[煤田钻探绳索取芯钻进工艺]煤田钻探

时间：2019-04-18 03:34:20　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　绳索取芯钻进技术的实现是钻探技术的重大改革，而绳索取芯又是金刚石钻进工艺的重要发展，煤田钻探绳索取芯钻进工艺具有提高钻进效率，延长钻头寿命及极大的减轻工人体力劳动强度等优点，非常有必要在煤田的钻探开采中得以广泛的应用和推广。
　　一、煤田钻探绳索取芯钻进工艺概述
　　（一）煤田钻探绳索取芯钻进工艺的特点
　　1、钻进效率高
　　绳索取芯钻头的壁厚比普通取心钻头厚，钻进时的机械钻速略低于普通钻头。但由于减少了辅助作业时间，增大了纯钻进时间，所以总的钻进效率仍比普通钻头高，且这种趋势随孔深的增大而增大。
　　2、地质效果好
　　绳索取芯钻具具有打捞速度快，提升平稳以及岩心堵塞后能即时报警等特点。因此，当岩心堵塞时，便于立即处理，可以减少岩矿心的损耗。所以绳索取芯钻进岩心采取率高，完整度和纯洁性好。
　　
　　3、钻头寿命长
　　由于减少了提钻次数，因此钻头在升降过程中的拧卸、碰撞的机会和扫孔时的磨损就会减少。同时，钻杆与孔壁间隙小，钻头在孔内工作平稳，也可以提高钻头寿命。通常，绳索取芯钻头寿命比普通钻头寿命高一倍左右。
　　4、有利于复杂地层钻进、孔内安全和便于测斜工作
　　由于减少了提钻次数，因而缩短了孔壁的裸露时间，也减少了升降钻具时对孔壁的破坏。同时钻杆还可以起到套管的作用，有利于护壁，也使下放测斜仪器更加方便敏捷。
　　5、减轻劳动强度
　　由于起下钻具次数少，因此减轻了劳动强度。孔越深，钻具越长，这个优点越明显。
　　6、降低钻探成本
　　由于绳索取芯钻进效率高、钻头管材以及动力消耗比较小，因此，钻进成本可大幅度下降。据有关资料统计，使用绳索取心钻进成本降低30％到40％。
　　（二）煤田钻探绳索取芯钻进工艺的应用范围
　　绳索取芯钻进方法已广泛应用于煤田钻探工程中。然而，在一个具体的工程中是否采取绳索取芯，还必须考虑地层条件、钻孔深度、钻头寿命等因素，以便综合权衡其使用的合理性。
　　1、地质条件
　　绳索取芯钻进可用于钻进各种地层，在6～9级中硬岩层中效果最好。在目前的技术条件下，一般不宜钻进10～12级岩石，尤其是岩石的组织致密、颗粒细小无研磨性的极坚硬岩石，如石英闪长岩、石英砂砾岩、石英磁铁矿等，或研磨性很强的硬、脆、碎岩石。因为，钻进上述岩石时，钻头极易磨损，钻进效率极低，不能充分发挥绳索取芯钻进的优越性。
　　2、钻孔深度
　　绳索取芯一般可在浅孔(100～300m)和深孔中采用。通常，钻孔越深其经济技术效果越好。然而，绳索取心钻进的最大深度受钻杆强度的制约，应进行校核。
　　3、钻头寿命
　　采用绳索取芯钻进，如果钻头寿命短，钻进过程中经常提钻更换钻头，那么便失去了采用绳索取芯钻进的意义。
　　二、煤田钻探绳索取芯钻进工艺的技术要点
　　（一）钻头的选择和合理使用
　　首先，绳索取芯钻头的选择原则基本上与普通双管钻头相同。选择时，特别要考虑绳索取芯钻头所具有的特点，例如钻头镶嵌的金刚石质量，胎体性能均要好，与地层应有更广的适应性，内、外径补强好、胎体高等。
　　其次，由于绳索取芯钻头壁厚而影响钻进效率，因此，尽可能选择与岩石接触唇面较小的，能创造多自由面碎岩的钻头。
　　最后，钻头合理使用中需特别注意的是绳索取芯钻头钻进虽然不经常提钻换钻头，但对于钻头来说，同样存在着排队使用问题。特别是当钻进强研磨性岩层时、或者钻头内外径的保径金刚石质量不够好时，更应注意。
