绳索取芯钻探工艺在复杂地层应用实例(1)

绳索取芯钻具的使用及维护

绳索取芯钻具的使用及维护 一、前言 绳索取芯钻进是一种不提钻而能直接取得岩芯的先进钻进方法。它与普通钻进方法相比，具有地质效果好，生产效率高，钻进成本低等优点。同时因其结构简单，性能齐全，坚固耐用，维修方便，而被广泛使用。现在我公司生产的绳索取芯钻具己形成系列:S56、S59、S598、S75、S75B、S95、S95A等，其规格如下: 经过多年的生产实践证明，我广生产的各种型号绳索取芯钻具性能良好,进尺快，打捞效率高，钻进时间利用率高，设备材料消乾低，使用范围广,既可用清水.也可用泥浆钻进。 为使广大用户更好地掌握这项先进技术，正确地使用S系列组索取芯钻具,并充分发阵绳索取芯钻具的优越性，特编此说明书.以供广大用户参考。 二、绳索取芯钻具的结构和工作原理 我国地质系统所使用的绳索取芯钻具型号为"s" 型，钻具结构上大|可小异。现以S75绳索取芯钻具为例作典型介绍。 整套钻具分成绳索取芯钻具与打捞器二大部份所组成。 绳索取芯钻具由外管总成和内管总成所组成，合在一起统称双管。 外管总成包括弹卡挡头、弹卡室、扩孔器、外管及钻头所组成。内管总成包括捞 矛头、弹卡钳、调节机构、悬挂及内管保护机构、至IJ 位与堵塞报信机构等。

这几个主要机构的工作 原理如下: 1.弹卡机构 主要由弹卡挡头，弹卡钳、张簧等部件组成。其作用是内管总成沿钻杆中t:内 使其贴在壁下放时，弹卡钳在张簧的作用下张开一定角度，到达弹卡:在时， 弹卡室内壁上，这时上有弹卡挡头，可防止内管向上串动，夕|、有弹卡室， 限J1-. 弹卡钳的进一步张开。在钻进时借助弹卡挡头上的拨叉，带动弹卡钳， 以免因相对运动造成弹卡钳的磨损。使内管总成轴承上部随钻杆一起转动， 2、悬挂机构 悬挂机构由内管总成中的悬挂环与外管总成中的座环所组成，悬挂环的外径尺寸稍大于座环的内径(一般相差0.5一lmm)内管总成下放到外管总成弹卡室位置时，悬挂环座落在座环上，从而使内管总成下端的卡簧座与钻头内台阶之间保持清洁-4mm的间隙，以防止损坏卡簧座与钻头，并保证内管的单动性能。 3、单动机构 由两套推力轴承构成单动机构，主要目的是使内管在钻迸时不旋转。 4. 调节机构 主要由调节螺母、调节接头与内管一起组成。在组装时.如果卡簧座与钻头内台阶之间的间隙不合适，则可通过调节接头与弹簧套之间的距离来进行调节（调节范围在0.3mm）,以保证卡簧座与钻头内台阶之间的间隙。 5.到位报警机构 由阀体、阀堵、弹簧、定位簧、调节螺堵及悬挂接头等组成（S75弹卡架、珠、弹簧、及连接轴所组成）。当内管总成下放到外管总成中的预定位置时，悬挂环座落

绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施

绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施 彭步涛 （福建省121 煤田地质勘探队，福建龙岩364021 ） 摘要：该文主要论述了绳钻技术在复杂地层煤田勘探矿区中研究应用情况及取得的效果，即从钻孔结构冲洗液技术、护壁堵漏技术、钻具配套及硬岩钻进等方面进行了有效的探索和应用，对类似矿区施工具有较强的实践性和指导意义。 主题词：绳索取芯钻探技术; 施工措施; 含煤矿区复杂地层 “科学技术是第一生产力”。这是邓小平理论对马克思主义科技理论的重要贡献，在这一理论的指导下，我国的科学技术水平出现蓬勃发展的局面。作为煤田地质勘探专业队伍的福建省121 煤田地质勘探队，从上个世纪八十年代中期为加快勘探步伐，缩短勘探周期，依靠科技进步，积极推广应用绳索取芯金刚石钻进技术（以下简称绳钻技术）；经过二十多年的努力和探索，使绳钻技术不断完善，钻进效率和勘探质量明显提高。二十二年来累计完成钻探进尺48.4 万米，在闽、云、贵、川等省份探明煤炭储量50 余亿吨，为当地的经济建设做出突出贡献。通过多年对该技术的研究和应用，使福建省121 队的钻探技术竞争力不断提高，绳钻技术应用水平达到国内领先。 1 含煤田地层的基本特点 煤田勘探施工的主要区域分布在福建、云南、贵州、四川等省份。福建煤田地质主要勘探对象见三叠纪童子岩组，童子岩组之上由翠屏山组所覆盖，为非煤系地层，主要岩层见泥岩、粉沙岩、细粉砂岩和中粒沙岩。云、贵、川主要含煤地层为二叠系上统龙潭组，主要岩性以粉砂岩、细砂岩、泥质砂岩、粉质泥岩为主，而覆盖其上部的三叠系个旧、永宁镇组以灰岩为主。 福建省121 队煤田勘探矿区按钻探施工技术要求，有如下几个特点： （1 ）钻孔漏失严重为主要特点。特别是永宁镇组、个旧组中的石灰岩溶洞发育，溶洞最大达20 米。童子岩组的风化带和断层破碎带也是主要漏失区，属裂隙裂缝性，有时也出现小溶洞，并有地下水活动。另外，由于绳钻工艺环空间隙小，泵压损失大，常使地层失去平衡以致诱发漏失。 （2 ）孔壁坍塌也是绳钻工艺施工中常见现象，坍塌常出现在断层破碎带中。另外，在厚煤层中（特别见粉煤层）钻进，由于钻孔护壁不稳定，上下钻具操作不当也易引起煤层坍塌，这种现象在各勘探区都经常遇到。 （3 ）硬岩“打滑”地层，在翠屏山底部约40m ，属硅质胶结的石英砂岩。同时，含有少量的隧石，岩石硬度在X 级以上。采用一般金刚石钻头钻进其效果差，钻效低，新钻头投入使用后很快被磨钝而打滑不进尺。 （4 ）煤系中煤层多，一般钻孔都可见煤层十几层，煤层有块煤、粉煤两种。粉煤取芯难度大，若操作不当往往造成采取率达不到要求致使钻孔质量降级。 （5 ）岩层倾角变化大，软硬互层频繁，属易斜地层。

