浅谈跟管钻具在岩土山地钻井中的应用_钻井钻具
时间：2019-05-06 03:15:39 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
随着我国钻探工艺技术的深入,地质部门在岩土山地钻井中的施工难度也会越来越大。由于岩土层结构松散,存在钻进、保护孔壁、取芯这三大难题,常规的钻探技术难以满足施工要求,跟管钻具这一种特殊钻进方法可以防止钻进过程中的孔壁坍塌或流砂充塞钻孔,适用于钻进松散地层和流砂层,取得了良好的施工效果,根据跟管钻井的工作原理和特点,且结合跟管钻进在钻探工艺中发挥的作用,下文将简要谈谈跟管钻具在岩土山地钻井中的应用。
1跟管钻具的主要内容
1.1 跟管钻具的工作原理
山地地质条件有相当一部分为砾石、粘土和岩石混合层,这种不稳定岩土层极易因提钻后孔壁塌陷而无法达到成孔投放炸药的目的。山地钻双管跟进钻具主要由钻杆、潜孔锤和外套管组成。其中,潜孔锤与内钻杆联系在一起,通过山地钻动力头带动内钻杆和潜孔锤旋转,带动潜孔锤振动。潜孔锤下端钻头上部做成阶梯形状和键槽。当动力头通过内钻杆带动钻头旋转时,外套管随着内钻杆做向地层的垂直运动,减小了动力头的阻力钜。当潜孔锤正向旋转振动钻进时,带动外套管下端一起旋转跟进。外套管起固定井壁的作用,将炸药从套管中心投放到井底后,再通过拔管机将外套管拔出,从而完成一次钻井下药的作业过程。
1.2 跟管钻具的特点
跟管钻具在岩土山地钻井中,经受了各种地层和工艺条件的考验,钻具的性能可靠,跟管护壁效果好。通过避免钻孔频繁垮塌、减少孔内事故和缩短施工周期,提高了钻进效率,简化了钻孔结构,降低了材料消耗。该钻具采用浮动式结构,钻进时外套管不作旋转运动,只作垂直于底层的纵向运动,减少了钻具在钻进过程中的阻力。由于钻屑从内钻杆与外套管间隙中喷出,减小了钻屑外喷阻力,提高了钻进速度。由于采用套管护壁,对于易塌井的不稳定底层,防止了井壁塌陷。由于改套钻具采用潜孔锤和套管钻进,对于砾石、块石等不稳定地层具有较好的效果。探矿工艺所在跟管钻进技术方面进行了大量的研究,取得了多项科研成果。跟管钻具能在套管下进行扩孔接力跟管,就其功能而言,除张敛机构外,还构成报信系统、悬挂机构、滑动到位承载系统和双通道水路。
2跟管钻具的实际应用
2.1 跟管钻具的钻进
钻进工艺技术是跟管钻进快速、高效钻进的主要因素之一。可以说,钻进工艺技术是跟管钻进中变化最大的因素,往往也是钻进施工中最容易忽视的。根据岩石的可钻性、研磨性、完整程度来选择钻进方法,其中,冲击回转钻进原理采用常规下钻方法。通过研究大量实钻试验总结钻进规程参数,具体使用跟管钻具时,应根据钻具的两极钻进原理,结合跟管钻进的特殊性,考虑到复杂地层软硬不均的特点,在保证合理钻速的前提下,尽量采用小规程。
2.2 跟管钻具保护孔壁
跟管钻具保护护壁的方法有三种,分别是冲洗液护壁、套管护壁、灌注水泥浆护壁。钻孔形成后,冲洗液立即渗入到孔壁地层中,冲洗液在岩土地层钻探中起着至关重要的作用,冲洗液具有较低的滤失量和较强的造壁性,能有效保护孔壁的稳定,能防止钻具结垢,具有良好的携带岩粉、清洗孔底和冷却钻头的性能。
2.3 跟管钻具的取芯
目前深孔探钻较先进的工艺方法是金刚石绳索取芯钻进。山地钻在岩土复杂地层的工艺特点对冲洗液性能提出了更高的要求。在岩土地层钻进时,应严格控制钻速,采用低转速小泵量钻进以保证岩矿心采取率,有的情况可以采用干钻取芯或孔底反循环取芯技术,使得跟管钻具具有较高的钻进效率,很好地解决了岩土山地不稳定,岩土层的成孔难问题。
3跟管钻进的技术支持
岩土山地钻井问题是复杂地层中关键性的难题,解决好岩土地层山地钻井的问题有利于提高地质工程的经济效益和社会效益。跟管钻具对施工技术和管理要求更高更严,为了确保钻探工程的质量和工期,就必须有效地解决深孔施工中存在的钻具润滑与减阻、钻孔护壁与取芯的技术难题,针对以上技术难题,可以采取以下措施。
3.1 加强钻探技术岗位练兵
为了强化职工安全意识,构筑地质钻探安全屏障,不断提高工人技术素质和技能,以提高深孔钻进技术水平,加强钻探专业技术培训与岗位练兵尤其重要。加强钻探技术岗位的练兵,一方面提高了钻探生产的技能水平;另一方面提高了安全生产专业水准,更重要的是使我们每一个职工牢固树立起了安全生产的责任意识、防范意识。
3.2 加强山地钻技术的管理
加强山地钻的管理主要体现在技术管理和项目施工管理两个方面,其中,加强山地钻技术的管理是亟待解决的问题,目前,我国山地地震勘探钻井作业使用的主要设备是物探局装备制造总厂生产的WTRZ-30系列人抬化钻机。WTRZ-30系列钻机具有体积小、重量轻、工作效率较高等特点,但同时也有设备及配件成本高、损耗大、适应性差、整机重量大等缺点,因此,对山地钻技术的革新势在必行。
3.3 增强跟管钻进施工能力
加大先进的深孔钻机的开发和引进力度,可以增强跟管钻进的施工能力。如引进具有国际先进水平的CS14全液压钻机设备,该设备采用模块化设计,全液压驱动,能够进行任意倾角钻孔施工,施工效率是国产设备的3～4倍,智能化程度高。特别是很适用于岩土地层和深孔钻探,可应用于矿产勘查深孔1000m～2000m钻探施工,为寻找深部矿产提供了设备基础。
3.4 加快钻探单位体制创新
加快钻探单位体制的革新,建立高效的钻探生产管理体系,实现快速反应,迅速见效的组织职能,为进一步创新钻探方法、提高钻探质量、重视钻探安全生产做保障,确保钻探工程施工团队的创新力和执行力,走专业化道路,是使我国钻探技术力争步入钻探世界先进行列的必然要求。
4结语
总之,在实际应用中,只要各方面措施配合使用合理,跟管钻具在岩土山地钻井中就能发挥很好的作用,有效地解决在岩土山地的复杂地层中井壁塌陷的问题,提高钻进效率。随着国家经济建设的发展,跟管钻具也需要不断更新以适应社会发展,满足更多的工程需求,以上是笔者对跟管钻具在岩山山地钻井中的一些认识和经验,在此和同行们交流探讨,希望对解决岩土山地钻井问题有所帮助。
参考文献
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