软煤层泡沫钻进流体流动研究 |
| 2.2.1 泡沫流体在钻杆内的流动 |
| 2.2.2 泡沫流体在钻头处的流动 |
| 2.2.3 泡沫流体在环空间隙的流动 |
| 2.3 环空间隙煤粉运动状态研究 |
| 2.3.1 煤粉单颗粒受力分析 |
| 2.3.2 煤粉颗粒群受力分析 |
| 2.3.3 泡沫钻进携粉规律研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 碎软煤层泡沫钻进矮翼螺旋钻杆 |
| 3.1 矮翼螺旋钻杆工作原理 |
| 3.2 螺旋钻杆扰动下煤粉颗粒受力分析 |
| 3.3 螺旋钻杆扰动下煤粉运动分析 |
| 3.4 搅粉及辅助排粉能力分析 |
| 3.4.1 实现排粉功能的条件 |
| 3.4.2 螺旋槽排粉能力分析 |
| 3.4.3 影响螺旋槽排粉能力的主要参数 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 泡沫钻进排粉模拟研究 |
| 4.1 矮翼螺旋钻杆排粉影响因素模拟研究 |
| 4.1.1 煤层泡沫钻进环空的物理模型 |
| 4.1.2 钻杆结构参数对排粉能力的耦合分析 |
| 4.1.3 模拟结果分析 |
| 4.2 泡沫钻进环空流场模拟研究 |
| 4.2.1 模型建立 |
| 4.2.2 泡沫钻进排粉的数学模型及数值计算方法 |
| 4.2.3 数值模拟结果及分析 |
| 4.3 碎软煤层泡沫钻进排粉模拟研究 |
| 4.3.1 离散相模型 |
| 4.3.2 外平钻杆环空中颗粒的运动 |
| 4.3.3 螺旋钻杆环空中颗粒的运动 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 碎软煤层泡沫钻进防塌乳液研究 |
| 5.1 泡沫冲洗液体系研究 |
| 5.1.1 泡沫剂评价实验方法 |
| 5.1.2 泡沫冲洗液性能参数 |
| 5.1.3 发泡剂优选 |
| 5.2 防塌乳液泡沫研制 |
| 5.2.1 防塌乳液泡沫配方 |
| 5.2.2 防塌乳液泡沫冲优化研究 |
| 5.3 防塌乳液泡沫冲洗液性能评价 |
| 5.3.1 流变性能 |
| 5.3.2 渗透性能 |
| 5.3.3 抗污染性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 碎软煤层泡沫钻进工艺研究 |
| 6.1 泡沫钻进注入体积流量预测 |
| 6.2 泡沫钻进的压力损失 |
| 6.2.1 泡沫钻进环空压力损失 |
| 6.2.2 通过钻头压力损失 |
| 6.2.3 通过钻杆内通孔压力损失 |
| 6.2.4 消泡装置局部压损 |
| 6.3 碎软煤层钻孔防塌乳液泡沫工艺参数 |
| 6.4 泡沫钻进钻压与转速 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 碎软煤层泡沫钻进装备及试验 |
| 7.1 煤矿井下碎软煤层泡沫钻进装备 |
| 7.1.1 防塌泡沫乳液注入系统设计 |
| 7.1.2 钻进消泡系统设计 |
| 7.1.3 钻进用其他装备配套 |
| 7.2 发泡和消泡实验 |
| 7.2.1 地面发泡试验 |
| 7.2.2 消泡系统消泡试验 |
| 7.3 防塌乳液泡沫防塌孔试验 |
| 7.3.1 无侧限线膨胀测试 |
| 7.3.2 滚动回收率测试 |
| 7.3.3 碎软煤层瓦斯抽采钻孔失稳机理 |
| 7.3.4 防塌乳液泡沫冲洗液作用机理 |
| 7.4 工业性试验 |
| 7.4.1 试验点概况 |
| 7.4.2 试验现场布置及钻孔设计 |
| 7.4.3 试验结果分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 学位论文数据集 |
（3）豫西山区基岩地热钻探技术研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 课题背景及来源 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.4 本文完成主要工作量 |
| 2 豫西区域地质条件及对钻探影响 |
| 2.1 豫西自然地理概况 |
| 2.2 豫西山区热储概况 |
| 2.3 地层特点及其地质成因 |
| 2.4 影响地层复杂程度的地质因素 |
| 2.5 钻遇复杂地层分类及对钻探工程的影响 |
| 2.6 钻探关键技术对策分析 |
| 3 气举反循环钻进的关键参数 |
| 3.1 气举反循环钻进的工作原理 |
| 3.2 气举反循环钻进工艺特点 |
| 3.3 气举反循环钻进工艺的适用范围 |
| 3.4 气举反循环钻进工艺关键参数计算 |
