SYZX75型绳索取芯液动锤在硬、脆、碎地层的应用-论文

能使钻头唇 面接触处 的岩石表 面光洁度降低 ， 增加了
钻 头 与 岩石 间 的摩 擦 力 ， 同时 较 粗 的岩 粉 颗 粒 又促 成
了金刚石从胎体 中出刃的条件 ， 所 以对坚硬“ 打滑” 地 层更能提高钻探效率 。对于断层 、 破碎带 ， 孑 Ｌ 壁 易坍 塌、 岩芯易堵塞 ， 地层在较高的冲击频率和冲击功 的作 用下 ， 可以快速钻穿复杂层 ， 在配合综合的护壁堵漏措 施， 可以确保岩芯采取率和钻孔质量 ， 参见表 ２ 。
０ ． ５ ～２ ． ０ ＭＰ ａ ， 冲击频率 ２ ５ ￣４ ０ Ｈｚ ， 冲击力 ｌ ０ ～５ ０ Ｊ ， 冲
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ５ — ２ １
第一作者简介 ： 林春义 （ １ ９ ７ ５ 一 ） ， 男（ 汉族 ） ， 吉林 大安人 ， 工程师 ， 现从事钻探施工技术及管理工作 。
１ 概述
我队２ ０ １ １ 年 在 吉 林 安 图海 沟 金 矿 区进 行 钻 探 施
工， 采用绳索取芯钻进工艺， 施工中遇到硬 、 脆、 碎地层 ， 岩 芯易 堵 塞 ， 回次 进 尺短 ， 钻 头 寿命 低 ， 提 钻 间隔 小 ， 使
绳索 取芯 钻进 工艺优 越性 难 以发挥 ， 而频 繁地 提下钻 又
导致孔壁坍塌 、 掉块 ， 且造成钻杆丝扣及管体过度磨损 ， 促使钻杆脱扣 、 断钻杆等事故的发生 ， 降低 了纯钻利用 率和钻进效率 ， 延长了施工周期 ， 增加 了钻进成本 。为 攻克硬、 脆、 碎地层钻进难关 ， ２ ０ １ ２ 年引进 了中国地质科 学院勘探技术研究所研 制的Ｓ Ｙ Ｚ Ｘ ７ ５ 型绳索取芯液动 锤， 钻 进 试 验 取 得 了初 步 成 功 ， 将 全 面推 广 ， 现 就 Ｓ Ｙ Ｚ Ｘ ７ ５ 型绳索取芯液动锤使用情况简述如下 。 ２ 绳 索取 芯液 动锤 的特 点 Ｓ ＹＺ Ｘ７ ５ 型 绳 索 取 芯液 动 锤 是 勘 探技 术 研 究 所 研 制的集绳索取芯与液动冲击 回转钻进为一体 的钻探器 具 。该 钻具 将 绳 索取 芯 和液 动 冲击 回转钻 进 的优 势 相 互结 合 ， 能 防 止岩 芯堵 塞 、 增 加 回次进 尺 、 钻 头寿命 长 、
综合分析认为 １ ０ 号层含油分布较均匀 ， 含油性较
州６ ０ ２ － ９ 井是肇州油 田的一 口开发井 ， 按照设计 要求 ， 对本井扶余油层 的４ 个储层进行了旋转式井壁取
芯 工作 ， ４ 个 储层 均 见到 了不 同程 度 的含油 显示 。
好， 物性 中等 ， 有效厚度较大 ， 压后应有较好产能 ， 综合
好的流变特性 ， 仍能引起较高的泵压 ， 降低冲击能和冲 击频率 ， 若泥浆含砂率较高或失水量较大 ， 将导致液动 锤工作性能变差 ， 甚至不工作 ， 若在断层和破碎带钻进 ，
使用失水量大的低固相泥浆 ， 因其形成的泥皮厚、 松软 、 易被冲垮 ， 从而造成孑 Ｌ 壁失稳 、 坍塌 、 掉块 。因此 ， 在完 整 地层使 用清水 做 为冲洗介 质 ， 在 复杂地 层应 尽量 使用 护壁堵漏性能较好的无固相冲洗液作为冲洗介质。 ８ ． ２ 注意事项 （ 下转第 ７ ５ 页）
７ 试验 效 果
安 图海沟矿 区 ２ ０ １ １ ￣２ ０ １ ２ 年 的钻孔 技术资料 表 明， 采用绳索取芯冲击 回转钻进工艺与单纯 的绳索取 芯钻进 工艺相 比 ， 台月效 率提高 ６ ０ ％以上 ， 时效提高 ４ ０ ％以上 ， 在坚硬打滑地层钻进可使钻进效率成倍提 高， 回次 长度平均提高 ８ ０ ％， 岩矿 芯采取率平均 提高 １ ０ ％（ 详 见表 １ ） 。
解 释为 油层 。
５ 结 束语
