超前侧喷取心钻具的研制

超前侧喷取心钻具的研制在岩心钻探中 , 经常会遇到极破碎、软弱易冲蚀等复杂地层。国内钻探工作者已经对破碎复杂地层钻进技术进行了大量的研究, 如各种取样器的研制 , 绳索取心钻具的推广 , 单管、单管喷反、双管以及无泵钻具的使用, 都提高了岩心钻探的取心质量 , 但岩心采取率仍然很低。究其根本原因 , 在于岩心卡取方法未能改进, 以及钻具的隔水、保真措施不力。针对上述问题 , 本课题专门针对破碎、 软弱等地层 , 通过理论计算、 模拟、室内试验、优化及应用 , 设计了两类取心钻具：超前侧喷普通单动双管取心钻具和无泵反循环超前侧喷绳索取心钻具。课题中探讨了这两套钻具的设计思路与方案, 进行了钻具参数的设计 , 并通过模拟仿真及现场试验对两套钻具的使用效果进行了验证。本课题做的主要工作和得出的主要结论如下： (1) 查阅和分析目前国内外先进钻探工艺技术, 结合实际问题 , 设计了两套取心钻具：超前侧喷普通单动双管取心钻具和无泵反循环超前侧喷绳索取心钻具； (2) 超前侧喷普通单动双管取心钻具是在普通单动双管钻具的基础上 , 创新设计钻具内管尺寸 , 采用超前侧喷钻头； (3) 无泵反循环超前侧喷绳索取心钻具是以绳索取心钻具为基础, 结合无泵反循环工作原理, 把无泵钻具和绳索取心钻具合二为一, 设计了无泵接手、爪簧、无水口爪簧座和超前侧喷钻头； (4) 采用 Solidworks软件建立了超前侧喷钻头的三维模型, 并利用solidworks flow simulation软件对其孔底流场进行了分析, 结果表明与实际情况相吻合； (5) 现场试验结果表明 , 两套钻具能够实现破碎、 软弱等难取心地层的正常钻进 , 超前侧喷普通双管钻具的取心率达93%,无泵反循环超前侧喷绳索取心钻具的取心率达94%,大幅度提高了岩心的采取率。