| 3.5 常见问题及故障排除 |
| 4 空气潜孔锤+气举反循环组合钻井技术试验 |
| 4.1 生产性试验概述 |
| 4.2 地热地质条件 |
| 4.3 钻井设备选择 |
| 4.4 钻孔结构及钻进方法 |
| 4.5 空气潜孔锤钻进(0-238.59M) |
| 4.6 气举反循环钻进(238.59-1200M) |
| 4.7 本章小结 |
| 5 水力压裂增产试验 |
| 5.1 水力压裂技术基本原理 |
| 5.2 基岩地热储层特点及压裂思路 |
| 5.3 水力压裂设备器具 |
| 5.3.1 YLC70-265型压裂泵车 |
| 5.4 压裂器具 |
| 5.5 压裂车水力压裂 |
| 5.6 钻井泵压裂 |
| 5.7 压裂效果分析 |
| 6 地热流体特征及社会环境效益 |
| 6.1 热储的水文地质特征 |
| 6.2 地热水结垢趋势及腐蚀评价 |
| 6.3 可利用资源量评价 |
| 6.4 社会环境效益评价 |
| 6.5 综合开发利用建议 |
| 7 结论 |
| 8 致谢 |
| 9 参考文献 |
| 10 附录 |
（4）高速涡轮钻具推力轴承的混合润滑和表面损伤研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与研究意义 |
| 1.1.1 涡轮钻具推力轴承系统面临的严峻挑战 |
| 1.1.2 涡轮钻具推力轴承性能的关键影响因素 |
| 1.2 涡轮钻具推力轴承系统的国内外研究现状 |
| 1.2.1 涡轮钻具及涡轮钻具推力轴承的研究现状 |
| 1.2.2 轴承多物理场耦合的研究现状 |
| 1.2.3 轴承混合润滑特性的研究现状 |
| 1.3 固相污染物导致的轴承表面损伤分析 |
| 1.3.1 固体颗粒导致的表面压痕研究 |
| 1.3.2 轴承表面的疲劳损伤研究 |
| 1.4 本文的主要研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 主要内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 创新点 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 推力轴承内流场的固相沉积规律研究 |
| 2.1 钻井液两相流动理论 |
| 2.2 四支点推力球轴承的固相分布规律 |
| 2.2.1 四支点推力球轴承的流场计算模型 |
| 2.2.2 固相颗粒的流场分布 |
| 2.2.3 钻井液参数对固相体积分数的影响规律 |
| 2.3 圆弧滚道推力球轴承的固相分布规律 |
| 2.3.1 圆弧滚道推力球轴承的流场计算模型 |
| 2.3.2 固相颗粒的流场分布 |
| 2.3.3 钻井液参数对固相体积分数的影响规律 |
| 2.4 固定瓦推力滑动轴承的固相分布规律 |
| 2.4.1 固定瓦推力滑动轴承的流场计算模型 |
| 2.4.2 固相颗粒的流场分布 |
| 2.4.3 钻井液参数对固相体积分数的影响规律 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高速涡轮钻具推力轴承的热力耦合机理研究 |
| 3.1 高速涡轮钻具井底环境温度场分析 |
| 3.1.1 井底传热模型 |
| 3.1.2 井底稳态温度场分布 |
| 3.2 高速涡轮钻具推力轴承的生热模型及热力耦合机理 |
| 3.2.1 推力轴承的热力耦合机理 |
| 3.2.2 推力轴承的摩擦生热模型 |
| 3.3 推力球轴承的热力耦合分析 |
| 3.3.1 推力球轴承的热力耦合计算模型 |
| 3.3.2 推力球轴承的热力耦合分析 |
| 3.4 推力滑动轴承的热力耦合分析 |
| 3.4.1 推力滑动轴承的热力耦合计算模型 |
| 3.4.2 推力滑动轴承的热力耦合分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 高速涡轮钻具推力轴承的混合润滑研究 |
| 4.1 钻井液润滑下的混合润滑模型和数值求解 |
| 4.1.1 钻井液润滑下的混合润滑模型 |
| 4.1.2 钻井液润滑下混合润滑的数值求解 |
| 4.1.3 轴承表面温升的数值求解 |
| 4.1.4 数值计算流程 |
| 4.2 轴承表面形貌对混合润滑的影响 |
| 4.2.1 构造粗糙表面对润滑性能的影响 |
| 4.2.2 随机粗糙表面对润滑性能的影响 |
| 4.3 钻井液非牛顿性对混合润滑的影响 |
| 4.4 高速涡轮钻具工况对混合润滑的影响 |
| 4.4.1 转速和载荷对润滑性能的影响 |
| 4.4.2 轴承结构对润滑性能的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 高速涡轮钻具推力轴承的表面压痕分析 |
