金刚石绳索取心钻探技术全解
金刚石绳索取心钻探技术
第二节 绳索取心钻具
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。
对粗粒金刚石: p约2-3 Kg/粒; 特优级金刚石: p约5 Kg/粒;
内、外管之间能保证有良好的通水性。
试验表明：当转速为800r/min，钻头唇面压力为10Mpa时，钻头每转一圈，胎体温度升高1.
金刚石钻进的临界规程（Critical condition of drilling）
转速过大或过小，金刚石的磨损量都较小。
p—单位底唇面积允许的压力，Kg/ cm2 。
在正常规程中，钻头胎体温度正常，功率消耗平稳，同时钻头磨5.37 6.56 6.91
1180
2.16 2.64 5.52
1500 0.48 1.44 2.16 5.56
用该 钻头钻进花岗岩时,其最高钻速不得超过临界值 37mm/min,否则将出现胎体温度剧增的严重后果。
冲洗液泵量对胎体温度和功率消耗的影响
指标
胎体温度℃ 钻进功率消耗kw
90 120 640
1500 50 70 120 550
钻进功率消耗(kw)与轴向压力和转速的关系
转速
轴向压力（kg）
r/min 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
600
1.71 1.86 1.92 2.32 5.34
750
1.80 1.86 2.04 5.67
由于绳索取心钻进效率高、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％一40％。
绳索取芯金刚石在煤田钻探钻进工艺的分析
绳索取芯金刚石在煤田钻探钻进工艺的分析摘要煤田勘探大多都是取芯钻进,绳索取芯钻探是一种不提钻而由钻杆捞取岩芯的先进方法,其结构简单钻进效率高岩煤芯质量好,劳动强度低等。
介绍提高钻探绳索取芯钻进工艺的基本要点和使用方法。
关键词钻头的质量;绳索取芯;钻具;低固相优质泥浆1金刚石绳索取芯的基础取决于钻头的质量钻头是钻进的主要工具,钻头的好坏直接影响钻进效果。
因此钻头是在钻进工艺的基础。
而绳索取芯钻进工艺对钻具钻头要求严格,特别注意以下两个方面的问题:1)要保证钻具钻头的加工质量,金刚石钻头的制做方法较多,工艺复杂质量指标多,要求严格。
2)要有质量好的金刚石。
金刚石的质量是金刚石钻头制造在中最重要的因素之一,它的好坏直接影响钻头的性能。
金刚石有着各种不同的特征,其中形状及表面状态可以肉眼鉴定。
一般呈圆形或浑圆形且表面光滑的金刚石适合于钻探用。
因此,生产单位没有更多的测试手段。
3)要绝对保证钻头胎体与钢体之间的粘结强度,在孔内正常情况下钻进,不能出现“掉环”现象。
4)胎体部分不应该有裂纹,包括横纹和竖纹,特别是横纹绝对不能有,以免在钻进过程中出现胎体掉块的现象。
5)要保证钻头内径、外径的公称尺寸,在允许误差范围之内。
6)要正确选择钻头的类型。
金刚石钻头的种类很多,就金刚石选料来说有人造金刚石钻头和天然金刚石钻头之分;就金刚石的粒度来说也有很多级别,就镶焊形式来说有孕镶钻头和表镶钻头之分,选用钻头,必须根据本地区,本单位的地层情况,设备条件和工艺水平而定。
所以选用人造孕镶金刚石绳索取芯钻头,使用效果不错。
2煤田钻探金刚石的必要条件性能取决于可靠的绳索取芯钻具取芯数量多,岩煤芯直径大是煤田钻探地质要求的特点之一。
而每个回次取芯的成败金刚石钻进是否能够正常进行的关键。
以前钻进工艺主要是采用单管取芯问题不少,如取芯成功率低,可靠性差,经常出现岩芯采不上来和岩芯中途脱落的现象。
这不仅影响钻头的使用寿命,而且增加不少的辅助时间。
直径88mm绳索取心金刚石钻进的初步实践
质量问题而停孔 ，电测阶段停孔七天孔内未出现 坍塌、 掉块现象 ， 使测井工作顺利完成 。
３６岩 心 采取 ，
头的选择及使 用是关键。为此特别加强了金刚石
钻头的使用和管理。在钻进施工 中，不同的岩层 选用了不同底唇形状和不同胎体性能的金剐石钻 头； 钻孔深度不同， 所选择的钻进参数也不相同。 各种金刚石钻头的进尺与使用情况见表 ４ 。
隙为 ０ ３—０５ ｍ） ． ．ｍ ；
⑤准确掌握内管到位 （ 开始钻进 ） 的时间 ， 杜
绝打单管现象的发生 ；
⑥坚持金刚石钻头的排队使用 ；
