深孔复杂地层绳索取心钻具优化设计思路

采用绳索取心钻进技术在深孔复杂地层钻进时,易出现内管钻具打捞失败、岩心卡断失效及岩心易冲蚀等问题。本文从实际问题出发,结合国内外绳索取心钻具的发展现状,给出了钻具结构的优化设计思路,包括岩心管涂层减阻及振动解堵、弹卡机构防顶死设计、增加卡簧与岩心之间摩擦力、增大钻具内部过流面积、改变钻头处冲洗液流向等,以进一步提高绳索取心钻具在深孔中的钻进效率。     

S75-SF中深孔绳索取心钻具结构及应用

随着中深孔地质岩心钻探工作量的大幅增长,不仅对绳索取心钻柱提出了严格要求,对绳索取心钻具的功能和可靠性要求也越来越高。S75-SF绳索取心钻具采用了双弹卡结构,增强了悬挂机构的安全性,提高了内管总成的投放和打捞速度,减轻了孔内冲洗液压力波动,在正常钻进时可降低泥浆泵压力损失,有利于复杂地层孔壁稳定。内管总成机构与内岩心管采用插接的连接方式,拆卸方便,便于钻探施工人员采取岩心。该钻具在施工中效果良好,减轻了工人的劳动强度,提高了施工效率,可满足中深孔绳索取心钻探施工要求。     

西平铁矿深孔绳索取心钻探技术应用

绳索取心钻进技术已经广泛用于钻探工程中,深孔钻探采用绳索取心技术可大大提高钻探效率和钻探质量。结合西平铁矿对深孔绳索取心钻探技术进行了应用研究,阐述了深孔绳索取心钻探过程中,钻孔结构的优化以及匹配合理钻具型式的重要性。还就泥浆体系和孔斜控制等关键技术进行了探讨。     

绳索取心钻进技术讲座

一、绳索取心钻具1．绳索取心钻进对钻具的技术要求：绳索取心钻进必须具有既能取心又能在钻杆内升降内管，所以绳索取心钻具和普通金刚石小口径钻具不同，它除了能够实现单动和卡取容纳岩心外，还必须完成下列主要动作。（1）内岩心管能从钻杆内下到外岩心管中的预定位置并悬空单动，防止钻讲过程中内岩心管向上串     

SM系列绳索取心采煤钻具

煤田采用绳索取心钻探是提高经济技术效果的有效途径。“SM系列绳索取心采煤钻具”的研制成功为在煤田推广绳索取心钻探提供了可靠的取心工具。采煤钻具不但具有S75绳索取心钻具先进的单动、减振、到位报信、岩心堵塞报信等装置,而且具有特殊的半合管结构,能够取出并能观察到煤心的原状结构。它适用于煤层薄、层数多、层位变化大、煤性脆、松软等不稳定煤层的取心。其中SM－2型钻具特别适用于钻进粉煤,SM－4型钻具特别适用于钻进含有夹的硬脆煤层。钻具性能可靠,是目前煤田勘探中较先进的特种取心工具。     

超深涌水水平孔绳索取心钻具投送和打捞技术

为了精准查明拟建隧道沿线地质情况,通常采用水平孔绳索取心钻探技术。在超深涌水水平孔绳索取心钻进中,投放、打捞内管总成钻具和打捞器是施工中的难题。因此从研制专用水平钻机、选择大功率泥浆泵、封隔分流涌水、设计绳索取心钻具送绳器、定制专用内平绳索取心钻杆等几方面开展研究。全面分析了泥浆泵压力、钻杆内径大小、钻孔深度、钻杆的密封性、钻孔涌水量、涌水压力、孔壁间隙等因素对投送内管总成钻具和打捞器速度的影响,实现了高效、低成本、绿色钻探技术集成。经过精心组织,成功完成了千米级的大涌水水平孔绳索取心钻探施工,精准查明了隧道洞身段工程地质条件,取得了满意的技术效果,为隧道设计和施工提供了安全保障,也为超深涌水水平孔钻探提供了经验。     

浅孔复杂地层φ110型绳索取心钻具的研制与应用

针对现有浅孔取心单管钻具结构简单,在浅孔复杂地层中钻进易出现取心率低,钻孔过程中无法护壁而导致孔壁坍塌,土样窜层及隔水、护心不力等问题,研制了一种适用于浅孔复杂地层的φ110型绳索取心钻具。为适应浅孔复杂地层钻探的需要,在打捞器中设计了一种连接杆式的安全脱卡机构,并增加了加重机构,得到了加重质量的理论公式。在内管总成中,改进了弹卡定位机构,删去了到位报信机构和岩心堵塞机构,并将普通绳索取心钻头替换为超前侧喷钻头,大大缩短了钻具的长度。推导了内管下落速度的理论公式,采用ABAQUS对绳索取心钻具的易损件——悬挂环和座环的损坏机理进行了分析。现场试验表明,该φ110型绳索取心钻具能完成浅孔复杂地层的钻探,并能有效地保护孔壁,提高岩心采取率。      