| 5.1 涡轮钻具推力轴承表面损伤的表现形式 |
| 5.1.1 圆弧滚道推力球轴承的表面损伤 |
| 5.1.2 固定瓦推力滑动轴承的表面损伤 |
| 5.2 轴承表面钻井液固相的弹塑性压入 |
| 5.3 球形固相颗粒造成的轴承表面压痕 |
| 5.3.1 有限元模型 |
| 5.3.2 轴承的表面压痕 |
| 5.4 钻井液固相参数对表面压痕的影响 |
| 5.4.1 钻井液固相材料的影响 |
| 5.4.2 钻井液固相颗粒椭圆率的影响 |
| 5.4.3 表面摩擦系数的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 高速涡轮钻具推力轴承表面的疲劳分析 |
| 6.1 涡轮钻具推力轴承现场试验的疲劳裂纹 |
| 6.2 涡轮钻具推力轴承表面的累积损伤 |
| 6.2.1 轴承的反复滚压导致的表面材料的变形 |
| 6.2.2 轴承表面的累积损伤和疲劳寿命 |
| 6.2.3 周期性载荷下涡轮钻具推力轴承的应力评价准则 |
| 6.3 轴承滚道疲劳损伤的有限元模型 |
| 6.4 轴承滚道疲劳的影响因素分析 |
| 6.4.1 硬化层对滚道表面疲劳的影响 |
| 6.4.2 钢球半径对滚道表面疲劳的影响 |
| 6.4.3 表面压痕对滚道表面疲劳的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
（5）小口径金刚石钻探微泡沫冲洗液及动态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题依据与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 存在的问题 |
| 1.3 研究内容及其技术路线图 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 微泡沫冲洗液在小口径金刚石钻探中的应用 |
| 2.1 小口径金刚石钻探特点及冲洗液性能要求 |
| 2.1.1 小口径金刚石钻探特点 |
| 2.1.2 小口径金刚石钻探对冲洗液的要求 |
| 2.2 微泡沫冲洗液在小口径金刚石钻探中的优势 |
| 2.2.1 微泡沫冲洗液体系的特点 |
| 2.2.2 微泡沫冲洗液的钻进提速机理 |
| 2.3 微泡沫流体的结构特征及其稳定性 |
| 2.3.1 泡沫流体的结构特征 |
| 2.3.2 微泡沫流体的稳定性 |
| 2.4 微泡沫流体主要性能参数及评价方法 |
| 2.4.1 泡沫流体的发泡体积与半衰期 |
| 2.4.2 泡沫流体的密度 |
| 2.4.3 泡沫冲洗液的流变特性 |
| 2.4.4 泡沫冲洗液的滤失 |
| 2.4.5 抗污染能力 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 微泡沫冲洗液体系的研制 |
| 3.1 微泡沫冲洗液体系的组成 |
| 3.2 微泡沫冲洗液发泡剂的优选与评价 |
| 3.2.1 微泡沫冲洗液对发泡剂的基本性能要求 |
| 3.2.2 单发泡剂优选与评价 |
| 3.2.3 发泡剂复配与评价 |
| 3.3 稳泡剂的优选与评价 |
| 3.3.1 微泡沫冲洗液对稳泡剂的基本性能要求 |
| 3.3.2 稳泡剂的优选 |
| 3.4 冲洗液体系配方优选 |
| 3.4.1 冲洗液基浆的选择 |
| 3.4.2 流型调节剂以及降滤失剂的选择 |
| 3.4.3 正交试验优化各类添加剂的加量 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 微泡沫冲洗液体系的性能评价 |
| 4.1 微泡沫冲洗液体系的稳定性评价 |
| 4.1.1 泡沫的形成 |
| 4.1.2 泡沫的衰变 |
| 4.1.3 稳定性评价 |
| 4.2 微泡沫冲洗液的抗污染能力评价 |
| 4.2.1 抗岩粉评价 |
| 4.2.2 抗盐评价 |
| 4.2.3 抗钙评价 |
| 4.3 微泡沫冲洗液的降滤失性能评价 |
| 4.3.1 微泡沫的降滤失机理 |
| 4.3.2 冲洗液降滤失评价 |
| 4.4 微泡沫冲洗液对酸碱的适应性评价 |
| 4.5 微泡沫冲洗液的流变特性评价 |
| 4.6 微泡沫抗压性能评价 |
| 4.7 搅拌速度对微泡沫冲洗液制备的影响评价 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 微泡沫冲洗液动态特性测试装置 |
| 5.1 测试装置设计 |
| 5.1.1 设计的原则 |
| 5.1.2 设计的思路 |
| 5.2 测试装置的搭建 |
