摘要:通过多年地热钻探工程实践认为：在传统地热系统“热、通、储、盖”理论指导下，采用水文地质调查和地球物理勘探方法进行地热资源靶区和井位选址，存在着钻井风险大、勘查成果远不及预期等问题，特别是随着地热勘查深度的增加，其问题愈发严重。针对以上问题和地球气体相关文献，结合地热钻探工程实践，阐明了地球内部存在着巨大高温高压气体，地热、油气及煤系气等能源资源的形成与地球气体的运移密切相关，地热资源的形成主要是深部气体起到携带和驱动（介质和动力）作用，并在一定地质环境和空间富集。在此基础上重新建立了水热型地热资源成藏模式，有对流型、传导型和对流-传导复合型3种。并提出在传统地热系统理论基础上，进一步实现地热理论创新、建立地球气体动力学学科，使地热系统理论更加科学和完善，从而为地热资源的持续稳定开发利用提供可靠的理论依据。

摘要:随着国内油气钻井向着万米深井开发，钻井过程中井底温度越来越高，因此需要对钻井液降温冷却以保护井下工具仪器。而国内钻井液冷却装置普遍存在设备超大、超高以及设备冷却降温幅度不大的现状。本文从介绍国外钻井液冷却装置技术现状出发，阐述了国外钻井液冷却装置技术现状；同时结合国内钻井工况，重点分析了国内自然冷却、开式冷却、闭式冷却和强制冷却4种钻井液冷却装置的工作原理、优缺点和适应范围。结合国内钻井技术发展现状，为保障冷却装置降温效果，结合道路运输和环保要求，分析了冷却装置降温机理研究、工程适应性、应用局限性和装置可靠性等关键技术难题，提出了冷却装置技术研发思路，为开发研制适应性强、可靠性高和冷却效果显著的装置提供参考。

摘要:钻探工程中使用钻头的类型很多。近年来，金刚石复合片（PDC）钻头得到了广泛的利用，取得了很好的技术经济效果。但是，对于PDC钻头设计的研究工作不够充分，需要进一步加强，以便取得更好的技术经济效果和更好地推广使用。俄罗斯钻探工作者在这方面做了很多研发工作，获得多项发明专利，取得了较好的成果。以其中3个专利为切入点进行分析研究，包括切削型双节翼片式钻头、稳定型钻头、PDC螺旋状排列钻头。这些成果有较好的使用价值和推广前景，建议我国对此进行研究和试验。

摘要:水力压裂技术是实现低渗油气及地热储层的高效开发利用的关键技术手段，为了研究干热岩型地热储层水力压裂过程中水力裂缝的扩展规律，本文使用粘结单元法（Cohesive Zone Method， CZM）研究了压裂液排量、压裂液粘度以及水平地应力差对水力裂缝形态的影响，并利用正交试验对上述压裂工艺参数的组合进行优化。结果表明：压裂液排量对水力裂缝的长度具有重要影响，而压裂液的粘度对水力裂缝的宽度具有显著影响；压裂液的排量和粘度的增加，促进了分支裂缝的萌生和扩展；水平地应力差为1 MPa时，本文所建立的模型在压裂液排量和粘度分别取0.004 m³/s和0.07 Pa·s条件下，可获得最佳的压裂改造效果；随着压裂液的排量和粘度的持续增加，当压裂液的排量和粘度分别超过0.004 m³/s和0.07 Pa·s后，继续增加压裂液的排量和粘度将导致水力裂缝的长度和宽度的减小，可见在实际压裂过程中不能盲目通过提高压裂液的排量和粘度的方式实现对压裂效果的持续改进。本文丰富了干热岩储层改造的数值模拟手段，相关研究成果有望为干热岩型地热资源开采过程中裂缝扩展行为预测和压裂工艺参数的优化提供技术支撑。