地表近水平孔绳索取心工艺钻探实践

针对近水平孔地表岩心钻探施工项目的相关技术要求,利用现有的CS1000P6L型地表岩心钻机和常用的绳索取心钻具,设计和改进了绳索取心内管总成的投放与打捞装置,实现了地表岩心钻孔倾角接近零度的情况下普通绳索取心工艺的正常工作。与普通的提钻取心相比,大幅提高了工作效率,节省了购置特定的钻杆、绳索取心钻具及打捞器具等费用。经改进的输送装置结构简单、性能可靠、成本低廉,操作简单易行。经过野外生产实践验证,该装置实现了预期的目的和效果,达到了地质要求,积累并丰富了地表近水平孔岩心钻探施工的经验。     

双管双动内钻头超前硬质合金钻具在复杂地层中的应用

金刚石绳索取心钻进技术的优点之一,是岩心采取率高、施工质量好。但是,在赤峰杜家地矿区钻探中,采用普通双管和绳索取心钻具,却常常取不上岩心来。为此,我们设计了φ75双管双动内钻头超前硬质合金钻具,通过生产实践,基本上解决了复杂地层的取心问题。钻具结构原理钻具结构原理如附图所示,它由双管接手、接手内设的反水泄压球阀、外岩心管及外钻头、内岩心管及内钻头等组成。其工作原理是,轴心压力通过双管接手传递到内、外管,再由内、外管传递到内、外钻头;回转也是通过双管接手传动内、外管及内、外钻头回转钻进。冲洗液通过双管接手之通水     

英汉对照参考资料(4)

用绳索取心钻具的岩心钻探用绳索取心钻具进行岩心钻探往往会比用常规岩心钻具所获得的钻进效率更高、岩心采取率更高，钻头的费用也低得多。如果钻孔深度增加，或者地层变化得破碎或出现断层时，这种优点就更为突出。     

深孔及松软地层大口径绳索取心钻具的研究与应用

为解决深孔大口径及松软地层取心难的问题,推进取心钻探技术的发展,研发了一套大口径绳索取心钻具。着重介绍了大口径绳索取心钻具的结构特点、技术参数、技术创新及使用效果。应用结果表明,该大口径绳索取心钻具结构合理、各机构动作可靠、岩心采取率高,能够满足深孔及松软地层的取心要求。     

HDS-130砂金矿钻探绳索取样器及应用效果

我们把岩心钻探中的绳索取心技术移植到砂金矿钻探的技术领域，研制成功了HDS-130新型砂钻绳索取样钻具。该钻具采用外管进尺和内管总成取样同步进行的先进工艺，容纳满砂矿样的内管由打捞器和钢丝绳通过绞车提升出地面。它和多种砂矿钻机可配套使用。钻进试验表明，这种取样器能为砂金矿钻探取出高质量的原生矿样或岩样，钻进的速度高，并大大减轻工人的体力劳动，具有良好的经济、社会效益，使用它可获得好的地质效果。     

大斜度中深孔钻探技术及要点

大斜度中深孔钻探难度较大,在施工实践的基础上,总结分析了大斜度中深孔钻探的工艺及技术措施,技术要点,选用先进的动力头式全液压钻机、合理的钻孔结构、多级绳索取心钻具、采用重锤加快内管投放速度,选择适宜的钻进参数、PAB无固相冲洗液等,顺利地完成了钻探任务,创吉林省地矿局大斜度中深孔钻探新纪录。     

蓄能式绳索取心液动潜孔锤的应用研究

蓄能式绳索取心液动潜孔锤钻具是在普通绳索取心钻具总成上端增加了发生和传递冲击载荷的结构,将冲击载荷通过绳索取心钻具外管传递至钻头。新疆达坂城黑沟-达拉地布拉克铀矿工区裂隙、构造蚀变带和构造破碎带发育,地层破碎,使用普通绳索取心钻具钻进,岩心极易堵塞、回次进尺短、频繁打捞内管、钻进效率极低。使用蓄能式绳索取心液动潜孔锤钻具钻进,增加了回次进尺,提高了钻进效率。论文依据施工现场使用情况,介绍了蓄能式绳索取心液动潜孔锤的结构和工作原理,统计、总结了应用情况,论述了绳索取心液动潜孔锤得出的应用结论。     