| 5.3 测试步骤 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 微泡沫冲洗液动态特性研究 |
| 6.1 微泡沫动态特性的研究目的与意义 |
| 6.2 动态特性参数及计算方法 |
| 6.3 动态特性研究 |
| 6.3.1 表观粘度 |
| 6.3.2 塑性粘度 |
| 6.3.3 动切力 |
| 6.3.4 静切力 |
| 6.4 微泡沫冲洗液静动态的相关联性 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
（6）高频微幅旋振钻具的工作机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 液动冲击器工具的研究进展 |
| 1.2.2 粘滑振动及其缓解或抑制的研究进展 |
| 1.3 论文的研究内容 |
| 1.4 论文的研究思路 |
| 1.5 论文的创新点 |
| 第2章 高频微幅旋振钻具结构设计 |
| 2.1 设计意图 |
| 2.2 高频微幅旋振钻具功能和设计思路 |
| 2.2.1 高频微幅旋振钻具功能说明 |
| 2.2.2 高频微幅旋振钻具设计思路 |
| 2.3 高频微幅旋振钻具结构和工作原理 |
| 2.3.1 高频微幅旋振钻具结构 |
| 2.3.2 高频微幅旋振钻具工作原理 |
| 2.4 高频微幅旋振钻具性能 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高频微幅旋振钻具运动特性研究 |
| 3.1 分析内容 |
| 3.2 钻井液分流计算 |
| 3.3 旋振钻具动力部分钻井液分析 |
| 3.3.1 进入多级涡轮组合的钻井液 |
| 3.3.2 进入金属马达的钻井液 |
| 3.4 撞击发生器偏心环运动分析 |
| 3.4.1 撞击发生器偏心环角速度 |
| 3.4.2 撞击发生器偏心环角位移 |
| 3.5 撞击发生器传动轴运动分析 |
| 3.5.1 撞击发生器传动轴角速度 |
| 3.5.2 撞击发生器传动轴角位移 |
| 3.6 碰撞频率、扭矩及冲击功 |
| 3.6.1 碰撞频率 |
| 3.6.2 碰撞扭矩与冲击功 |
| 3.7 算例分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 高频微幅旋振钻具动力特性研究 |
| 4.1 冲量矩响应下的振动分析 |
| 4.1.1 冲量响应基本原理 |
| 4.1.2 冲量响应模型建立 |
| 4.2 抑制粘滑振动分析 |
| 4.2.1 粘滑振动分析 |
| 4.2.2 钻井系统建模 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.3.1 冲量响应模型结果 |
| 4.3.2 粘滑振动模型结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高频微幅旋振钻具多体动力学仿真分析 |
| 5.1 ADAMS简介 |
| 5.2 碰撞力的定义 |
| 5.3 碰撞参数设置 |
| 5.3.1 刚度系数、碰撞指数、阻尼系数与切入深度 |
| 5.3.2 仿真步数与其它动力学参数 |
| 5.4 碰撞算例分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文及科研成果 |
（7）超深层致密砂岩气藏油基钻开液防漏堵漏性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 致密砂岩气藏储层保护 |
| 1.2.2 裂缝性储层漏失控制技术 |
| 1.2.3 裂缝性储层井筒强化理论 |
| 1.3 存在的科学问题 |
| 1.4 研究内容与技术思路 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.4.3 实物工作量 |
| 1.5 创新点 |
| 第2章 超深层致密砂岩气藏地质特征 |
| 2.1 区域地质概况 |
| 2.2 储层物性与孔隙结构 |
| 2.2.1 储层温度压力及流体特征 |
| 2.2.2 储层物性 |
| 2.2.3 储层孔隙结构 |
| 2.3 储层天然裂缝 |
| 2.3.1 储层裂缝发育特征 |
| 2.3.2 储层裂缝垂向分布 |
| 2.4 储层裂缝动态宽度分析 |
| 2.4.1 有限元力学模型 |
| 2.4.2 应力扰动下单裂缝动态宽度 |
| 2.4.3 应力扰动下成组裂缝动态宽度 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 原用油基钻开液防漏堵漏性能评价 |
