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如何提高繩索取芯鉆進(jìn)效率論文
【摘要】繩索取芯鉆探是一種不提鉆而由鉆桿內(nèi)撈取巖心的先進(jìn)鉆進(jìn)方法，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鉆進(jìn)效率高巖礦芯質(zhì)量好，鉆頭壽命長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)。提高繩索取芯鉆進(jìn)效率要考慮的因素有：套管的選用和下入深度、防斜的措施、金剛石鉆頭如何根據(jù)地層選用及排隊(duì)使用、沖洗液根據(jù)地層情況合理選用其參數(shù)及判斷孔內(nèi)漏失層位如何應(yīng)對(duì)、如何加強(qiáng)繩索取芯鉆具的維護(hù)保養(yǎng)。
【關(guān)鍵詞】繩索取芯；套管；鉆頭；沖洗液；鉆探
繩索取芯鉆探是一種不提鉆而由鉆桿內(nèi)撈取巖心的先進(jìn)鉆進(jìn)方法，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鉆進(jìn)效率高巖礦芯質(zhì)量好，鉆頭壽命長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)。我國(guó)煤田地質(zhì)系統(tǒng)從80年代逐漸推廣使用，取得了好的效果。目前一些地勘行業(yè)正在試用繩索取芯鉆探，筆者根據(jù)從事繩索取芯鉆探工作的多年實(shí)踐就如何提高繩索取芯鉆進(jìn)效率談些看法，供同行在繩索取芯鉆進(jìn)中參考。繩索取芯鉆探不僅要熟練掌握繩索取芯鉆具的結(jié)構(gòu)和工作原理，還要注重現(xiàn)場(chǎng)一系列的工作。如，套管的選用、如何預(yù)防孔斜、鉆頭與護(hù)孔器的選擇、沖洗液的參數(shù)調(diào)節(jié)、繩索取芯雙管和打撈器及鉆具的維護(hù)保養(yǎng)等，只有認(rèn)真研究施工方案，因地制宜地做好這些工作，才能提高繩索取芯效率，降低成本，使經(jīng)濟(jì)效益提高。
一、套管直徑深度的選擇及防斜措施
繩索取芯鉆探與所下套管的直徑和孔斜至關(guān)重要。下好表層套管是保證繩索取芯正常鉆進(jìn)的基礎(chǔ)。針對(duì)孔深超過180米的鉆孔都應(yīng)下入套管，孔深不超過180米的鉆孔也應(yīng)下入大一級(jí)的井口管控制表土坍塌，如果鉆進(jìn)比較厚的第四系地層不下套管，那對(duì)沖洗液應(yīng)定時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，保持其護(hù)壁的優(yōu)良技術(shù)參數(shù)，同時(shí)應(yīng)盡量減少起下鉆次數(shù)，達(dá)到?jīng)_洗液護(hù)壁的目的。一般應(yīng)根據(jù)所采用繩索取芯鉆具規(guī)格和孔徑要求來選擇套管直徑。且所遇地層巖性完整程度來確定所下入套管的深度。繩索取芯鉆探與套管直徑密切相關(guān)。套管直徑過大會(huì)造成鉆具工作不穩(wěn)定，容易折斷鉆桿，且均發(fā)生在鉆桿與絲扣、鉆桿與鉆桿連接處，而且不便提高鉆具回轉(zhuǎn)速度，影響效率的提高。
但也不能下直徑過小的套管，容易造成上下鉆困難，沖洗液環(huán)狀間隙過小，不利于暢通和排出巖粉。套管小入孔內(nèi)的深度應(yīng)根據(jù)鉆孔所遇地層的巖石風(fēng)化完整程度及地下水位來確定。若鉆孔設(shè)計(jì)較深，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，中深孔或深孔800米時(shí)，一般都要下2～3層套管，包含一層技術(shù)套管。當(dāng)孔內(nèi)出現(xiàn)坍塌、掉塊或遇溶洞裂隙時(shí)，則將技術(shù)套管撥出，在擴(kuò)孔到下部3米左右重新下入。每層套管應(yīng)下到完整基巖，套管連接部位用接箍焊死，孔口處用水泥或木楔固定并用膠皮密封，防止泥沙、巖粉流入套管間隙，以便終孔后套管順利起撥。
為防止孔斜，在開鉆前必須用水平尺將鉆機(jī)安裝周正、天車、立軸、孔口三點(diǎn)成一直線，繩索取芯鉆頭底唇面較大，鉆進(jìn)所需的壓力較大，且繩索取芯鉆桿壁薄，剛性稍差，不同普通∮50mm鉆桿，在軸向壓力下易彎曲造成孔斜，所以要嚴(yán)格控制鉆頭壓力；另一方面可增加金剛石鉆頭胎體高度，用外錐型和階梯型鉆頭唇面形式選擇合理的防斜擴(kuò)孔器和檢查懸掛機(jī)構(gòu)中的懸掛環(huán)和座環(huán)，保持鉆具在孔底的穩(wěn)定性。
二、鉆頭和擴(kuò)孔器配套使用