从井壁取芯实物观察及分析结果看扶余油层含油 性较 好 ， 物性 中等 ， 储 层 较发 育 。下 面 以 １ ０ 号 层 为例 加
以分 析 。
通过旋转式井壁取芯实物特点及各项分析资料进 行归纳总结 ， 利用岩石热解 、 饱和烃气相色谱 、 镜下荧 光显微图像分析等技术 ， 从不同的角度对肇州油 田每
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西部 探 矿工程
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油特 征 。
从气相色谱分析 ， 含油样品均为油层特征 。 从镜 下荧光显微 图像分析 ， 储层发 光普遍 ， 较均
匀， 发 光颜 色 以黄 色 、 绿 黄为 主 ， 发光 相 对较 暗 ， 孑 Ｌ 隙较
发育。油质多吸附状或薄膜状存在 ， 少量簇状 ， 部分在 粒 内孔 中赋存 ， 油质 中等 ， 含油较饱满 ， 粒间沉淀少量
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硬 度 ＨＲ Ｃ２ ５ ￣３ ０ ， 金刚石粒度 ６ ０ ￣８ ０目 ， 金 刚石 浓 度 １ ０ ０ ％， 底 唇形 状 为 阶梯 型 。 （ ３ ） 中等 硬 度 完 整 地层 ， 选 用 金 刚 石 钻 头参 数 为 ： 胎 体 硬 度 ＨＲＣ ２ ５ ￣３ ５ ， 金 刚石 粒 度 ４ ０ ￣６ ０目 ， 金 刚 石 浓度８ ０ ％， 底唇形 状 为 阶梯 型 。
结构 致密 的“ 打 滑” 地层 中钻 进 ， 可成 倍提 高钻进 效 率 。其特 点 是 ： （ １ ） 采用容积式工作原理 ， 冲击功大， 能量利用率高 ； （ ２ ） 配套简单 ， 操作方便 ， 启动灵活 ； （ ３ ） 易损件成本低 ， 维修简单 ， 费用少 ； （ ４ ） 液 动锤 内无 易损 坏 的弹簧 零件 ， 钻具 寿命 长 ； （ ５ ） 参 数调 整 范 围大 ， 适 应金 刚石 钻头 取 芯钻 进 及 多 种钻进 工 艺 的需求 。适 于 可钻 性 ５ 级 以上 各种 岩层 ， 可钻性越高 ， 经济效率越显著。 ３ Ｓ Ｙ Ｚ Ｘ ７ ５ 型绳索取芯液动锤的主要性能参数 冲锤行程 １ ５ －２ ５ ｍ ｍ， 自由行程 ５ ￣８ ｍｍ， 工作泵压
口井 储 层 逐 一 进行 了解 释 评 价 ， 对 重 点 井 进行 了井 壁
１ ０ 号层共井壁 取芯 １ ０ 颗， 均含油 ， 岩 性 均 为 褐 色
油浸 粉砂 岩 。
取芯录井成果实例分析 。力求提高开发 、 评价井的解 释符合率 ， 为油 田高效开发 、 增储 上产提供 了可靠依
据。
的棕褐 色沥 青质 ， 反 映孔 隙 中以油 为主 。
（ 蝣／ ｇ ）
该层双侧 向电阻率（ 尺 ） 为３ ２ Ｄ ・ ｍ， 声波 时差（ Ａ） 为
２ ５ １ ｇ ｍ／ ｓ ， 均落 在解 释 图板油 层 区 内。
图５肇州油 田扶余 层解 释 一 Ｒ 图版
４ 应用 实例 分 析
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西 部探 矿工 程
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Ｓ Ｙ Ｚ Ｘ ７ ５ 型绳 索取芯液 动锤在硬 、 脆、 碎地 层 的应 用
林春 义 ， 王 禹， 杨春柳
（ 吉林 省第 六地 质探 矿工 程 大 队， 吉林 延 吉 １ ３ ３ ４ ０ １ ）
摘
要： 介 绍Ｓ Ｙ Ｚ Ｘ７ ５ 型绳索取芯液动锤在安图海沟金矿区硬 、 脆、 碎地层进行试验情况， 结表明，
劳 动强 度 低 ， 尤 其 是 在破 碎 地 层及 ９ 级 以上 的坚硬 的 、