提高绳索取芯岩矿芯采取率的工艺分析

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/d714159136.html, 提高绳索取芯岩矿芯采取率的工艺分析 作者：周辉 来源：《地球》2012年第10期 [摘要]根据所钻岩（矿）层的特点，合理地确定钻孔直径，合理地选择钻进方法，正确地选用钻具，正确掌握钻进技术和操作方法，选用正确的采芯方法以及针对前述影响岩（矿）芯采取质量的因素，并采取相应措施，就能提高岩（矿）芯采取率与品质，本文主要探讨提高绳索取芯岩矿芯采取率的工艺。 [关键字]绳索取芯岩矿芯采取率 [中图分类号]P634[文献码]B[文章编号]1000-405X（2012）-10-5-1 绳索取芯钻探技术绳索取芯钻探是一种不提钻取芯的钻进方法，最早用于石油与天然气钻进。绳索取芯钻进方法是使岩心进入专门的岩心管中，当岩心装满后，用钢绳携带打捞器从钻杆内把岩心管连同其中的岩心一起提到地面，不用提升钻杆[1]。 1绳索取芯钻进工艺 1.1钻头的选择和合理使用 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。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（阶梯式或多环槽尖齿式钻头）。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。 1.2钻进规程参数的特点 绳索取芯钻进规程与普通双管钻进规程有所不同。但确定规程的方法基本相同。首先，由于绳索取芯钻头唇面比普通钻头要厚，因此钻压比普通双管钻头要大（一般要大25％左 右）。转速同样是提高绳索取芯钻速的主导因素，因此，只要其它条件允许，应高转速钻进。当然，要防止不分岩层是否完整；钻具和钻孔是否弯曲，以及超径等不利条件下盲目开高速。由于绳索取芯钻杆柱较粗，所以深孔因钻机的功率所限开高转速会受些影响。 2影响岩（矿）芯采取率与品质的因素

绳索取芯钻探施工技术

绳索取芯钻探施工技术 武孟元 （河北省水利工程局河北石家庄 050021） [摘要]介绍了绳索取芯钻探工艺钻具的结构，并对钻进规程的各种具体参数及报信机构的使用进行了分析，总结了绳索取芯钻探技术的主要优越性及在堆渣层中的应用。 [关键词] 绳索取芯；钻进参数；优越性；堆渣层灌浆 绳索取芯钻进是一种先进的岩芯钻探工艺。它采用大直径的钻杆，在钻具里面套装一根取芯管，在钻进过程中，岩芯缓慢地装在取芯管内。当回次进尺终了，岩芯装满取芯管时，采用带绳索的打捞器，从钻杆中把取芯管提出，提取岩芯后，又从钻杆中把取芯管放到孔底，继续钻进。绳索取芯与普通钻进取芯相比，具有控制钻孔偏斜度、提高钻进效率、降低工程成本、提高岩芯采取率、减少孔内事故等优点；尤其在钻穿复杂地层方面，有着其它施工技术无可比拟的优点，因而被广泛应用。 1 绳索取芯钻具简介 绳索取芯整套钻具分为双管部分和打捞器两大部分。 1.1 双管部分 双管部分包括外管总成和内管总成。 1.1.1 打捞机构 当捞取岩芯时，打捞器上的打捞钩抓住捞矛头，将取芯管提出孔外。 1.1.2 弹卡机构 内管总成进入外管总成后，实现弹卡自锁，防止由于振动等原因使弹卡并拢而导致内管总成上窜。 1.1.3 悬挂机构 当内管总成到位后，悬挂环座落在座环上，保证卡簧座与钻头内台阶之间有一定间隙，以便外管单动灵活。 1.1.4 到位报信机构 内管总成到达预定位置时，地面上水泵压力表的读数突然变化，可以调整水量开始钻进。 1.1.5 岩芯满管或堵塞报信机构 岩芯满管或堵塞时，导致地面上水泵压力表读数升高，起到报警作用。 1.1.6 调节机构

调节内管总成中卡簧座与钻头内台阶之间的间隙，保证其间隙量为2-3mm。 1.1.7 缓冲机构 卡取岩芯时，起缓冲作用来保护内管和卡簧座。 1.1.8 单动机构 分离内管和外管，实现钻具外管单动，内管相对外管静止。 1.1.9 容纳与卡取岩芯机构 容纳和卡取岩芯。 1.1.10 扶正机构 扶正内管，使卡簧座对正钻头内孔，以便岩芯顺利地进入内管，减少岩芯磨损，提高岩芯采取率。 1.2 打捞器部分 打捞器是绳索取芯钻具中必不可少的专用配套工具。 1.2.1 打捞机构 打捞钩抓住捞矛头，带动双管部分的打捞机构，将内管总成提升到地面。 1.2.2 绳卡机构 连接打捞器和绳索取芯绞车。 1.2.3 送入机构 将脱卡管套在重锺上，用打捞器将内管总成送入孔底。 1.2.4 安全脱卡机构 使打捞钩松开捞矛头或使安全销折断而实现安全脱卡。 2 绳索取芯钻进参数及报信机构 在正确选择钻头的情况下，金刚石绳索取芯钻进效率取决于钻进参数的选择，即钻压、钻头转速和冲洗液量三个参数。 2.1 钻压 实践表明，当加在钻头上的压力高于所钻岩石的压力硬度时，岩石就由表面破碎转到体积破碎；但当压力接近或超过金刚石本身抗压强度时，金刚石开始破损。另外，随着钻压的增加，金刚石的磨损量也增加，因此钻压有一个最优值。绳索取芯钻进规程和普通标准金刚石钻进有所不同，因绳索取芯钻头胎体壁要比标准钻头胎体壁厚2mm，底面积相对较大，而钻杆与孔壁的间隙小，所以钻压应增大。表1列出了两种不同直径绳索取芯钻头所需钻压值。 钻压(kN) 7-12 12-15 2.2 转速 转速是影响金刚石钻进速度的重要因素。钻头在某一转速下，金刚石磨损量最小，转