| 3.1 油基钻开液基本性能评价 |
| 3.2 油基钻开液静态损害评价 |
| 3.3 油基钻开液动态损害评价 |
| 3.4 油基钻开液滤饼承压能力评价 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超深井钻井用堵漏材料性能评价 |
| 4.1 堵漏材料酸溶性评价 |
| 4.2 堵漏材料粒度分析 |
| 4.3 堵漏材料高温老化评价 |
| 4.3.1 实验材料与方法 |
| 4.3.2 老化质量损失率 |
| 4.3.3 老化材料承压强度测试 |
| 4.4 堵漏材料摩擦性评价 |
| 4.4.1 实验材料与方法 |
| 4.4.2 摩擦实验结果 |
| 4.5 堵漏材料磨蚀性评价 |
| 4.5.1 实验材料与方法 |
| 4.5.2 磨蚀实验结果 |
| 4.5.3 磨蚀仪器研制 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 油基钻开液防漏堵漏配方优化 |
| 5.1 暂堵性堵漏技术介绍 |
| 5.2 油基钻开液配方优化设计 |
| 5.2.1 储层裂缝宽度综合表征 |
| 5.2.2 油基钻开液配方优化设计 |
| 5.3 油基钻开液优化配方评价 |
| 5.3.1 优化油基钻开液滤饼承压能力评价 |
| 5.3.2 优化油基钻开液动态损害评价 |
| 5.3.3 优化油基钻开液基本性能评价 |
| 5.4 现场应用实例 |
| 5.4.1 现场施工过程 |
| 5.4.2 优化配方防漏堵漏效果矿场评价 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 封堵层失稳机理与堵漏材料优选策略 |
| 6.1 超深裂缝性储层封堵层失稳机理 |
| 6.1.1 核桃壳材料形成封堵层失稳机理 |
| 6.1.2 KGD材料形成封堵层失稳机理 |
| 6.2 超深裂缝性储层堵漏材料优选 |
| 6.2.1 超深裂缝性储层堵漏材料优选指标 |
| 6.2.2 超深裂缝性储层堵漏材料优选策略 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况 |
（8）高温条件下金刚石钻头钻进实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景与意义 |
| 1.1.1 深部油气与深部科学钻探 |
| 1.1.2 干热岩勘探与开发 |
| 1.2 高温岩石的物理力学特性研究现状 |
| 1.2.1 高温岩石热物理性质研究现状 |
| 1.2.2 高温岩石力学特性研究现状 |
| 1.2.3 高温岩石变形与破坏研究现状 |
| 1.3 高温钻进模拟试验装置研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 金刚石钻进碎岩与磨损机理 |
| 1.4.1 金刚石钻头碎岩机理 |
| 1.4.2 金刚石钻头的磨损机理 |
| 1.5 本文主要研究内容与路线 |
| 1.5.1 主要研究内容 |
| 1.5.2 研究方法与技术路线 |
| 第2章 高温条件下钻探用金刚石材料性能变化研究 |
| 2.1 钻探用金刚石材料的类型 |
| 2.2 金刚石材料热重分析 |
| 2.2.1 实验材料与方法 |
| 2.2.2 结果与讨论 |
| 2.3 实时温度下孕镶金刚石材料抗弯强度变化研究 |
| 2.3.1 试样的制备 |
| 2.3.2 试验方法 |
| 2.3.3 试验结果与分析 |
| 2.4 高温后金刚石材料性能变化 |
| 2.4.1 材料与方法 |
| 2.4.2 高温后的外观变化 |
| 2.4.3 高温后单晶金刚石静压强度测试 |
| 2.4.4 高温后孕镶金刚石试样抗弯强度测试 |
| 2.4.5 高温后磨耗比测试 |
| 2.4.6 高温后金刚石材料微观形貌观察 |
| 本章小结 |
| 第3章 高温钻进试验装置的研制 |
| 3.1 研制的总体思路 |
| 3.2 基本功能与设计参数指标 |
| 3.2.1 工作温度 |
| 3.2.2 钻头类型与尺寸 |
| 3.2.3 钻进模式要求 |
| 3.2.4 传动方式要求 |
| 3.3 相关计算 |
| 3.3.1 钻进参数需求计算 |
| 3.3.2 加热功率需求计算 |
| 3.3.3 液压系统功率需求计算 |
| 3.4 设计原理与基本结构 |
| 3.4.1 设计参数指标 |
| 3.4.2 设计原理图 |
| 3.4.3 设计原则 |
| 3.4.4 基本结构 |
| 3.5 试验装置主体机构的设计与加工 |
| 3.5.1 基础框架 |
| 3.5.2 给进机构的设计 |
| 3.5.3 回转机构的设计与计算 |