联合国钻探专家杰·诺因在北京技术座谈发言记录之一

世界上95％的岩心钻探管材与工具是按“DCDMA”（美国金刚石岩心钻机制造商协会）标准制造的。绳索取心钻进技术早在40年代，就在石油工业中首先应用。地质钻探用的绳索取心钻具是美国长年公司1947年发明的，开始只有A、B两种尺寸，其后增加了N尺寸。以后，改进为Q系列绳索取心钻具，从AQ至PQ共五级。其尺寸见表1。绳索取心钻进技术随着钻孔的加深，效果越显著。它可大大提高纯钻进时间，延长钻头的使用寿命，减少起下钻的次数，减轻钻具的磨损（特别是延     

FDS-P型绳索取心钻具研制及试验研究

针对复杂地层绳索取心钻进时易出现的内管总成打捞失败问题,开展了FDS-P型绳索取心钻具研制。基于内管总成打捞失败原因分析,完成了FDS-P型绳索取心钻具设计,通过室内试验,初步验证了钻具结构设计的合理性。为进一步验证钻具性能,在贵州页岩气井开展了野外生产试验,先后完成16个回次取心钻进,累计进尺39.03 m,岩心采取率达到98%以上,其中有6个回次发生堵心,内管打捞全部成功,内管到位及堵心均得到了及时提示。实际应用结果表明,FDS-P型绳索取心钻具结构设计合理,具有良好的到位及堵心报信提示作用,内管总成打捞可靠性得到显著提升,有效提高了易堵心地层钻进效率及岩心采取质量。     

国内外绳索取心钻具研发应用概况及特深孔钻进问题分析

随着钻孔深度的不断增加,对绳索取心钻具的使用性能提出了更高要求。在分析了国内外绳索取心钻具研发现状、结构设计特点及特深孔应用情况的基础上,整理了特深孔钻进绳索取心钻具使用存在的技术问题,定位机构打捞可靠性、到位报信提示可靠性、堵心报信机构工作稳定性、单动机构使用寿命均有待提高,并相应地分析了原因,为5000 m特深孔绳索取心钻具优化设计打好基础。     

强造斜致绳索取心钻具折断分析

在定向钻探固体矿产领域,通常在造斜段使用螺杆钻具,大部分的工作量采用取心回转钻进。造斜段使用螺杆钻具,钻杆不回转,受力较简单;如遇强造斜转换绳索取心钻具稳斜钻进,下部钻具组合容易出现回转困难、下不到底的技术难题,甚至出现丝扣折断事故。为避免强造斜对绳索取心钻具的影响,本文通过建立强造斜段对绳索取心钻具的几何约束变形模型,量化分析强造斜段岩心外管长度与造斜强度、环空间隙之间的约束关系,提供了可快速预判下部钻具参数能否满足强造斜安全钻进的方法。该方法在山东某铁矿定向孔的强造斜致下部钻具折断的事故处理中,通过对绳索取心钻具安全计算模型校核和调整钻具参数,实现了绳索取心钻具通过造斜率0.62°/m的强造斜段安全钻进至靶点,证明对强造斜绳索取心工具安全钻进预测和事故处理计算具有指导意义。     

强造斜致绳索取心钻具折断分析

在定向钻探固体矿产领域,通常在造斜段使用螺杆钻具,大部分的工作量采用取心回转钻进。造斜段使用螺杆钻具,钻杆不回转,受力较简单;如遇强造斜转换绳索取心钻具稳斜钻进,下部钻具组合容易出现回转困难、下不到底的技术难题,甚至出现丝扣折断事故。为避免强造斜对绳索取心钻具的影响,本文通过建立强造斜段对绳索取心钻具的几何约束变形模型,量化分析强造斜段岩心外管长度与造斜强度、环空间隙之间的约束关系,提供了可快速预判下部钻具参数能否满足强造斜安全钻进的方法。该方法在山东某铁矿定向孔的强造斜致下部钻具折断的事故处理中,通过对绳索取心钻具安全计算模型校核和调整钻具参数,实现了绳索取心钻具通过造斜率0. 62°/m的强造斜段安全钻进至靶点,证明对强造斜绳索取心工具安全钻进预测和事故处理计算具有指导意义。     

绳索取心钻进技术讲座

岩心钻探目的是为了获得地质资料——岩矿心，提钻取心是惯用方法，随着金刚石岩心钻探事业的迅速发展，升降钻具成为最花费时间的一项辅助工序。根据钻孔深度和钻进方法的不同，岩心钻探过程中，一般纯钻时间和升降钻具时间各占30～40％左右，尤其是钻孔越深，升降钻具所花费的时间越多；同时，它又是机械化程度差，劳动强度大的辅助工序，所以，减少辅助工序时间，增加纯钻时间，提高钻进效率，最有效的途径是减少升降钻具时间。为此采用了不提钻取心钻进法，它又分为绳索取心和反循环连续取心。所谓绳索取心钻进，就是在钻进过程中，当岩