(高级技师)深孔钻探技术选择与施工技术探讨

地勘行业特有工种 职业技能考核鉴定论文（技师、高级技师） 题目：深孔钻探技术选择与施工技术探讨 姓名 工作单位 申报工种工程地质工程施工钻工 申报等级技术工一级 联系电话 提交时间 2017 年 6 月 7 日 地勘行业特有工种职业技能鉴定站制

深孔钻探技术选择与施工技术探讨 摘要：根据近几年的现场施工，全液压钻机的使用数量越来越多，同时也出现了不少问题，主要是运行成本较高，部分液压钻机运行时漏油严重，加油如加水。国外的一些液压钻机，维修的零部件不好配备，维修周期长。总体而言，全液压钻机正走在技术成熟售后完备的路上，因此全液压钻机的占比不应太高。待技术成熟后，再提高全液压钻机的使用数量较为合理。 关键词：深孔，设备，钻孔结构，冲洗液 1 设备管材选择 1.1具备1000米以上施工能力的钻机 （1）国产立轴式钻机：XY-5、XY-6、XY-8、HXY-9B。 （2）国产全液压钻机：YDX-3、YDX-1800、HYDX系列、XD-5、XD-6、FYD-2200。 （3）进口全液压钻机：LF-70、LF-90、LF-230、CS1000P6L。 钻机总体性能评价：

在深孔施工中，钻机的最大钻进深度要超过设计孔深20%以上，甚至更高，以备出现孔内事故，要超负荷运转。另一个原因，目前国产深孔钻机技术尚不成熟，标注的最大钻进深度与实际钻进深度有一定差距。 1.2管材 为了满足深孔及复杂破碎地层钻进取心需要，将钻杆体两端墩粗方式来提高钻杆整体强度及寿命，钻杆抗拉强度提高47.6%。抗扭提高50%以上。优点是减少材料消耗及钻杆重量。内加厚适当减少岩心径，可以减少钻头刻取面积、孔内扭矩、功率消耗。目前已大面积推广应用，并取得了较好的综合应用效果，深度超过2000m。但由于材质本身及加工精度等问题，还有需要改进提高的余地。 在钻杆材质方面，我国以往走入了误区，只考虑了钻杆各强度和刚性，忽略了钻杆在钻孔复杂的受力及柔性，从国外钻杆的静强度、钻杆螺纹根部的壁后、应用效果看，钻杆具有良好的柔性、较好的同轴度、螺纹加工精度对防止钻杆折断具有重要的影响。我国钻杆的静强度比国外高的多因此，“863”项目2000米深孔绳索取心钻杆钻杆重点解决钻杆材质、热处理工艺及加工精度等问题。 （1）优选进口Q系列钻杆。 （2）选择国内45MnMoB或XJY850高强地质管材。 （3）选择唐山金石、无锡钻探工具厂等知名厂家产品。 （4）几种国产钢材性能参数对比表（见表1） 钻杆推荐使用深度=(0.75~0.8)×钻杆最大可使用深度

浅议复杂地层中钻探施工技术的应用

浅议复杂地层中钻探施工技术的应用 发表时间：2019-05-20T10:20:33.530Z 来源：《防护工程》2019年第1期作者：丁春阳 [导读] 在钻进过程中，往往导致钻孔超径或缩径，未能及时处理或处理不当，易发生掉钻、卡钻甚至烧钻、埋钻等事故。 黑龙江省煤田地质二O四勘探队黑龙江省七台河市 154600 摘要：随着建筑项目、矿井、铁矿、油田等工程项目的改建、扩建，在施工过程中钻探施工面临的环境条件越来越复杂，尤其是在一些海洋、岩溶地区进行钻探施工，很容易出现卡钻、掉钻以及埋钻的现象，在钻探施工过程中必须要加强对钻探技术的研究，根据地层地貌条件、钻探施工工艺以及机械设备的基本情况出发，提高钻探施工水平。本文对复杂地层中的钻探施工技术进行分析和探讨。 关键词：复杂地层；钻探；施工技术；应用 1复杂地层钻探难以开展的原因 1.1岩性本身引起的复杂地层 构造、蚀变较发育的地层在被冲洗液冲刷和钻具撞击作用下，极易发生破碎及掉块等问题，导致孔壁极不稳定，在钻进过程中，往往导致钻孔超径或缩径，未能及时处理或处理不当，易发生掉钻、卡钻甚至烧钻、埋钻等事故。 1.2溶蚀引起的复杂地层 地下水主要通过溶蚀作用来破坏岩石结构。当坚硬的花岗岩被溶蚀以后，原地层结构存在的溶于水的矿物质被流水带走，最终留下的是不能被水溶解的高岭土与石英颗粒的混合物，在岩心钻探过程中，该类地层发生机械破碎，导致岩心采取率低。 1.3地质运动而引起的复杂地层 地质构造运动时将会产生压力、扭力、剧烈震动等，这些力相互作用就会形成扭性、张扭性等多种断层。如果钻具进入这类地层的破碎区域，通常会出现孔壁大面积坍塌和冲洗液漏失现象。 1.4流水引起的复杂地层 流水会对岩石地层起到冲击或者沉压的作用。比如流沙层以及泥质地层等都是因为沉积所导致的，流失将会造成岩石稳定性降低，牢固性降低，极易引发缩径或坍塌等问题。 1.5风化作用形成的复杂地层 岩石风化将会破坏岩石中颗粒之间的连接力，渐渐使得岩石出现裂隙、松散、断裂等情况，经过长时间的风化与其它作用力的影响极易造成岩石坍塌、掉块等问题。 1.6地层中的矿物岩石引起的复杂地层 一些地层在进行钻进工作时将会使得原有的矿物岩石结构发生变化进而形成复杂地层。加之在后期钻探过程中被反复冲蚀撞击，其稳定性将会严重下降，进而出现破碎等情况，进而产生缩径，严重时会发生孔内事故。 2分析钻探的影响因素 2.1地层条件 复杂地层的脆性、强度、层里等方面都十分复杂，容易对钻探的整体施工高质量造成不良影响。例如，在具体施工过程中，如果发现岩石层里方向与垂直方向的层里硬度较大，在具体钻探过程中，容易出现较大弯曲，并且如果钻探期间遇到溶洞、破碎带，很有可能会卡钻等不良现象，这将会对工程最终的施工质量造成影响。 2.2钻探工艺 钻探工艺会对钻探最终的质量产生直接影响。例如，在具体钻进期间无法对钻井压力进行有效控制，在钻进期间可能会导致钻杆受到影响，从而致使其出现弯曲，这将会导致整个钻孔出现弯曲；如果施工期间，钻速过快，容易导致钻杆回钻期间，离心力变大，在横向上出现振动，这将导致孔径加大；钻探期间如果遇到软岩，要对冲洗液量进行控制，若无法及时控制，将会冲破孔壁，引起卡钻等不良现象。钻探施工会受到地质因素的影响，具体情况如图1所示。 2.3钻机设备 钻机型号及钻机设备质量都会对复杂地层钻探造成直接影响。例如，钻进功率偏低，或钻机出现了较为严重磨损，如果在钻进过程中，遇到复杂地层，钻机的钻速、钻压等各项参数都达不到作业需求，这将会对钻进的施工质量和效率造成不良影响。 3复杂地层中钻探施工技术的应用 3.1选择合理的钻探方法 钻机在复杂的地层中应用，要依据实际情况对钻机的速度和压力进行调整，在具体作业过程中，要依据岩石的耐磨性、可钻性，以及