⑦岩心堵塞时立 即捞取岩心。 ３ ７防止孔斜措施 ． 从表中可 以看 出，人造金剐石平底同心三环 尖齿钻头很适岩 ， 效率高 ， 寿命长 ， 这种钻头在该 区很适用， 应广泛推广。 ３４钻进参数的选择 ．
同时在有 条件 的地 区应建 立 地下热 水动 态长期 观 测 网点 ． 进行热 水 泉 、 水井 水温 、 热 水量 、 水质 、 压
浆性能。每小班都配有兼职泥浆工进行调整和测 试， 做好泥浆的净化工作 ， 每小班捞取岩粉二次 ，
并采用机械除砂办法除去泥浆中的劣质粘土和岩 屑。正因为如此 ， 该孔从开孔到终孔 ， 没有因泥浆
正常钻进。实践证明，此法效果很好 ，堵后钻进
１５ ， ．ｈ 进尺 １３ ｍ 转速 ３ ６ ／ ， ．５ ， ９ 转 分 泵量 ８ ０升／ 分， 没有漏失。 ． ３３金刚石钻头的选择夏使用 ． 能否发挥绳索取心钻进 的优越性 ，金刚石钻
施
心钻
关 孔金绳深绳心 尸｜ 一，礞 麓 ８ — 钻孔索 ， 它 词８ 刚 一 径石 一 取 ｆ 一 ）’ 叫 迎 ｒ ｆ
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金刚石绳索取心钻探技术共33页文档
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。•7、心急吃不了Fra bibliotek汤圆。•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
绳索取心钻进操作要点和注意事项
绳索取心钻进操作要点和注意事项4.11 绳索取心钻进的取心操作要点：当回次进尺长度接近内管长度或发现岩芯堵塞时，应立即停钻捞取岩心。
其操作要点为：4.11.1 用油缸顶起钻具不超过 50mm，提断岩心，卸开机上钻杆，井口钻杆拧上护丝。
提断岩心后不得再将钻具放到孔底试探。
4.11.2 下放打捞器（打捞器在冲洗液中的速度约 1.5-2 米/ 秒），当将要到达内管总成上端时，要适当减慢下降速度，以便平稳地套牢矛头（此时应在钢绳上做个记号，供下次打捞参考），用手提动钢绳，确认打捞成功（弹卡收回）后，开动绞车正常提升（有冲洗液由钻杆中溢出）；如果反复打捞无效，严禁猛冲硬墩，应分析原因，直至提钻处理。
4.11.3 当内管总成接近提出井口时，应减慢提升速度，提出井口后，看准回收管上部缺口朝向下方向，缓慢放下，严防矛头从打捞钩内脱出，损坏钻具，打伤操作者。
4.11.4 升上后经检查，当卡簧牢固地卡住岩心在卡簧座底部，证明井内岩心打捞干净，钻杆柱内无脱落岩心，可投放另一套备用的内管总成，上好水接头，开泵压送，内管到位后继续钻进。
如果卡簧处没有卡取岩心，甚至内管下段空一节无岩心，说明有岩心脱落在钻头内台阶上或钻杆柱内，决不能轻易投入内管总成。
如需试探脱落岩心位置，也应用打捞器缓慢放送，结合提升时在钢绳上的记号，判断脱落岩心位置。
如确认钻头内台阶以上钻杆柱内无脱落岩心，才可脱卡，送水缓慢扫井钻进，否则，及时提钻。
同时分析未卡牢岩心的原因，一般应更换卡簧，以备再用。
如残留岩心在 0.2 m 以上时，应用岩心捞取器专程取岩心，或提钻处理。
4.11.5 遇地层严重漏失，不准直接投入内管总成，干孔要采用打捞器送入。
漏失不太严重时可用水接头对准井口泵入一定冲洗液后迅速投入内管总成。
4.11.6 使用多触点的自由钳，卸开卡簧座，使用橡皮锤、塑料锤或木锤轻轻敲击内管，顺利地倒出岩心，严禁使用铁锤敲击，以免打扁内管或使内管产生凹坑。
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金刚石绳索取心钻探技术
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
金刚石钻进
金刚石绳索取心钻进根据绳取心钻具特点，合理选择如下钻进规程：1、钻压绳索取心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11～5。
注：1kg≈10N。
实际采用钻压应按具体岩层条件、钻头类型、钻头实际尺寸（如超径钻头）等，通过实践合理确定。
为减少钻孔弯曲，降低钻压，绳索取心钻进宜选用底唇面接触面积小的钻头，如多水口、交错唇面和齿形结构的钻头，可以明显降低钻进时所需的钻压，利于防止孔斜。
