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如何提高繩索取芯鉆進效率論文
【摘要】繩索取芯鉆探是一種不提鉆而由鉆桿內(nèi)撈取巖心的先進鉆進方法，它具有結構簡單，鉆進效率高巖礦芯質(zhì)量好，鉆頭壽命長，勞動強度低等特點。提高繩索取芯鉆進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)漏失層位如何應對、如何加強繩索取芯鉆具的維護保養(yǎng)。
【關鍵詞】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)撈取巖心的先進鉆進方法，它具有結構簡單，鉆進效率高巖礦芯質(zhì)量好，鉆頭壽命長，勞動強度低等特點。我國煤田地質(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踐就如何提高繩索取芯鉆進效率談些看法，供同行在繩索取芯鉆進中參考。繩索取芯鉆探不僅要熟練掌握繩索取芯鉆具的結構和工作原理，還要注重現(xiàn)場一系列的工作。如，套管的選用、如何預防孔斜、鉆頭與護孔器的選擇、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保養(yǎng)等，只有認真研究施工方案，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重要。下好表層套管是保證繩索取芯正常鉆進的基礎。針對孔深超過180米的鉆孔都應下入套管，孔深不超過180米的鉆孔也應下入大一級的井口管控制表土坍塌，如果鉆進比較厚的第四系地層不下套管，那對沖洗液應定時進行檢測，保持其護壁的優(yōu)良技術參數(shù)，同時應盡量減少起下鉆次數(shù)，達到?jīng)_洗液護壁的目的。一般應根據(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。套管直徑過大會造成鉆具工作不穩(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)的深度應根據(jù)鉆孔所遇地層的巖石風化完整程度及地下水位來確定。若鉆孔設計較深，生產(chǎn)周期較長，中深孔或深孔800米時，一般都要下2～3層套管，包含一層技術套管。當孔內(nèi)出現(xiàn)坍塌、掉塊或遇溶洞裂隙時，則將技術套管撥出，在擴孔到下部3米左右重新下入。每層套管應下到完整基巖，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安裝周正、天車、立軸、孔口三點成一直線，繩索取芯鉆頭底唇面較大，鉆進所需的壓力較大，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孔器和檢查懸掛機構中的懸掛環(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鉆進約10分鐘方可轉(zhuǎn)入正常技術參數(shù)鉆進。擴孔器主要作用是修整孔壁、起扶正穩(wěn)定鉆頭作用，也應符合鉆頭的級配，同樣按使用鉆頭一樣排隊使用。
繩索取芯鉆進優(yōu)越性在于純鉆時間長，輔助時間短，鉆頭使用壽命高，一般在20～200米，這樣金剛石鉆頭應考慮地層巖性。含煤巖系可選用粗中粒表鑲鉆頭，巖石可鉆性3～6級松軟、破碎地層可選用側噴、底噴和斜底噴鉆頭；特別堅硬、研磨性強的打滑地層應選用細粒表鑲和孕鑲鉆頭，同時要摸索合理選用金剛石胎體硬度與適應巖層的鉆頭。
三、沖洗液參數(shù)及漏失地層的堵漏方法
繩索取芯鉆進應根據(jù)地層特點、鉆孔設計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，鉆進坍塌掉塊不穩(wěn)定巖層，密度和粘度相應提高，漏失地層對繩索取芯鉆進影響很大，無法維持沖洗液循環(huán)，起不到冷卻鉆頭排除巖粉，保護孔壁、潤滑鉆具的作用，從而提不高轉(zhuǎn)速，處理不當還有可能造成孔內(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)
鉆桿擰卸堅持使用絲扣油，嚴禁用鐵錘敲擊。鉆桿發(fā)生彎曲變形超過0.75毫米/米應進行矯直。鉆桿立根臺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，螺紋部分應擰上護絲，輕拿輕放，防止損壞鉆桿。在嚴重漏失地層投放內(nèi)管總成時應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。彈卡張開間距應比彈卡擋頭內(nèi)徑大1.5毫米，否則應更換，以免單管鉆進，給取芯帶來困難。彈卡部位應經(jīng)常注油潤滑，保持彈卡動作靈活，內(nèi)管彎曲變形超過0.5毫米/米，應矯直或更換。局部凹坑影響巖芯進入也應更換。單動軸承應定期注入黃油，軸承失靈應更換。彈卡擋頭撥叉磨成圓角，不能帶動內(nèi)管總成上部轉(zhuǎn)動應該用挫修平，懸掛環(huán)與座環(huán)的吻合面磨成圓錐形，應及時更換�？ɑ勺乃谏疃葢３衷�4毫米，否則應及時加深，變形時應更換，打撈物或打撈矛頭磨損，尾簧變形不能有效撈取內(nèi)管時，應予更換。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構、單動機構、調(diào)節(jié)機構、懸掛機構、到位報信機構、巖心堵塞報信機構、打撈機構、安全脫卡機構，做好這些工作，對提高繩索取芯鉆進效率有明顯作用。
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