金剛石鉆頭按鉆頭外徑和內(nèi)徑分組順序使用。先用外徑大、內(nèi)徑小的鉆頭，后用外徑小內(nèi)徑大的鉆頭，且每回次鉆頭直徑之差要小，新鉆頭必須初磨，即采用正常壓力的1/3輕壓慢轉(zhuǎn)速200～300r/min鉆進(jìn)約10分鐘方可轉(zhuǎn)入正常技術(shù)參數(shù)鉆進(jìn)。擴(kuò)孔器主要作用是修整孔壁、起扶正穩(wěn)定鉆頭作用，也應(yīng)符合鉆頭的級(jí)配，同樣按使用鉆頭一樣排隊(duì)使用。
繩索取芯鉆進(jìn)優(yōu)越性在于純鉆時(shí)間長(zhǎng)，輔助時(shí)間短，鉆頭使用壽命高，一般在20～200米，這樣金剛石鉆頭應(yīng)考慮地層巖性。含煤巖系可選用粗中粒表鑲鉆頭，巖石可鉆性3～6級(jí)松軟、破碎地層可選用側(cè)噴、底噴和斜底噴鉆頭；特別堅(jiān)硬、研磨性強(qiáng)的打滑地層應(yīng)選用細(xì)粒表鑲和孕鑲鉆頭，同時(shí)要摸索合理選用金剛石胎體硬度與適應(yīng)巖層的鉆頭。
三、沖洗液參數(shù)及漏失地層的堵漏方法
繩索取芯鉆進(jìn)應(yīng)根據(jù)地層特點(diǎn)、鉆孔設(shè)計(jì)深度來合理選擇沖洗液。一般采用優(yōu)質(zhì)低固相泥漿1.04～1.05g/cm3、粘度為21～30s、失水量7～10ml、固相含量3%～4%、PH值8～10，無固相優(yōu)質(zhì)泥漿性能為密度1.02～1.03g/cm3粘度為17～22s、失水量7～8ml、 PH值7～8，鉆進(jìn)坍塌掉塊不穩(wěn)定巖層，密度和粘度相應(yīng)提高，漏失地層對(duì)繩索取芯鉆進(jìn)影響很大，無法維持沖洗液循環(huán)，起不到冷卻鉆頭排除巖粉，保護(hù)孔壁、潤(rùn)滑鉆具的作用，從而提不高轉(zhuǎn)速，處理不當(dāng)還有可能造成孔內(nèi)事故，我們只能根據(jù)沖洗液返回地面情況分為輕微漏失、中等漏失、嚴(yán)重漏失等，根據(jù)孔內(nèi)含水層情況，確定漏失層位，孔內(nèi)沒有穩(wěn)定水位，說明在非含水層底部漏失；穩(wěn)定水位與地下水位一致，說明在含水層鉆孔底部漏失；孔底發(fā)生漏失若漏失層為非含水層則穩(wěn)定水位在漏失層之下；若漏失層為含水層，則穩(wěn)定水位可能在漏失層之上或漏失層之中。一般常用泥漿、水泥漿、惰性材料直至下套管堵漏。
四、繩索取芯鉆具的使用和保養(yǎng)
鉆桿擰卸堅(jiān)持使用絲扣油，嚴(yán)禁用鐵錘敲擊。鉆桿發(fā)生彎曲變形超過0.75毫米/米應(yīng)進(jìn)行矯直。鉆桿立根臺(tái)必須放緩沖材料如木板、橡皮等，禁止螺紋端部與鐵器接觸。鉆桿搬遷時(shí)，螺紋部分應(yīng)擰上護(hù)絲，輕拿輕放，防止損壞鉆桿。在嚴(yán)重漏失地層投放內(nèi)管總成時(shí)應(yīng)用絞車配合鋼絲繩下入，不允許直接將內(nèi)管總成放入鉆桿柱內(nèi)，以免因撞擊損壞鉆具和鉆頭。被打撈上來裝巖芯的內(nèi)管總成要擰開卡簧座，輕輕敲擊內(nèi)管，倒出巖芯，勿用鐵錘敲擊。彈卡張開間距應(yīng)比彈卡擋頭內(nèi)徑大1.5毫米，否則應(yīng)更換，以免單管鉆進(jìn)，給取芯帶來困難。彈卡部位應(yīng)經(jīng)常注油潤(rùn)滑，保持彈卡動(dòng)作靈活，內(nèi)管彎曲變形超過0.5毫米/米，應(yīng)矯直或更換。局部凹坑影響巖芯進(jìn)入也應(yīng)更換。單動(dòng)軸承應(yīng)定期注入黃油，軸承失靈應(yīng)更換。彈卡擋頭撥叉磨成圓角，不能帶動(dòng)內(nèi)管總成上部轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)該用挫修平，懸掛環(huán)與座環(huán)的吻合面磨成圓錐形，應(yīng)及時(shí)更換�？ɑ勺乃谏疃葢�(yīng)保持在4毫米，否則應(yīng)及時(shí)加深，變形時(shí)應(yīng)更換，打撈物或打撈矛頭磨損，尾簧變形不能有效撈取內(nèi)管時(shí)，應(yīng)予更換。打撈鋼絲繩有損傷斷股要更換，且要注意添油保養(yǎng)，要特別熟悉和掌握彈卡機(jī)構(gòu)、單動(dòng)機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)、到位報(bào)信機(jī)構(gòu)、巖心堵塞報(bào)信機(jī)構(gòu)、打撈機(jī)構(gòu)、安全脫卡機(jī)構(gòu)，做好這些工作，對(duì)提高繩索取芯鉆進(jìn)效率有明顯作用。
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