绳索取芯技术在深孔钻探施工中的应用

绳索取芯技术在深孔钻探施工中的应用 发表时间：2018-01-07T21:43:32.017Z 来源：《基层建设》2017年第30期作者：马晓鹏 [导读] 摘要：绳索取芯技术在深孔钻探施工中的使用可以有效避免施工过程中意外事故的出现概率，有效提升了工程进行的安全性。 山东省第六地质矿产勘查院山东威海 264200 摘要：绳索取芯技术在深孔钻探施工中的使用可以有效避免施工过程中意外事故的出现概率，有效提升了工程进行的安全性。绳索取芯技术的系统性较强，在实际使用的过程之中对于其设备的使用正确性有较高的要求，下文介绍了绳索取芯技术的使用优势和设备，并对当前绳索取芯技术在深孔钻探施工中的应用进行了论述。 关键词：绳索取芯技术；深孔钻探施工；应用情况 一、绳索取芯技术概述 绳索取芯技术在深孔钻探施工中的使用可以有效避免施工过程中意外事故的出现概率，有效提升了工程进行的安全性。绳索取芯技术的系统性较强，在实际使用的过程之中对于其设备的使用正确性有较高的要求，下文对于绳索取芯技术进行了介绍。 1、技术的应用背景 绳索取芯技术在金银矿以及多金属矿产开采行业之中应用较多，当前随着我国金属矿产用量的逐渐增加，钻探深度逐渐增加，矿层越深其结构的稳定性越差，在实际钻探过程之中可能会出现安全事故。因此，在当前的矿产开采工作之中对于绳索取芯技术的需求逐渐提升。同时，由于传统的钻掘技术无法达到当前的钻探深度，因此，我国的矿产开采企业开始更多的使用绳索取芯技术，该技术可以实现对地层的结构情况和成分的钻探和检测，对于深孔钻探施工的安全高效进行有很大的意义。 2、施工设备的选择 绳索取芯技术的高质量应用和钻探设备有很大关系，在进行钻探设备的选择过程之中，技术人员需要对钻探地点的地质情况有初步的了解，根据其地质成分和设备使用成本来进行钻探设备的合理选择。其次，为了保证钻探工作的进行效率，针对钻探机具进行合理的级配可以减少钻探工作的进行次数。比如通过选择合适的机具可以在进行岩芯的检测过程中不需要取出全部的钻杆，减少了重复进行下钻工作的数量，提升了钻探工作的进行效率。一般在选择合适的机具时，需要遵照三高一低的需求进行选择，即机具的转速高、钻头的强度高、工作进行效率高以及工作人员的劳动强度低。在钻探工作的进行过程之中，钻探工作人员需要尽可能减少钻杆和岩壁的间隙，保证钻探工作的高效进行。 3、确定钻孔的结构 在绳索取芯技术的使用过程之中的重点是确认施工中的钻孔结构，在这个过程之中技术人员首先需要结合地层的剖面以及钻探的深度来确定钻孔的结构，并根据施工区域的地质特点来进一步完善钻孔的结构设计。在确定钻孔结构的过程之中，施工技术人员可以合理选择套管，以保证后续工作的正常进行。 二、绳索取芯技术的使用优势 1、降低了工作人员的劳动强度 当前市场竞争的逐渐加剧使得企业开始通过减少人工费用来控制企业的经营支出。在钻探过程之中，绳索取芯技术的使用有效避免了在工作之中人力得到浪费的现象，在传统的钻探工作之中，一台钻探设备需要多名工作人员进行操作和管理，且在钻探之中需要反复进行钻杆的升降，造成了人力资源的浪费和企业支出的增加。而绳索取芯方式在钻探的过程之中不需要进行钻杆的升降，减少了人力劳动量，避免了在钻探工作之中人力资源的浪费。 2、提升了钻进效率 在绳索取芯钻进技术的使用过程之中，施工技术人员需要进行的就是将打捞器进行下放，在到达特定的深度并采集到岩层地质标本之后就可以提出进行检验。在钻进和取出的过程之中，技术人员不需要将钻杆全部提出钻孔之外，只需要将携带岩体标本的钻具提出孔外即可，减少了在钻杆提出和下放过程中花费的时间，有效提升了钻进工作的进行效率。在实际的工程项目之中，绳索取芯勘测技术的使用将钻探时间缩短到了原先的一般，并且节约了大量的劳动力，减少了企业的支出。尤其是在深度较大的深孔钻探工程之中，绳索取芯技术可以更为明显的起到提升钻进工作进行效率的作用。 3、降低了事故的发生率 在地质钻探技术的使用过程之中，最为影响其勘测工作进行质量的就是钻杆的质量，钻进过程是依靠钻头的磨削来进行的，钻头一般是通过钻杆的轴向转动来提供推进力，确保钻头的顺利钻进。在当前的勘测工作之中使用的钻机基本都是通过钻杆来向钻头传递推进动力的，因此，钻杆的质量会直接影响钻进工作的进行。在传统的钻杆制造和钻进施工过程之中，由于材料和钻进空间的限制，传统的钻进的钻杆的单位长度一般为三米，在实际钻进的过程中通过将单位钻杆相互链接来实现较大深度地层的钻探。在钻进过程中，钻杆之间的链接方式一般是螺纹链接固定方式，在钻进过程之中，钻杆的螺纹固定部分是最容易出现磨损和故障的部分。而传统的钻进在每次进行岩芯的提取时都需要进行提钻，岩芯的取出也要进行反复的拆卸，增加了钻杆螺纹的磨损情况，提升了出现事故的可能性。同时，在钻杆进行提升的过程之中，钻杆和岩壁的磨损也可能造成岩壁的结构受到影响，甚至引起岩层的塌方。而绳索取芯技术在提取岩芯和下钻的过程之中都不需要进行钻杆的提升，避免了事故的发生。 4、降低了施工成本 绳索取芯只需普通双管钻进人力的50%，而且劳动强度大大降低。效率方面：绳索取芯技术纯钻进时间的利用率在50%以上，而普通双管钻进的纯钻进利用率只有30%。孔内如果出现事故，辅助的钻进时间更是无法统计，甚至可能报废整个钻孔，损失的经济效益无法估计。绳索取芯技术虽然一次性投资较大，但是由于绳索取芯每米钻探成本低，钻具使用寿命长，所以，总体来看，绳索取芯的经济效益还是最好的。 三、绳索取芯技术的应用 1、施工钻头的选择 绳索取芯技术在深孔钻探施工中应用的第一步是施工钻头的选用。技术人员在施工钻头选用的过程中首先应当用环氧树脂等粘接剂粘牢，并且或确保套管外部要涂机油。其次，技术人员在施工钻头选用的过程中应当确保参数要求符合应用试验的要求，并且还能够有效的