| 3.5.4 高温油浴加热循环系统 |
| 3.5.5 岩样夹持机构 |
| 3.5.6 液压传动系统 |
| 3.5.7 控制与记录系统 |
| 3.6 试验装置调试 |
| 本章小结 |
| 第4章 高温钻进试验材料与方法 |
| 4.1 岩石样品 |
| 4.1.1 岩石样品的选择 |
| 4.1.2 岩石样品分析与鉴定 |
| 4.1.3 可钻性分级 |
| 4.1.4 实时高温对岩石摆球硬度的影响 |
| 4.2 金刚石钻头设计与制作 |
| 4.2.1 孕镶金刚石钻头 |
| 4.2.2 PDC钻头 |
| 4.3 循环介质 |
| 4.3.1 循环介质初选 |
| 4.3.2 循环介质冲洗液性能测试 |
| 4.3.3 循环介质高温性能参数 |
| 4.4 岩粉净化计算 |
| 4.4.1 基本参数 |
| 4.4.2 过滤计算 |
| 4.4.3 沉淀计算 |
| 4.5 岩石加热时长模拟计算 |
| 本章小结 |
| 第5章 金刚石钻头高温钻进实验及分析 |
| 5.1 实验方法 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.3 温度对孕镶金刚石钻头钻进不同岩石的影响 |
| 5.3.1 对钻进花岗岩的影响 |
| 5.3.2 对钻进玄武岩的影响 |
| 5.3.3 对钻进砂岩的影响 |
| 5.4 温度对PDC钻头钻进不同岩石的影响 |
| 5.4.1 对钻进砂岩的影响 |
| 5.4.2 对钻进花岗岩的影响 |
| 5.4.3 对钻进玄武岩的影响 |
| 5.5 高温钻进金刚石钻头碎岩与磨损机理分析 |
| 5.5.1 高温钻进钻头碎岩机理分析 |
| 5.5.2 钻头磨损形貌分析 |
| 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）深孔硬岩小直径涡轮钻具关键技术及应用研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 涡轮钻具与涡轮钻井技术概述 |
| 1.4 涡轮钻具关键技术研究进展 |
| 1.5 论文研究内容 |
| 1.6 论文技术路线 |
| 2.涡轮钻具设计理论与方法 |
| 2.1 涡轮钻具的设计过程 |
| 2.2 涡轮钻具动力特性 |
| 2.3 涡轮叶片参数设计与型线设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 3. ?89mm涡轮叶片设计与性能仿真 |
| 3.1 .涡轮叶片设计 |
| 3.2 涡轮叶片性能仿真 |
| 3.3 涡轮钻具性能预测 |
| 3.4 多级涡轮的水力仿真模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 4. ?89mm涡轮钻具结构设计与制造工艺研究 |
| 4.1 钻具总体结构设计 |
| 4.2 涡轮节方案设计与部件试制 |
| 4.3 支承节方案设计与部件试制 |
| 4.4 涡轮钻具用轴承优化和试制 |
| 4.5 小口径涡轮钻具整机试制 |
| 4.6 本章小结 |
| 5.小口径高速涡轮测试系统研制及室内试验 |
| 5.1 小直径涡轮钻具水力性能实验台设计 |
| 5.2 涡轮钻具立式实钻试验平台及液压拆装架 |
| 5.3 ?89mm涡轮钻具台架试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6.小口径涡轮钻探取样工艺研究与现场应用 |
| 6.1 涡轮钻具配套钻头设计原则 |
| 6.2 涡轮钻具配套取心工具的设计 |
| 6.3 小口径涡轮钻具钻进取样工艺 |
| 6.4 ?89mm钻具试验现场应用 |
| 6.5 涡轮取心钻进现场应用 |
| 6.6 本章小结 |
| 7.结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望与下一步研究计划 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 在读期间参加科研项目情况 |
（10）硬岩水平定向钻用射流式液动锤理论与试验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 硬岩水平定向钻井技术研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.3.3 液动冲击回转钻进技术在硬岩水平定向钻井中的优势 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 本章小结 |
| 第2章 硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具数理模型 |
