井下电脉冲辅助破岩钻井技术

干热岩等深部硬岩地层钻进时的钻头磨损大，机械钻速低，采用常规钻具钻进时钻速为1.0～2.0 m/h，使用寿命约50～60 h。为此，德国德累斯顿工业大学、BAUER机械有限公司、Thomas Werner工业公司、BITSZ电子工业有限公司和Baker Hughes INTEQ公司合作研发了井下电脉冲辅助破岩钻井技术(EIT)，以提高深部硬地层的钻井速度。该技术的关键在于获取最优脉冲参数，包括在120～150 ms时间内产生高达600 kV的瞬变电压。

为了在常规钻机中应用EIT，开发了一套能够整合到现有钻井/井下工具组件系统的井下脉冲发生装置。由于EIT钻井系统的部署方式与常规钻头相同，所以钻机不需要任何调整或额外设备。EIT钻井系统由钻井泵为系统提供电力，为产生电脉冲提供所需的电能；通过变压器和整流器为电极充电，再由触发器控制产生高压脉冲。

在可行性研究的基础上，开发了可用于φ310.5mm井眼的钻头，包括一个冲击电压电源和电极。室内试验结果表明，钻速为0.5～1.0 m/h，如果能够更有效地清除钻屑，可以进一步提高钻速。

根据试验结果，预计该系统的寿命可达350 h。分析认为，因为该系统与常规钻头相比减少了更换井下工具的次数，所以工具使用寿命大幅度延长；与现有机械钻进工具相比，预计可节约成本20%～309%。另外，EIT与常规钻井系统有良好的兼容性，在不需要改变钻机操作的情况下能更好地应对地下钻井条件，因此利用EIT还能够提高破岩效率。