摘要:钻机井架结构在生产过程中会因各种原因而出现不同程度的损伤及破坏，为解决复杂工作环境下石油钻井井架结构健康监测中损伤识别问题，提出了一种基于广义柔度矩阵的井架结构损伤识别方法。相比于柔度矩阵方法，广义柔度矩阵仅需前几阶低阶固有频率及相应的模态振型便可确保计算的精度。在构建损伤控制方程的过程中，采用矩阵分块模式求解方法，与传统方法中需将单元刚度矩阵扩充整体刚度矩阵维数相比较，所提出的求解方法只需针对单元刚度矩阵的行数进行相应扩充，而列数不变，因此从计算量的统计角度分析可大大降低构建损伤识别控制方程的计算量。最后，以实际工程中的K型井架钢结构为例，结果显示对于不同的损伤位置及程度，该方法均具有良好的识别效果，可用于其他大型结构的损伤诊断或健康监测。

摘要:在液压抓斗进行地下连续墙施工过程中，斗体需要保持一定的垂直度以保证侧壁成槽精度。抓斗掘削部与土体相互作用时，作用于斗体上的载荷具有瞬态多向性且不均匀，由此导致钢丝绳下放的斗体发生偏斜，成槽壁面垂直度受到破坏。本文建立了液压抓斗多体动力学模型和粘壤土地层模型，通过多体动力学和离散元相结合的方法分析了液压抓斗在粘壤土地层施工过程中斗体倾斜情况，设计了电液比例调速回路以控制液压抓斗主液压缸运动，通过联合仿真重点讨论了主液压缸控制信号对斗体偏斜过程的影响，为进一步研究液压抓斗纠偏系统及控制策略提供依据。

摘要:金泰煤矿M6煤层具有顶底板破碎、视倾角由双倾角控制（XZ视图倾角17°、YZ视图倾角3°）、煤层厚度薄且厚度变化差异大（1.08~1.68 m）的复杂产状特征，在顺层定向钻孔施工中，钻孔平面拐弯段采用原有的轨迹设计方法存在轨迹实控难度大、易偏离煤层进入不稳定顶底板而无法钻进、多分支孔施工降低施工效率和无效进尺的难题。本文基于视倾角计算公式，引入钻孔沿工作面走向倾角参数，针对钻孔平面拐弯段优化轨迹设计方法，并在金泰煤矿开展验证试验。结果表明：优化的钻孔平面拐弯段轨迹设计方法相对于原有轨迹设计方法，能够保持钻孔沿煤层中部钻进，克服煤层厚度变化干扰，实现钻孔平面拐弯段精确沿煤层钻进，有效进尺率分别为48.82%、76.72%和100%。8~10号试验钻孔瓦斯监测数据均呈现出较好的瓦斯抽采效果。

摘要:贴砾过滤器、砾石充填在地热开采、水文观测等工程中得到了广泛应用。他们的主要工作部位为贴砾层、充填层，研究最常用的贴砾材料石英砂的渗透性能。通过调节砂样的粒径、细颗粒含量，测试砂样固结前后在饱和状态下的渗透性，分析粒径、级配对砂样固结前后渗透性的影响，通过试验数据整理，分析相同条件的砂样固结前后的渗透性能差异。试验表明，固结前后的砂样的渗透系数随粒径的减小而减小，在中砂范围内变化最大，在细砂范围变化较小；固结前后砂样的渗透系数都随着细颗粒含量的增多而减小，复配砂的最小渗透系数小于构成其细颗粒组砂的渗透系数；相同条件下，粗砂范围内，石英砂的渗透性能要优于固结后的石英砂，中细砂范围内，固结后的石英砂的渗透性能要优于石英砂。

摘要:针对天津地区地铁隧道施工中存在富水砂层等复杂水文地质条件下的冻结问题，通过室内模型试验和数值模拟的结合，研究了冷媒温度和渗流速度对砂土冻结温度场、交圈时间和冻结壁发展的影响。研究结果表明：随着冷媒温度降低，冻结管附近的温度梯度越陡，冻结壁也变得更厚。渗流存在时，渗流水将冷量从上游带到下游，阻碍了冻结壁在上游方向的发展，同时在一定程度上推动了冻结壁在下游方向的发展，导致冻结壁厚度不均匀。最终，冻结壁的形状从静水时的圆形发展为心形。在实际工程中，采用注浆等手段减缓渗流速度，并降低冷媒温度，可缩短交圈时间，确保冻结进程顺利进行。