| 2.1 水平定向钻用射流式液动冲击钻具工作原理 |
| 2.2 水平定向钻用射流式液动冲击钻具压力模型 |
| 2.2.1 水平定向钻用射流式液动冲击钻具活塞与冲锤受力模型 |
| 2.2.2 水平定向钻用射流式液动冲击钻具冲程阶段缸体前腔压力模型 |
| 2.2.3 水平定向钻用射流式液动冲击钻具冲程阶段缸体后腔压力模型 |
| 2.2.4 水平定向钻用射流式液动冲击钻具回程阶段缸体前后腔压力模型 |
| 2.3 活塞与冲锤运动数学模型 |
| 本章小结 |
| 第3章 硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具结构设计 |
| 3.1 水平定向钻用射流式液动冲击钻具总体设计 |
| 3.1.1 总体技术要求 |
| 3.1.2 运行机理 |
| 3.1.3 工作参数设计 |
| 3.1.4 结构设计 |
| 3.2 钻具强度校核 |
| 3.2.1 外缸强度计算 |
| 3.2.2 缸体强度计算 |
| 3.2.3 射流元件寿命计算 |
| 3.2.4 莫氏锥度连接强度计算 |
| 3.2.5 螺旋密封槽承压能力计算 |
| 3.2.6 冲击钻具与牙轮钻头匹配能力 |
| 3.3 水平定向钻用射流式液动冲击钻具加工工艺 |
| 3.3.1 射流元件 |
| 3.3.2 缸体 |
| 3.3.3 活塞 |
| 3.3.4 缸盖 |
| 3.3.5 冲锤 |
| 3.3.6 砧子 |
| 本章小结 |
| 第4章 硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具工作特性数值模拟 |
| 4.1 计算流体动力学概述 |
| 4.2 冲击钻具内部流场数值模拟技术 |
| 4.2.1 基本假设 |
| 4.2.2 紊流控制方程 |
| 4.2.3 动网格控制方程 |
| 4.2.4 几何模型 |
| 4.2.5 CFD网格与初始边界条件 |
| 4.2.6 用户自定义函数及求解设置 |
| 4.3 数值模拟结果分析 |
| 4.3.1 流场分布随工作流量动态变化规律 |
| 4.3.2 工作频率随冲击行程动态变化规律 |
| 本章小结 |
| 第5章 硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具室内实验装置设计 |
| 5.1 实验方案设计 |
| 5.1.1 常规性能参数测试方法 |
| 5.1.2 电涡流位移传感器非接触测量系统 |
| 5.1.3 测试原理 |
| 5.2 试验装置设计 |
| 5.2.1 试验砧子 |
| 5.2.2 托盘 |
| 5.2.3 传感器紧固套 |
| 5.2.4 隔套 |
| 5.2.5 运动连杆与感应钢片 |
| 5.3 测试系统搭建 |
| 5.3.1 数据采集系统 |
| 5.3.2 试验附属设备 |
| 5.4 室内试验 |
| 5.4.1 冲击钻具装配 |
| 5.4.2 数据采集系统调试与标定 |
| 5.4.3 室内试验步骤 |
| 本章小结 |
| 第6章 硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具室内实验结果 |
| 6.1 行程 100mm时性能参数分析 |
| 6.1.1 流量为 1.5 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.1.2 流量为 1.7 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.1.3 流量为 1.9 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.1.4 流量为 2.1 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.1.5 流量为 2.3 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.2 行程 80mm时性能参数分析 |
| 6.2.1 流量为 1.5 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.2.2 流量为 1.7 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.2.3 流量为 1.9 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.2.4 流量为 2.1 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.2.5 流量为 2.3 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.3 行程 60mm时性能参数分析 |
