深孔绳索取心安全打捞器的研制与应用

设计了一种可适用于深孔和干孔的绳索打捞、投放内管总成工具。介绍了深孔绳索取心安全打捞器的工作原理及结构组成;对工具内部的机械控制和井下脱卡控制原理进行了研究;介绍了打捞器井下脱卡的具体方法;最后通过野外试验证实了该打捞器可以减少处理事故的时间,性能稳定,拆装、维护方便。     

绳索取化特种提引接头

绳索取心钻进处理事故时用打捞器捞取内管时，由于座环碎裂或其它原因而夹住内管总成，使内管提拉不动，而打捞器又不能安全脱卡，这样在提升孔内钻具时，打捞钢丝绳则碍事。根据上述情况，我们设计了一种特种提升接头，使钻具全部提出孔外。该接头的具体结构如附图所示。     

近水平孔坑道用绳索取心钻具

针对国内目前将地面绳索取心钻具用于坑道内施工效果不佳的问题,研制了一种坑道专用绳索取心钻杆,该钻杆具有捞矛头持心装置、弹卡复合定位机构、快断机构的内外管总成及水力输送器、水力打捞器及通缆式水接头等附属装置。现场实验证明,该钻具成功解决了地面用绳索取心钻具不适宜进行近水平孔坑道内取心钻探施工的现状。      

小口径钻杆接头钻眼机械给进装置

我们在使用勘探所S—56型绳索取心钻具的同时，将打捞器安全脱卡部分和连接钢丝绳的接头部分作了简化。经在三队两轮孔下试验，效果较好，现简介如下。     

几种烧钻后打捞内管总成的方法

介绍了安全脱离法、收卡套取法、凸头脱卡法等金刚石绳索取心钻进烧结钻后打捞内管总成的方法，介绍了其原理特点及应用等。     

绳索取心不提钻测斜

我队多年来在推广使用绳索取心钻具中，均使用HF随钻测量钻孔顶角，不必提钻，现将此方法作一介绍，供有关单位参考。我们的做法是，在SC-56型绳索取心打捞器上部，即重锤与绳卡外套之间增加一个HF测斜保护器如图1；S-75型绳索取心打捞器在其下部重锤与捞钩架之     

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。      

一种新型绳索钻具打捞器

绳索钻具打捞器在地质勘探取心过程中有着相当重要的作用,不论是取心还是深孔投放钻具都要用到打捞器,这就要求打捞器在投放过程中有极高的可靠性,保证脱卡器能够顺利脱卡。同时打捞器在被提出钻外后要求有很高的安全性,保证不会空中脱钩伤人。本文所述的一种新型绳索打捞器具有较高的可靠性和安全性,并且兼具重锤的功能,无需打钻过程中投放重锤,可以大大提高钻探效率。     

打捞绳索打捞器工具

我队在使用日本利根TXL-1E型金刚石绳索取心钻机施工某孔时,曾发生过两起TV型绳索打捞器落井事故。     

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。     

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。     

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。     

SYZX75绳索取心液动锤在破碎地层中的应用

SYZX75绳索取心液动锤钻具由双喷嘴复合式液动潜孔锤与绳索取心钻具结合而成。为解决绳索取心在极破碎岩层钻进中的岩心堵塞,从而造成频繁打捞问题,湖北煤炭地质局在宜昌董家堡磷矿勘探区进行了SYZX75绳索取心液动锤钻进的试验应用。为了使试验数据具有对比性,采取了在一个孔内相近地层进行对比试验,从试验所得数据来看,绳索取心液动锤钻进工艺与普通绳索取心工艺相比,平均回次进尺提高了40.5%,平均每日进尺提高了48.1%。据此认为该项技术可在破碎岩层的勘探区中推广应用。     

深孔小直径绳索取心钻进施工调研分析和技术建议

对深孔小直径绳索取心钻进技术设计进行了简要分析,论述了钻孔结构设计和施工中的技术风险因素和钻孔安全问题。同时,对合理选用金刚石绳索取心钻头、提高绳索取心钻杆使用寿命及其评价方法提出了建议。     

煤矿井下可退式卡瓦打捞筒的研制及应用

煤矿井下卡钻、埋钻导致的孔内断钻杆事故时常发生,目前常用的公母丝锥造扣的打捞方法成功率较低,不仅耗费大量的人力物力,还会影响煤矿开采生产进度。基于此,设计了井下可退式卡瓦打捞筒,通过外筒的螺旋锥面驱动卡瓦径向卡紧断裂的钻杆,实现起拔打捞井内钻杆。卡瓦抱紧钻杆的结构设计,提高了打捞筒对断裂钻具的把持力。控制环的键槽结构设计,实现了复杂工况下可退式操作。分析了打捞作业时钻机回转扭矩产生的切应力与打捞筒强度的关系、钻机起拔力产生的正应力与打捞筒强度的关系,为打捞筒壁厚参数设计提供理论支持;分析了钻机起拔力转换为卡瓦对钻杆抱紧力的公式,验证了卡瓦打捞筒打捞孔内钻具的可行性;试制的打捞筒在山西新源煤矿井下现场进行了打捞试验,试验表明其结构设计合理,打捞性能可靠。本研究为煤矿井下处理复杂钻孔断钻事故提供新型工具,为打捞工具结构设计提供了理论依据。      

水平绳索随钻定向钻进技术研究与应用

水平孔绳索取心钻进时, 钻具回转轴线与自身重力方向不在一条直线上, 地面孔口加压, 受地层软硬或岩层产状作用下, 钻孔轨迹都会发生偏斜, 目前暂无有效办法实现随钻定向纠斜。针对此问题, 开展了小直径水平绳索随钻定向仪器的推送、固定、打捞机构研究, 创新形成一套水平绳索定向钻进器具和定向技术, 并在川藏铁路多吉隧道水平钻孔进行随钻定向纠斜, 成功抑制钻孔上漂趋势, 并降斜3°, 为地质勘查水平绳索取心定向钻进轨迹控制提供支撑。      

绳索取心液动锤在浩尧尔忽洞金矿复杂地层中的应用

内蒙古太平矿业浩尧尔忽洞金矿地层复杂,多强硅化的硬、脆、碎地层及部分砂质页岩等风化破碎地层,常规回转钻进地层打滑,钻孔上漂,岩心堵塞,回次进尺少,打捞频繁,纯钻进时间少,台月效率低。采用绳索取心液动锤钻进工艺,克服了上述问题,取得了良好的效果。     

海洋天然气水合物探测及取样钻具研制

在海洋天然气水合物资源调查评价过程中,通常先采用地球物理方法来探测海底拟反射层（BSR）,然后根据BSR的位置来判断水合物的分布范围和埋藏深度。但在钻井取样过程中发现BSR并不能完全准确地反映水合物的埋藏深度,为此项目组研发了一种绳索打捞式的组合钻具,在钻井过程中不仅能够使用随钻测量钻具探测地层电阻率来确定地层是否有水合物,而且还能通过绳索打捞方式更换取样钻具,完成水合物地层的取样。通过设计、试制和室内测试,验证了水合物探测及取样钻具方案是可行的,为后续的野外试验奠定了基础。