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二：①保持环状间隙上返流速在0.45－1.0－1.5m/s范围内；②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）。
根据后者用不同直径的绳索取心孕镶金刚石钻头，钻进时所需冲洗液量推荐值见表11—6。
上述冲洗液量亦宜根据具体施工条合理确定。
取心操作技术第二十七条钻进到岩心快装满内管（进尺不准超过内管长度）或发生岩心堵塞时，应立即进行打捞岩心。
先将钻具提离孔底，卡断岩心，提起机上钻杆，并在接头处卸开；钻机后退，拧上钻杆护丝，下放打捞器，打捞器在冲洗液中以1.5—2米/秒的速度下降。
注意打捞器钩住捞矛头的反应。
判断打捞成功与否，可参考下面的办法：一是从孔口钻杆上是否听到了“碰卡”声音。
孔深时可借助管钳、螺丝刀或铁棍紧贴钻机立轴或孔口钻杆，用耳细听；二是手拉钢丝绳是否比“碰卡”前有劲；三是上提打捞器时，看孔口钻杆内是否涌泥浆。
对金刚石绳索取心钻探工艺的几点认识
撬到橡 胶环 （ 钢球座 ） 上方 。
内管到 位 报 警 装 置 和 岩 心堵 塞 报 警 装 置 的合 理 性 、 时性 、 及 准确 性 、 可靠性 等应 值得 深入 研究 。
（） １ 内管 到位 报警 装置 （ 图 １ 如 ）
艺研 究特 别是 冲洗 液研究 不 作为 重点 来考 虑 。
在 投入 内管前 ， 钢球 置 于图 １ 态 ， 将 状 然后 投 入 内管合 车 开泵送 水 ， 由外 管 和 内 管 之 间 的环 水
２１ ００年 ２ ７卷 第 １期（ 总第 １２ ） ０期
贵
州
地
质
Ｖ １ ７Ｎ ． （ ｏ １２ ２ １ ｏ ２ ｏ １ Ｔ１ ０ ） ０ ０ ． ．
・
Ｇ ＵＩ ＺＨ０Ｕ ＧＥ０Ｌ０ＧＹ
６ ・ ７
对金刚石绳索取心钻探工艺的几点认识
何远 东， 高 波 ， 远 洪 ， 太红 何 税
金 刚 石 绳 索 取 心 钻 探 工 艺 具 有 钻 具 级 配 合 理 ， 斜率低 ， 孔 回转 平 稳 ， 速 均 匀 ， 心 采 取 率 钻 岩 高 ， 壁、 护 排粉 效果好 ， 钻时 间高 ， 纯 台月效率 高 等 优点 。我们 在 多年 来 的生 产 实 际 工作 中 ， 绳 索 对 钻具 的 原理 、 制造 、 艺 等 不 断摸 索 、 析 、 究 ， 工 分 研 并 加 以改 进 和 完 善 ， 结 出 以下 几 点 。供 同 行 总
部 钻具 ， 改换 薄壁 金 刚石 钻 头连 接绳 索 取 心 钻 杆 下 人孔 内做 套 管 ， Ｈ ＜９ 换 Ｑ ６＞钻 具 绳 索 取 心 钻 具继续钻进 ； 同理 ， 下 薄 壁 金 刚 石 钻 头并 利 用 可 Ｐ Ｑ绳 索钻 杆做 套管 然后再 使 用 Ｎ ７ Ｑ＜ ５＞绳索 钻
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绳索取心钻进的特点
1、钻进效率高 绳索取心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 绳索取心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。所以绳索取心钻进岩心采取率高， 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、碰撞的机会及扫孔时的磨损减 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 心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 由于绳索取心钻进效率高、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％一40％。
• 金刚石钻进规程参数
评定金刚石钻进规程的主要依据：钻速、钻头总进尺和单 位进尺的金刚石耗量三个指标。（钻压）
不同钻压下=Gp （kg or dN）