摘要:大型支承底盘作为大型钻探设备的支承平台，通常由大量钢板通过焊接装配而成，焊接残余应力和残余变形会对底盘的强度和刚度产生一定的影响。本文运用有限元分析方法，选取高斯移动热源，针对大型支承底盘中具有代表性的T形焊接接头建立了有限元模型，分别采用4种不同的焊接顺序和焊接速度，分析了其对焊接应力和变形的影响，得到了优化的焊接顺序和焊接速度。在此基础上，对底盘的整体焊接方案做出优化，对比分析了优化前后的焊接应力和变形，结果表明：优化后残余应力减少了约7%，最大变形减少了约26%。研究成果可为焊接工艺的制定提供参考。

摘要:针对海洋石油708船在深远海勘察作业时，海底钳因电能不足被频繁提至甲板更换电池的问题，研制了一套深水离线电池分配管理系统。该系统主要由控制舱、深水电池组、水密电缆等组成，能够在海底独立实现4个深水电池的自动切换功能。控制舱采用高强度铝合金制成，系统耐压≮30 MPa；采用三菱PLC作为核心控制器，完成了控制程序的编写。通过室内实验，验证了控制功能，能够稳定实现电池的切换与电能输出。在我国南海某海域1800 m水深处进行了现场应用，成功将海底钳的水下作业时间由3天提升至不低于10天，极大地延长了其在海底的工作时间，为海洋石油708船节约了宝贵作业时间，圆满辅助该船完成了勘察作业任务。

摘要:为解决川东油气钻井中五宝场沙溪庙组硬塑性地层PDC钻头磨损严重、起下钻频繁的问题，开展了斧形曲面PDC齿在硬塑性地层破岩性能的研究。首先采用X射线衍射试验与三轴力学试验分别获取该地层岩石性质和力学参数，然后采用有限元仿真与试验相结合的方法开展斧形曲面PDC齿破岩性能研究。研究结果表明：斧形曲面PDC齿主要以剪切、挤压、犁切共同作用破岩；相较于常规PDC齿，斧形曲面PDC齿有更强的吃入岩石的能力和稳定性，能有效减小钻头异常振动，提高钻头寿命，并在不同磨损高度（0~3 mm）时，破岩比功降低2.2%~8.2%；根据试验得到斧形曲面齿较常规齿破岩性能提高了11.39%，且试验与仿真平均切削力误差仅为7.46%，验证了仿真模型的正确性。本研究表明斧形曲面PDC齿在硬塑性地层对提高破岩性能具有重要意义。

摘要:长岭断陷龙凤山气田主力储层主要分布在火山岩发育的营城组和火石岭组。储层岩石石英含量高、研磨性强，导致机械钻速低、单只钻头进尺短，大幅增加了起下钻换钻头等非生产时间，严重制约钻井提速。本文通过开展岩石力学实验研究，利用测井资料建立并修正岩石力学剖面，开展了异型PDC齿研发和钻头切削结构设计优化，研发出一种适合该区块火山岩地层的6刀翼异形齿PDC钻头，现场应用3井次，较其他普通PDC钻头平均进尺提高42.2%，平均机械钻速提高36%，提速降本效果显著。

摘要:危岩崩塌防治技术是保障危岩工程安全稳定的关键。通过对危岩崩塌防治技术的优缺点、适用条件、工程设置原则以及选型程序的分析，认为危岩崩塌防治技术可分为主动防治技术、被动防治技术和辅助防治技术，各项防治技术设计时应充分考虑其适用条件，按照工程设置原则采纳使用，适时选择多种技术组合方式的治理措施进行危岩崩塌工程防治；危岩崩塌防治技术选型应遵循查清危岩体基本情况→评价危岩体状态→选择危岩防治技术→分析防治技术选型结果的基本程序，确定危岩崩塌防治技术选型程序各环节的关键参数，以确定合适的崩塌防治技术。研究成果可为危岩崩塌防治工程设计提供理论依据和关键技术支撑。