洗液类型为清水 、 乳化液或低固相泥浆。 ４ 矿 区地 层情 况 安 图海 沟 金 矿 区地 层 主要 为粗 粒 花 岗岩 ， 部 分 为 花 岗闪长岩 、 石英伟晶岩 ， 岩石级别 ７ ～９ 级， 研磨性强 ， 且构造发育 ， 矿体为含石英蚀变带 ， 极破碎。 ５ 施 工设 备 、 机具及 冲 洗液选 择
参考文献 ：
从实物观察 ， 油浸砂岩含油分布均匀 ， 较饱满 ， 油 气 味较浓 ， 多数见原油外渗 ， 局部见泥质条带 ， 物性中
等， 荧 光 普照 呈 暗黄 色 。 从 岩 石 热 解 丰度 图看 出 ， １ ０号 层 平 均 值 为 １ ６ ． ６ ７ ｍｇ ／ ｇ 。Ｐ值 为 １ ． ０ ５ ， 反映含油丰度较 高 ， 呈 中 质
钻机为北京天和众邦 Ｙ Ｄ Ｘ － １ ０ ０ ０ 型全液压履带式 地表取芯钻机 ； ￥ ７ ５ 绳索取芯钻杆 ； Ｓ ＹＺ Ｘ７ ５ 型绳 索 取
芯液动锤 ； 选择 Ｐ Ａ Ｂ无固相冲洗液 。 ６ 钻 进工 艺参 数 的选择 ６ ． １ 钻压 与 转速 绳 索 取 芯 冲击 回转 钻 进 均 为金 刚石 钻 进 ， 依 据 冲 击 回转钻进碎岩特性 ， 故所用钻压和转数应低于普通 绳索取 芯金刚石钻进 ， 一般选用 钻压 １ ５ ￣２ ０ ｋ Ｎ， 转 数
表 ２ 不同岩性钻进工艺试验技术指标对 比表
８ 对 绳 取钻进 工 艺的认 识
８ ． １ 清水或无固相冲洗液是绳索取芯冲击回转钻进工 艺理 想 的冲洗 介 质 使用液动锤工作的动力 ， 是由往复泵通过钻杆柱输 送到孔内的冲洗液。冲洗液质量的好坏 ， 对液动锤输 出 性能有较大影 响。生产实践证 明 ， 清水 和无 固相 冲洗 液， 可 以减少液动锤内部运动部件的磨损 ， 改善液动锤 的工作性能 ， 而使用低固相泥浆做为冲洗介质 ， 虽有较
表 １ 普通 绳索取芯钻进 与绳 索液动锤钻进试验技术指标对 比表
绳索取芯冲击 回转钻进工艺 ， 采用 以较高转速为 主体 的钻进工艺参数 ， 具有 回转切削磨削碎岩 的特点 ， 使用 了液动锤 ， 使岩石又受 冲击载荷 ， 被钻进的岩石在 交变 的外力作用下 ， 产生脆裂剪崩的体积破碎 ， 提高了 破碎岩石的效率 ， 对于坚硬“ 打滑” 地层 ， 高频冲击载荷
【 １ ］ 郎东升 ， 岳兴举 ， 等． 油气 水层 定量 评价 录井新 技术 ［ Ｍ ］ ． 北
京： 石油工业出版社 ， ２ ０ ０ ４： ２ １ — ２ ３ ．
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（ １ ） 破碎层 中用绳索取芯冲击回转钻进 ， 由于使用 泵量较大 ， 液动锤 的背压高 ， 这无疑增加了对孔壁 的冲 刷作用 ， 增加了孑 Ｌ 壁的不稳定性 ， 因此要求冲洗液既要 能适 合绳索取芯 冲击 回转钻进 ， 又能满足护壁堵漏性 能。通过实践 ， 我们认为Ｐ Ａ Ｂ无 固相冲洗液是在金矿 区施 工 ， 破 碎 层 及 含 金蚀 变带 钻 进 一 种 较 为 理 想 的 冲 洗液 ， 该 冲洗液中高聚物大分子呈网状结构 ， 在孑 Ｌ 壁上 吸 附成 网 ， 成膜 速 度快 ， 分子 膜致 密 ， 胶 结性 强 ， 其 性能 是 在低 流 变参 数下 ， 具 有很 强 的胶结 孑 Ｌ 壁 的护壁性 能 。 （ ２ ） 破碎层使用绳索取芯冲击 回转 时要适 当控制 泵量 ， 以减轻 冲洗 液对孑 Ｌ 壁 的冲刷 ， 保 护孑 Ｌ 壁 稳定 。 Ｓ ＹＺ Ｘ７ ５ 型 绳 索取 芯 钻 具 ， 当泵 量 为 ５ ２ Ｌ ／ ｍｉ ｎ 时， 工 作 性 能 仍稳定 。 （ ３ ）随采 用 大 泵量 压 送 内管 总成 能 提 高 其 下放 速 度， 但在破碎地层和易坍塌地层要尽量选用小泵量 ， 以 维护 孔壁稳 定 。 （ ４ ） 控 制 打捞 内管 总 成 速度 ， 坚 持 回灌 冲洗 液 ， 以 降低压力激动。