| 6.3.1 流量为 1.5 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.3.2 流量为 1.7 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.3.3 流量为 1.9 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.3.4 流量为 2.1 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.3.5 流量为 2.3 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.4 行程 40mm时性能参数分析 |
| 6.4.1 流量为 1.5 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.4.2 流量为 1.7 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.4.3 流量为 1.9 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.4.4 流量为 2.1 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.4.5 流量为 2.3 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.5 行程 20mm时性能参数分析 |
| 6.5.1 流量为 1.5 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.5.2 流量为 1.7 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.5.3 流量为 1.9 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.5.4 流量为 2.1 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.5.5 流量为 2.3 立方每分钟时工作性能参数分析 |
| 6.6 数值模拟与实验结果对比 |
| 6.6.1 冲击末速度对比 |
| 6.6.2 系统压力降对比 |
| 6.6.3 工作频率对比 |
| 本章小结 |
| 第7章 硬岩水平定向钻用射流式液动冲击钻具入井试验 |
| 7.1 入井试验方案设计 |
| 7.1.1 试验场地 |
| 7.1.2 设备配套 |
| 7.1.3 入井试验注意事项 |
| 7.2 入井试验结果 |
| 本章小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 论文的主要结论 |
| 8.2 论文的创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及读博期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、科学钻探孔底涡轮钻进环空流动规律及压力控制理论研究（论文参考文献）
- [1]绳索取心钻杆内壁结垢机理分析与冲洗液体系构建[D]. 刘学娜. 中国地质大学(北京), 2021
- [2]煤矿井下碎软煤层泡沫钻进关键技术研究[D]. 冀前辉. 煤炭科学研究总院, 2020(03)
- [3]豫西山区基岩地热钻探技术研究与应用[D]. 申云飞. 中国地质大学(北京), 2018(03)
- [4]高速涡轮钻具推力轴承的混合润滑和表面损伤研究[D]. 苟如意. 西南石油大学, 2018(06)
- [5]小口径金刚石钻探微泡沫冲洗液及动态特性研究[D]. 乔有浩. 成都理工大学, 2018(01)
- [6]高频微幅旋振钻具的工作机理研究[D]. 吴纯明. 西南石油大学, 2017(05)
- [7]超深层致密砂岩气藏油基钻开液防漏堵漏性能研究[D]. 王立民. 西南石油大学, 2017(06)
- [8]高温条件下金刚石钻头钻进实验研究[D]. 吴海东. 吉林大学, 2017(09)
- [9]深孔硬岩小直径涡轮钻具关键技术及应用研究[D]. 翁炜. 中国地质大学(北京), 2016(04)
- [10]硬岩水平定向钻用射流式液动锤理论与试验研究[D]. 何将福. 吉林大学, 2016(08)