摘要:严重漏失、垮塌地层快速钻进工艺的研究与应用是当前固体矿产勘查地质岩心钻探亟需解决的问题之一。文章结合甘肃阳山金矿钻探工程实践，针对长孔段的严重漏失、垮塌地层，总结了一套适用于该矿区快速勘探的绳索取心钻进和全面钻进、顶漏钻进工艺，采用水泥临时封堵、套管封堵、扩孔、跟管等方式进行封堵的钻进方法，分析了其应用效果，提出了在该地层钻进的认识与思考，以期为同类型地层钻探提供参考。

摘要:在甘肃省景泰县郭家台煤炭资源详查ZK30-1孔施工中，因强行提“水钻”造成了长孔段孔壁严重坍塌事故。分析认为坍塌地层粉煤层位多、累计厚度大，围岩结构松散、破碎是造成孔壁坍塌的地质因素；冲洗液性能与地层岩性不适应是主要技术因素。通过引入低粘强抑制冲洗液，扫孔过程中轻压慢转、小泵量循环，成功处理了孔壁坍塌，顺利终孔。煤田钻探施工对冲洗液性能要求严格，用绳索取心钻探粉煤对冲洗液性能要求更为苛刻，在冲洗液配制和钻进过程中尤其需要加强对其性能变化的监控。

摘要:针对大庆油田深部裂缝性地层漏失严重、桥塞堵漏材料堵漏效果不佳的问题，引入了弹性体型胶粘材料，与桥塞堵漏材料复配，形成了热塑性复合堵漏技术，室内实验表明该技术可抗温160 ℃，承压5 MPa，封堵4 mm内裂缝。在大庆油田25口深井中进行了现场试验和应用，现场数据表明热塑性复合堵漏技术较桥塞堵漏技术堵漏效果更佳，堵漏成功率100%，承压7.5 MPa，未发生由于恶性漏失导致提前完钻的情况。

摘要:以河南省济源市盘古寺—五龙口断裂带为研究对象，进行了五龙口镇一带地热资源特征研究，并对产业化提出了建议。研究表明，该区地热受盘古寺断裂带和五龙口断裂带控制，地热流体在研究区北部山区的盘古寺断裂带接受大气降水补给，地热类型为对流型中低温地热资源，热储类型为带状裂隙热储，主要利用的热储层有：第四系松散岩类热储层、寒武-奥陶系碳酸盐岩热储层、太古界片麻岩热储层。可用于地热清洁供暖、康养、温泉度假、温室大棚和矿泉水生产等产业。

摘要:在郑州市主城区与东部新城区地热资源勘查评价项目中，勘查目的层为新近系明化镇组和馆陶组，在勘查初期存在取心质量不稳定的问题。通过对影响取心质量的地质因素和工程因素的分析发现，初期采用的川7-4型单动双管取心工具配装的卡箍式岩心爪，难以适应胶结程度差异大、复杂多变的新近系地层。针对影响取心质量的因素，采用了钙化泥浆，优化了钻进参数，改进了钻头结构，设计加工了卡板式岩心爪与卡箍式岩心爪组合的双作用岩心爪。在后续的勘查施工中，有效提高了岩心采取率，解决了取心质量不稳定的问题。

摘要:地质结构复杂的山区隧道勘察，常用垂直钻孔，难以满足地形变观测平硐勘察要求。论文以西昌某地壳地形变观测平硐工程勘察为例，提出一种基于水平钻探技术解决隧道勘察的中精细围岩分级和涌水量估算两大关键问题的方法。通过对水平钻探全孔岩心节理裂隙进行详细编录，统计节理裂隙线密度，再结合场区节理裂隙发育优势方位及间距，建立本工程场区岩体标准模型，对标准模型的统计分析最终得到一维岩心裂隙线密度与三维岩体体积节理数J_v的换算系数K，再根据规范计算得到隧道围岩的岩体完整性系数K_v及BQ值，精细划分隧道围岩类别。水平钻探在钻进过程中能准确判断隧道涌水位置并测量涌水量，为隧道涌水量计算提供准确的计算参数。