复杂地层中深孔绳索取心钻探技术研究

收稿日期:2006-01-06 　基金项目:中国地质调查局2003年地质调查实施项目“西部复杂条件下综合钻探技术研究与示范” (编号:20023000066)　作者简介:孙建华(1962-),男(汉族),山东人,中国地质科学院勘探技术研究所教授级高级工程师,探矿工程专业,从事勘探技术研究工作,河北省廊坊市金光道77号,(0316)2096185,sunjianhua@cniet .com 。 复杂地层中深孔绳索取心钻探技术研究 孙建华,张永勤,赵海涛,刘秀美 (中国地质科学院勘探技术研究所,河北廊坊065000) 摘　要:研究开发成功的S Q 系列高强度绳索取心钻杆首次采用了薄壁钻杆内镦粗技术。同时,通过优化接头螺纹参数,改进钻杆接头热处理和表面处理工艺,简化钻具结构等措施,使绳索取心钻杆强度提高40%以上,使用寿命明显增加,钻具冲洗液过流阻力大幅降低。钻杆可以采用垫叉和扳叉拧卸。在地质条件复杂的勘探区试验示范,取得了良好的应用效果。 关键词:绳索取心;钻杆镦粗;螺纹优化;复杂地层;示范推广中图分类号:P634.5 文献标识码:A 文章编号:1672-7428(2006)05-0046-05 Research on D eep Hole W i re L i n e Core dr illi n g Tech .i n Co m pli ca ted Stra tu m /SUN J ian 2hua,ZHAN G Yong 2qin,ZHAO Hai 2tao,L I U X iu 2m ei (The I nstitute of Exp l orati on Techniques,C AGS,Langfang Hebei 065000,China ) Abstract:I nner up setting technol ogy for thin wall drilling p i pes was used in Series S Q high strength wire line drilling p i pes .The strength of drilling p i pes was increased 40%by op ti m izing j oint thread parameters,i m p r oving heat treat m ent and surface treat m ent techniques and si m p lifying structure .The life of the drilling p i pes was obvi ously increased .The p res 2sure dr op thr ough the drilling p i pes was decreased .A good result was gained in comp licated geol ogy conditi ons . Key words:wire line coring;drilling pi pe up setting;tread op ti m izati on;co mplicated stratu m;de monstrati on and popularizati on 1　概述 我国西部地区地质调查钻探工程钻遇地层复杂,钻探工作量分散,施工区域偏远,钻探施工技术难度很大。同时,先进的钻探技术推广应用发展较缓。目前在同类的地质条件和施工条件下,复杂地层中深孔地质调查钻探施工的质量、效率和进度等综合水平明显落后于历史最好水平。 随着国家经济建设重心逐步向西部转移和国内战略矿产资源供需矛盾日益突出,西部地区成为我国目前地质调查工作的重点区域,该区域的地质调查钻探工程增加。但是在国土资源大调查工作实施以来,西部地区钻探效率低下,质量难以保证,施工费用大幅度增加等问题,直接影响了地质调查效果,增加了工作成本,延长了地质调查工作周期,给国家地质调查工作造成巨大损失。因此,通过复杂地层中深孔绳索取心技术的研究示范,力求在技术上取得一定创新和发展,并以创新的钻探技术的集成为突破口,提高我国西部地区地质调查复杂地层中深孔岩心钻探技术水平是非常必要和十分迫切的。 2　复杂地层中深孔绳索取心钻探研究2.1　金刚石绳索取心钻探标准现状研究 项目组收集了M I CON 公司绳索取心钻具、A tlas Copco 公司绳索取心钻具、Boart -Longyear 公司绳索取心钻具、M I TS U I &CO.,LT D 公司绳索取心钻具等技术资料,通过科技信息检索、对外交流等方式对国外金刚石绳索取心管材标准的最新进展进行跟踪,并对国外金刚石绳索取心管材和螺纹设计加工采用标准的情况进行了调研。 国家技术监督局1998年发布实施了《金刚石岩心钻探钻具设备》、《金刚石绳索取心钻探钻具设 备》,取代《金刚石钻探用无缝钢管》(G B 3423-82)中尺寸系列部分内容。同时原地质矿产部标准 DZ211、DZ212等废止执行。迄今正式和非正式发布金刚石岩心钻探国际标准有8项,但获多数成员国或组织通过的国际标准仅有4项:I S O 3551《金刚石岩心钻探设备　A 系列》、I S O 3552《金刚石岩心钻探设备　B 系列》、I S O 8866《金刚石岩心钻探设备　C 系列》、I S O 10098《金刚石岩心钻探绳索取心设备　CSSK 系列》,而应用较广的绳索取心钻具标准草案———I S O /DSI 10097《金刚石岩心钻探绳索取心设备　A 系列》未获得国际标准化组织TC82/SC6小组多数成员通过。 印度在许多方面的国情与中国相似,因此项目