式中 G—钻头上的金刚石粒数； p—单位金刚石上允许的压力，Kg/粒。 对细粒金刚石： p约1-1.5 Kg/粒;对中粒: p约1-1.5 Kg/粒; 对粗粒金刚石: p约2-3 Kg/粒; 特优级金刚石: p约5 Kg/粒;
表 镶 钻 头
初始压力 50-100 50-100 100-200 100-200 100-200 常压
6001000 6001100
250
200-400 300-600 400-750 500-880 5001000
8001100 8001500
孕镶钻头
250-450 400-700 450-850
具体确定钻压时，应分别对待:
1、岩石性质：
2、钻头类型： 3、金刚石： 4、克取岩石的面积： 5、施加钻压的阶段性（磨合和正常钻进） 6、有关孔内压力的传递问题（钻孔深度、冲洗 液、转速对钻压的影响）
• 转速
转速；影响金刚石钻进的另一个重要因素。在一 定条件下，转速越快，钻速越高。转速与金刚石的磨 损关系比较复杂。若其它条件正常，二者之间存在一 个合理值，即在某一转速下，金刚石磨损量为最小。 转速过大或过小，金刚石的磨损量都较小。
金刚石取心钻具
金刚石钻进工艺
Diamond drilling techniques
• 合理选择金刚石钻头（To choose diamond bit
properly）
• 金刚石钻进规程参数（Diamond drilling
regime）
• 金刚石钻进的临界规程（Critical condition of drilling）
通常以圆周线速度来规定钻头的转速。孕镶金刚石钻 头的周速应达到1.5-3m/s。表镶钻头所用的金刚石粒 度较大，在钻进中允许有较大的切入量。所以，要求 的转速可比孕镶钻头低些。由于出刃量大，在回转中 容易折断或损伤，不宜高转速。线速度一般为1-2m/s。
绳索取心钻进的应用范围
绳索取心钻进方法已广泛应用于地质勘探、水文地质和工程勘察等多种钻进工 程中。然而，在一个具体的工程中是否采取绳索取心，还必须考虑地层条件、钻孔 深度、钻头寿命以及绳索取心钻具配套设备较多，一次性投资较大等因素，以便综 合权衡其使用的合理性。 1、地质条件 绳索取心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 分发挥绳索取心钻进的优越性。然而，绳索取心钻进与液动冲击器相配合，钻进此 类地层有良好的前景。 2、钻孔深度 绳索取心一般可在浅孔(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 采用绳索取心钻进，如果钻头寿命短，钻进过程中经常提钻更换钻头，那么便 失去了采用绳索取心钻进的意义。
• 合理选择金刚石钻头
选用不当存在的问题：
选用的一般原则： 孕镶钻头：坚硬、致密、弱研磨性（优质金刚石、较 低的金刚石浓度），均匀性差、完整度差、破碎地层（金 刚石浓度高、胎体硬度大）； 表镶钻头：硬度较低、完整岩层；
PCD或PDC钻头：中硬及中硬以下岩石；
从钻头唇面形状： 岩石坚硬、致密、研磨性小者，应选择接触面积小的 同心的或交错的尖齿形或梯齿形唇面；钻裂隙的、软硬互 层、研磨性的岩层，应用内外径补强、耐磨性好的半圆唇 面；当钻进倾角大、易斜的岩层，应选用阶梯形或锥形唇 面，以便钻头起导正作用。
孕镶金刚石钻头的钻压
P=Sp（kg or dN） 式中: S---钻头实际的工作唇面面积, cm2;
p—单位底唇面积允许的压力，Kg/ cm2 。
对中硬岩石,推荐: p约40-50 Kg/ cm2 ;对坚硬岩石或金刚石质 量高者p约60-70 Kg/ cm2 。
不同金刚石钻头的比压
直径 类型
36 (36) 46 (46) 59 (56) (66) 75 (76) 91
金刚石取心钻探技术
金刚石钻头、扩孔器 金刚石绳索取心钻具 金刚石钻进工艺
金刚石绳索取心钻探技术
绳索取心钻进是指在钻进过程中，当岩心充满 岩心管后，不需提钻取岩心，而是以钻杆为通道， 借助于绳索和专用打捞工具，把钻进过程中贮存于 内岩心管中的岩心提升到孔外的取心钻进方法。由 于这种方法不需要将钻杆提升到孔外，所以极大地 减少了起下钻具的时间。据统计，在金刚石岩心钻 进过程中，升降钻具工序约占全部生产时间的 30 ％～40％，而且机械化程度低，劳动强度大。为了 增加纯钻进时间，提高钻进效率，采用绳索取心钻 进是最有效的途径之一。