　　（二）钻进工艺相关参数的确定
　　1、钻压
　　绳索取芯钻进环状克取面积比常规取心钻进要大，因此钻进时所用钻压亦相应增大。绳索取心一般用于中硬至硬（6～11级）的岩层中钻进，当用常规表镶和孕镶金刚石钻头时的钻压范围推荐值见表1。
　　2、转速
　　和常规金刚石取心钻探一样，在孔径、孔深、冲洗润滑条件、孔壁稳定性、岩层研磨性、钻杆坚固性以及设备等条件允许下，尽量取较高转速钻进。当用孕镶钻头时，平均钻头的线速度一般为1.5～3.0m/s；当用表镶钻头时则为1～2m/s。
　　3、冲洗液和冲洗液量
　　绳索取心钻进在条件许可时宜用无固相和低固相并加有润滑剂的冲洗液。当用泥浆时宜用优质粘土作原料，防止在钻杆内结泥皮现象。冲洗液量的确定要素有两点：一是要保持环状间隙上返流速在0.45－1.0－1.5m/s范围内；二是要保持钻头唇面单位面积（cm2）冲洗液量在3～5L/min（中硬至硬岩）或2.4～4L/min（硬至坚硬岩）。冲洗液量需要根据具体施工条来合理的确定。
　　（三）取芯钻进工艺的操作技术要点
　　第一、当钻进到岩芯快装满内管或发生岩芯堵塞时，应立即进行打捞岩芯，当内管捞出孔口后，卸开捞钩，缓慢下放，以免调长螺杆部分被折弯。确认钻杆柱内无岩芯时，可将另一套备用内管由孔口投入钻杆内，并对上机上钻杆、开泵压送内管，以促使内管加速向下滑行。
　　第二、为避免在滑行过程中，被钻杆接头台阶部分顶住，可以适当开车晃动钻具，如孔内漏失变成干孔，则需要使用专用的干孔投放器下放内管。
　　第三、当确认内管已准确可靠的到达外管中时，方准缓慢扫孔及钻进。
　　第四、取出岩芯后，应清洗并检查内管总成，然后重新组装起来，经过检查认为合格后，放在不易被压、踩的地方，以备下次使用。
　　
　　三、煤田钻探绳索取芯钻进工艺的操作注意事项
　　第一、防止磕碰金刚石钻头，由于金刚石性脆怕冲击，操作使用必须“稳”和“轻”。
　　第二、必须保持孔底的干净，要及时的清除岩粉。首先，由于金刚石怕高温，如果孔内不干净，就影响金刚石的冷却，很快就导致烧钻；其次，重复破碎这些岩粉，势必增加金刚石的磨损量，所以操作者特别注意一个“净”字。
　　第三、注意钻具工作的稳定性，采取措施防振。振动即影响开高转速，又加剧金刚石的磨损，所以在钻进时要尽可能排除一切造成振动的因素。
　　第四、严格检查钻杆加工精度，特别是丝扣部分，一定得符合规定要求，严禁使用质量不合格的钻杆。钻杆连接后一定达到内平，否则妨碍内管装置上下，导致事故。
　　第五、要避免打单管现象。绳索取心钻进一旦打“单管”，就会打捞不上岩心，造成提钻重新套扫，带来不少麻烦，因此尽可能设法避免。
　　第六、要防止岩心堵塞。岩心堵塞影响钻进效率，增加钻头磨损，重者引起烧钻。所以一旦发生岩心堵塞，应及时认真处理。
　　结论：煤田钻探绳索取芯钻进工艺的优点是劳动强度低、取芯速度快、钻进效率高。缺点是钻杆壁厚度不足，耐磨性差，容易产生钻杆断裂等事故。因此，需要严格遵守煤田钻探绳索取芯钻进工艺的操作注意事项，提高工艺的可靠性。
　　参考文献：
　　[1]鲁豫庆. 对煤田钻探绳索取芯钻进工艺的探讨[J].煤炭技术,2008（16）.
　　[2]邢世学. 煤田钻探绳索取芯技术探讨[J].煤炭技术,2008（7）.
　　[3]汤江山. 绳索取芯金刚石在煤田钻探钻进工艺的分析[J].科技与生活,2009(13).

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