复杂地层中泥浆技术的应用

复杂地层中泥浆技术的应用 介绍了复杂地层中钻井泥浆技术研究与应用的现状和发展，针对大型复杂地层中钻井工程，指出了泥浆性能指标难以保持、性能参数调整困难、稳定性要求高等技术难点，以及泥包钻头、膨胀缩径等容易出现的问题并提出了解决问题的方法。 标签：复杂地层中钻井泥浆处理剂现状 1复杂地层中钻井泥浆技术研究与应用的现状及难点 复杂地层中立井常规钻井泥浆的配制一般使用膨润土和添加剂，常用的添加剂有钠羧甲基纤维素、三聚磷酸钠和FA367 等，钻井泥浆性能参数见表1。 复杂地层中钻井工程井筒深、冲积层厚、钻进直径大等特点为泥浆技术的研究及应用带来一定的困难，目前为止，复杂地层中钻井泥浆制作工艺仍需进一步研究和完善。相对来讲，石油钻井技术中的泥浆制作工艺已比较成熟，这也许能为解决复杂地层中钻井泥浆问题开辟一条新的途径。 1.1复杂地层中钻井泥浆性能指标难以保持 复杂地层中立井钻井施工采用反循环洗井方式，即利用压气升液的原理，在空心钻杆上部插入一根尾部钻有许多小孔的风管，通入压缩空气后，气浆混合，钻杆内外形成压差，使带有岩屑、泥渣的泥浆通过钻头体下面的吸收口进入钻杆中的环形空间，经水龙头排到地面。深部钻进时，一个完整循环大概需要十几个小时，使得大量泥浆长时间滞留在井内，容易产生沉沙、离析等现象将直接影响破岩效率和排渣效果；钻进过程中遇到的黏性土层和砂性土层较多，自然造浆量较大，维护泥浆性能的添加剂浓度不断降低，含砂量不断增加，泥浆性能指标难以保持。 1.2复杂地层中钻井泥浆的性能参数调整困难 复杂地层中深立井钻井直径大，所需的泥浆量大（如山东龙固煤矿 2 个主井井筒钻井深度582.75 m、钻井直径8.7 m，风井井筒钻井深度580 m、钻井直径9.0 m，每口井泥浆量3.5 万m3 左右），泥浆性能参数调整比较困难，处理时间长，资金投入大。 2复杂地层中钻井泥浆容易出现的问题及解决方法 2.1泥包钻头问题 工程实际中，通常采用不同泥浆体系和提高操作工艺来避免或减少泥包钻头。采用抑制性泥浆体系，减少黏土的水化膨胀和分散；选取低黏度、低切力的

绳索取芯钻具使用说明书

绳索取芯钻具使用说明书 一、概述 绳索取心钻进又叫不提钻取芯钻进，它的特点是当岩芯装满内管时，不提钻而用绳索打捞器从钻杆内把内管捞取上来获得岩芯。因其结构简单、钻进效率高、岩（矿）芯采取率高、劳动强度低、钻探成本低等显著优点，而广泛使用。我厂生产的绳索取芯钻具已确定为“S”系列产品：S59、SJ75、S75、S96。其具体规格见下表： 为使用户更好的掌握这项先进的技术，正确的使用我厂生产的S系列绳索取芯钻具及附属设备工具，充分发挥绳索取芯钻进的优越性，特编此书，以供使用参考。 二、绳索取芯钻具的结构和工作原理 目前我国使用的绳索取芯钻具结构和工作原理基本相同。经过生产实践和不断改进，各种钻具均灵活可靠，效果良好，取芯成功率高。 （一）绳索取芯钻具结构 主要由单动双管和打捞器两大部分组成。 双管部分由外管总成和内管总成组成。而外管总成包括弹卡挡头、弹卡室、扩孔器、外管和金刚石钻头组成。内管总成包括捞矛头、弹卡、单动组

件、报警、调节组件、内管、悬挂扶正及卡芯组件组成。 （二）几个主要机构的功用和动作原理 1、捞矛机构需要取芯时，打捞器从钻杆内下放到内管总成上端，打捞钩钩住捞矛（矛头）。向上提升打捞器，捞矛头通过弹簧销向上提升回收管，迫使弹卡钳收缩，这样使内管总成与外管总成脱离，从而把内管提升上来。 2、弹卡机构即定位机构，主要由弹卡架、弹卡钳、张簧等部件组成。其作用是使内管座到外管中时，弹卡钳借助张簧的张力而张开，贴在弹卡室的内壁上。其上端有弹卡挡头的拨叉，带动钻具轴承上部和外管同时旋转，防止弹卡磨损。 3、单动机构钻具的单动主要靠两盘推力轴承来实现。 4、调节机构内外管总成的长度，主要通过调节接头和调节螺母进行调节。达到卡弹簧座底端与钻头内台阶所要求的间隙（3-4mm），减少岩芯受冲洗机会。在使用过程中，由于内管零部件尺寸的变化，卡簧座与钻头内台阶的间隙亦随之变化。为了保证岩矿芯采取率，减少残留岩芯，故应及时调节。 5、悬挂机构在悬挂接头下端有一个可拆卸的悬挂环，内管总成到达外管总成中的预定位置时，悬挂环坐落在座环上。限制内管总成的下行位置。 6、到位报信机构由阀体、阀堵、弹簧、调节螺堵、悬挂接头等组成。内管总成到达外管总成中的预定位置时，悬挂环坐落在座环上，冲洗液的通路被堵，迫使冲洗液改变流向，并克服弹簧力量使阀堵向下运动，使冲洗液通道打开，于此同时，地面泵压表上的压力明显上升，表示内管总成已到达钻进位置，可以开始扫孔钻进。 7、岩心堵塞报信机构由滑套、蝶簧等组成，岩心堵塞或岩心装满内管时

钻井新技术及发展方向分析

钻井新技术及发展方向分析 1 钻井技术新进展 1.1石油钻机 钻机是实现钻井目的最直接的装备,也直接关系到钻井技术进步。近年来,国外石油钻机能力不断增强,自动化配套进一步完善,使钻机具备更健康、安全、环保的功能,并朝着不断满足石油工程需要的方向发展。主要进展有: (1) 采用模块化结构设计,套装式井架,减少钻机的占地面积,提高钻机移运性能,降低搬家安装费用。 (2) 高性能的“机、电、液”一体化技术促进石油钻机的功能进一步完善。 (3) 采用套管和钻杆自动传送、自动排放、铁钻工和自动送钻等自动化工具,提高钻机的智能化水平,为提高劳动生产率创造条件。 1.2随钻测量技术 1.2.1随钻测量与随钻测井技术 21 世纪以来, 随钻测量(MWD) 和随钻测井(LWD) 技术处于强势发展之中,系列不断完善,其测量参数已逐步增加到近20种钻井工程和地层参数,仪器距离钻头越来越近。与前几年的技术相比,目前,近钻头传感器离钻头只有0.5～2 m 的距离,可靠性高,稳定性强,可更好地评价油、气、水层,实时提供决策信息,有助于避免井下复杂情况的发生,引导井眼沿着最佳轨迹穿过油气层。由于该技术的市场价值大,世界范

围内有几十家公司参与市场竞争,其中斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯3 家公司处于领先地位。 1.2.2电磁波传输式随钻测量技术 为适应气体钻井、泡沫钻井和控压钻井等新技术快速发展的需要,电磁波传输MWD(elect romagnetic MWD tool s ,EM MWD) 技术研究与应用已有很大进展,测量深度已经达到41420 km。 1.2.3随钻井底环空压力测量技术 为适应欠平衡钻井监测井筒与储层之间负压差的需要,哈里伯顿、斯伦贝谢和威德福等公司研制出了随钻井底环空压力测量仪（annular pressure measurement while drilling，APWD) ,在钻井过程中可以实时测量井底环空压力,通过MWD 或EMMWD 实时将数据传送到地面,指导欠平衡钻井作业。 1.2.4 随钻陀螺测试技术 美国科学钻井公司将航天精确陀螺定向仪封装在MWD 仪器中研制出随钻陀螺测试仪( gyro measurement-while-drilling ,gMWD) ,截至2007 年底,gMWD 已经在美国的多分支井中成功应用数百口井,特别是在需要精确定向或对接井中起到了关键作用。 1.2.5 井下随钻诊断系统 美国研究人员开发出了井下随钻诊系统(diagnostics-whiledrilling，DWD)包括井下温度、压力、钻头钻压、钻头扭矩、井斜方位和地层参数等各种参数测量仪器,高速实时数据传输系统及其相关的仪器,地面

绳索取芯钻进技术应用及工艺分析

绳索取芯钻进技术应用及工艺分析 发表时间：2019-09-10T17:11:30.907Z 来源：《工程管理前沿》2019年第14期作者：张云峰 [导读] 在岩土钻探工程中，为了保障施工效率和质量，避免施工安全问题的出现，采用科学有效的钻探技术是十分必要的。 辽宁省有色地质一〇五队有限责任公司辽宁省葫芦岛市 125000 摘要：在岩土钻探工程中，为了保障施工效率和质量，避免施工安全问题的出现，采用科学有效的钻探技术是十分必要的。绳索取芯技术是一种十分常见的钻探技术，该技术可以不提出钻头、钻具也能获取岩心的钻探技术，其不仅能够节省人工成本的投入，还能够提升钻探工作的效率和质量，受到了我国钻探技术人员的青睐。本文主要就绳索取芯技术在岩土钻探施工中的应用进行了相应的分析和说明。 关键词：绳索取芯；岩土钻探；技术应用 绳索取芯技术不需要大量的人力资源亦可完成，其效率、质量、安全性相对较高，且对设备的消耗较低，所以受到了钻探施工人员的青睐。随着该技术的广泛应用，其也在不断的改进和创新。该技术不需要提出钻头、钻具也可以获取岩芯，在钻杆内部填满岩芯，然后从钻杆内将岩芯搬运到地面。在实际施工的过程中，受到钻探地质、土层环境等因素的影响，钻探效果会产生一定的差异，所以技术人员要根据实际施工环境进行技术的应用和设备的选取，不能盲目施工。如果选用绳索取心技术，首先要做好钻杆的检测工作，避免钻杆断裂、脱扣等问题，这些问题不仅影响钻探工作的开展，还会造成钻孔、器材的损失，进而影响工程效率和经济效益。为此，如果钻探环境复杂，一定要结合实际情况进行施工，确保绳索取芯技术的有效性。 1、绳索取芯技术的应用范围 由于该技术的普遍应用，我国对该技术已经有了一定的研究，但与发达国家仍有差距。随着技术的进步，绳索取芯技术的应用范围也在不断的扩大。目前其主要应用于岩土地质勘察、水利工程等方面。在钻探工程中使用该技术要从多方面进行考虑，其中包括地层条件、钻头质量、辅助设备、钻孔深度等等，也要考虑工程的资金和资源成本，不仅确保钻探工作的技术性，还要保障其经济性。目前，在我国该技术的使用效率已经达到了每月每台设备钻进600m-1000m，平均1小时钻进7-10m，且钻杆使用寿命较长，普遍在2万米左右。从实际应用情况来看，该技术可以应用在各种环境之中，即使是6-9级的硬岩层，应用该技术也能够确保钻探的效率和质量。但在10-12级岩石钻探工程中，该技术则无法满足钻探需求，尤其是地层岩石组织颗粒细小、密度大、无研磨性的环境中，采用该技术会严重磨损钻头，且钻进效率并不明显，进而失去了该技术的使用优势。根据相关经验，不难看出该技术在浅孔和深孔岩石钻探中均可应用，钻探深度会随着技术的完善不断加深，随之经济效益也会得到一定的改进。为了确保钻探的稳定性，一定要确保钻头质量，如果在钻进途中频繁更换钻头，不仅会降低钻进效率，还会增添工作量，从而使绳索取芯技术失去了本该有的技术优势。 2、绳索取芯钻具的技术要求 2.1当内管总成下到外管总成预定位置时，能即时发出信号，使操作者能够及时得知内管总成已到位，可转入钻进程序。在钻进过程中，内管不上窜、下滑，内外管间不产生相对转动并能保证有良好的水力学特性。（2）钻进过程中岩心充满内管或发生岩心堵塞时，能及时向地表发出信号。由于双管结构，必须保持内外管的同心度，以便使岩心顺利进入内管。在提取岩心时，防止内管因受力过大而损坏。（3）应保证打捞器顺利下入，并将内管总成抓提至地面。万一打捞岩心失败，应有使打捞器与内管总成安全脱离的“脱卡机构”，防止二次事故发生。如：拉断钢丝绳及其他事故等。 2.2钻探浅层风化岩土地层，如果钻探地区为浅层风化岩土地层，一定要做好钻进工作的保护措施，具体施工内容有以下几个方面：首先要明确钻探位置，选择恰当的润滑泥浆进行孔壁的支护，确保润滑泥浆的润滑作用，进而为钻探工作降低难度；其次，选择恰当的钻头和钻杆，钻头既要保障施工效率，也要确保施工安全和质量。在实际施工中，短钻具的使用比较常见，其长度在1.20-1.50m之间，坚持勤提多取的钻采原则，进而保障钻探效率和质量。如果该地的风化情况严重，可以采用低喷或内超前钻头进行钻采，利用三重管来确保岩心安全。如果在浅层风化去进行钻采，一定要确保钻进的稳定性，根据施工地的实际情况和施工要就进行钻进工作的规范，避免快速钻进造成钻孔倾斜等问题。 2.3钻探深部构造破碎带，对深部构造破碎带进行钻探时，其会受到各种因素的影响，进而造成钻探工作的进展困难。其主要影响因素有地层条件、结构破碎、地下水等等，这些问题不仅会影响钻探质量，还会引发安全隐患。所以，在实际钻探施工的过程中，施工人员要根据施工要求做好钻进保护措施，搭配合理的保护设备，以此确保钻探的安全性。此外，为了保障钻探的质量，还要坚持以下几个施工要点：第一，在实际钻探的过程中，及时进行获取岩心的观察分析，根据专业的知识和经验来分析钻孔内的实际情况，并根据分析结果来制定防护方案。由于该地环境复杂，结构破碎严重，施工人员一定要专注施工，避免错误操作的出现。错误操作会引发各类安全问题，不仅会影响钻孔的使用，还会威胁施工人员的生命安全；第二，在该地形条件下进行钻探时，要确保钻探的稳定性和准确性，不能为了追求效率而忽略质量，如果在钻探过程中发现异常情况，一定要及时上报和处理，避免事故的出现；第三，在钻进结束后，必须要进行钻探地层的保护工作，确保地层的稳定性之后才能开展下一步的工作，避免施工危险的出现。 3、绳索取芯技术的应用效果 （一）提升效率，降低成本 在实际施工中，采用该技术进行钻探勘察，能够提升钻探效率，因为该技术无需提出钻头、钻具，只要利用绳索即可进行取心管的打捞，进而获取钻探岩心。这样不仅提升了钻探获取的工作效率，还降低了工作人员的劳动强度，减小了外部空间对提升距离的限制，进而对钻探工程的整体效益提升有很大的帮助。 （二）提高采样率 该技术所采用的钻杆是外管单动，与之相比内管处于相对静止的状态，这种状态下能够有效避免冲洗液对才采样岩的冲洗，确保了采样岩的完整。不仅如此，该技术也能避免钻探设备对岩心的破坏，减少物理力学的作用，进而保障钻探的质量和安全。实践表明，该技术的采取率高达95%，是一项采取率极高的钻探技术。 （三）减少施工事故 随着现代技术的应用和进步，钻探技术也取得了不小的进步，先进的数字可视化设备已经应用在钻探工作之中。该技术利用可视化设

深水钻井液技术现状与发展趋势

深水钻井液技术现状与发展趋势 文/邱正松赵欣，中国石油大学 引言 深水已成为国际油气勘探开发的重点区域。深水钻井液技术作为深水油气开发的关键技术之一，需解决深水复杂地层井壁失稳、低温流变性调控、天然气水合物的生成等技术问题。由于深水钻井液技术难度大，风险高，目前主要由国外技术服务公司垄断。中国深水钻井液技术尚处于起步阶段，与国外先进水平存在很大差距。笔者对深水钻井液面临的技术问题及对策进行全面分析，总结深水钻井液体系研究与应用进展以及中国深水钻井液技术研究现状，并对深水钻井液技术的发展趋势进行了展望，以期把握先进深水钻井液技术动向，对中国深水钻井液技术的发展起到一定的参考与借鉴作用。 1 深水钻井液面临的主要技术问题及对策 与陆地和浅水相比，深水钻井液面临着许多特殊的技术问题，包括深水地质条件的复杂性、钻井液低温流变性调控、天然气水合物的生成、井眼清洗问题及环保问题。 1.1 深水地质条件的复杂性 1.1.1 海底疏松地层井壁失稳与井漏问题 由于深水沉积过程中部分上覆岩层由海水代替，造成地层欠压实，孔隙压力大，胶结性差，海底泥页岩易膨胀、分散。欠压实作用下地层破裂压力低，导致钻井液的安全密度窗口变窄，易出现井漏等问题。 海底浅部地层通常存在数百米厚的硅质软泥，含水量为50%～70%，其物理性质类似于牙膏，剪切强度低，地层承载力差，易引发井壁失稳。 1.1.2 天然气水合物地层分解问题 由于天然气水合物可稳定存在于深水高压低温环境中，钻井过程中不可避免地钻遇赋存天然气水合物地层。由于钻具的机械扰动以及钻井液的侵入和传热作用等因素，井壁周围地层压力和温度的变化导致地层中的水合物分解，地层强度降低，引发井壁坍塌。此外，水合物分解释放大量气体和少量的水，增加了井壁地层的含水量和地层孔隙压力，引发井壁失稳；而大量的气体进入井筒易引起井涌或井控问题。 1.1.3 深水厚盐岩层井壁失稳问题