SYZX75绳索取心液动锤加长岩心管的应用

SYZX75绳索取心液动锤加长岩心管的应用 2009年2月探矿(岩土钻掘工程)5 SYZX75绳索取心液动锤加长岩心管的应用 刘景华,何立新 (1.吉林省核工业地质局探矿队,吉林长春130062;2.海军工程研究院(91053部 队),北京100061) 摘要:主要介绍了SYZX75绳索取心液动锤配套加长岩心管在破碎岩层中的使用 效果及使用该钻具的体会. 关键词:绳索取心液动锤;加长岩心管;破碎地层;岩心采取率 中图分类号:P634.4文献标识码:A文章编号:1672—7428(2009)02—0005—02 ApplicationofLengtheningCoringBarrelofSYZX75Wire-lineCoringHydro-hammer/LI Uring—hua.HELi—xin (1.ExplorationTeamunderJilinProvinceNuclearIndustryGeologicalBureau,ChangchunJ ilin130062,China;2.Navy EngineeringDesignandResearchInstitute,Beijing100061,China) Abstract:Thepapermainlyintroducedtheapplicationeffectandexperienceoflengtheningc oringbarrelofSYZX75wire— linecoringhydro—hammerinfracturedrocklayer. Keywords:wire—linecoringhydro— hammer;lengtheningco6ngbarrel;fracturedrocklayer;coringrate 我队进行钻探施工的内蒙古赤峰市双山子铜多 金属矿,位于一个大的构造带上,岩石软硬变化频 繁,节理发育,构造泥多,非常破碎.主要岩层为花 岗岩,正长岩,杂色复合成分的角砾岩,混合花岗岩 等.在该矿区使用了SYZX75绳索取心液动锤钻 具,大大提高了进尺速度,降低了材料消耗,取得了 非常好的效果,我们认为该钻具是一种先进的钻探 工具. 1施工现场情况 该矿区2008年有24台钻机进行施工,设计孔 深在650,1000in之间,使用的钻机为XY一4,XY 一 44,HXY一5型.采用常规绳索取心钻进施工速 度慢,效率低,有的机台从年初到10月用了7个月 还没有完成一个钻孔,有的机台在一个孔位钻进3 个孔都没有成功.其原因主要是因为该矿区地层破 碎,夹杂构造泥,岩心采取率低,无固相冲洗液无法 将绝大部分岩粉携带出来,造成孔内岩粉过多,颗粒 过大,重复破碎严重.有的机台因此烧钻,同时还由 于孔内岩粉过多造成钻头磨损过快,使得进尺成本 过高,还有的机台因此提前终孑L.由于该矿区节理 发育,破碎,钻进中极易发生岩心堵塞,回次进尺仅 为0.2,2m之问,提取岩心频繁,辅助时问过多,台 月效率低. 上述情况使我们认识到,要改变这种困境,必须 使用先进的钻探技术和钻探工具,才能有效防止孔 内事故,提高岩心采取率和钻进速度. 2SYZX75绳索取心液动锤的使用 2008年我队购人中国地质科学院勘探技术研 究所研发生产的SYZX75绳索取心液动锤,在该矿 区ZK2615孔进行钻探试验.由于没有经验,刚开 始使用时,出现了一些故障,主要是内管提不上来, 只能提大钻,经检查发现是承冲环与传功环因岩粉 被挤死,有的是因为卡簧座或内管螺纹退扣.工人 感到不太适应,认为不如普通绳索取心钻具使用方 便.经过几天细心摸索和严格按照使用指南操作, 对SYZX75绳索取心液动锤有了新的认识,一致认 为使用SYZX75绳索取心液动锤可增加回次进尺, 提高岩心采取率,加快生产进度. 钻探设备:连云港黄海机械厂生产的HXY一5 型钻机;BW一250型泥浆泵. 钻进:转速447r/min(6挡);泵量60L/ min;孔底压力15kN左右;金刚石钻头外径为78 mm. 3使用效果 使用效果见表1. 在该矿区ZK2615孔使用SYZX75绳索取心液 动锤,岩心管长3ITI,完成进尺967.92in.该孔岩石 破碎,还有构造泥,因为使用液动锤,每个回次都取 出了3in的岩心,岩心采取率100%,其中有一个回 收稿日期:2009—01—08 作者简介:刘景华(1961一),男(汉族),辽宁朝阳人,吉林省核工业地质局探矿队队长, 工程师,钻探工程专业,从事钻探工程工作,吉林省长 春市和平大街绥中路318号. 6探矿工程(岩土钻掘工程)第36卷第2期 次,3m岩心管两端各1in为岩石,中间1m是构造 泥,完整地反映了地层原产状.地质人员对岩心采 取率非常满意,还推广给其他机台,让他们来现场观 摩,学习. 在ZK3412孔使用SYZX75绳索取心液动锤,岩 心管加长到4m,完成进尺812m,不管是破碎岩石 还是构造泥,每个回次都能提出4m长的岩心,采取 率100%. 在ZK1613孔中使用SYZX75绳索取心液动锤, 又把岩心管加长到5Ill,进行钻进试验,结果非常成 功.不管是破碎,节理发育,构造泥夹层,每个回次 岩心都是满管5in,取心率100%,完成进尺826m. 在ZK0850孑L中继续使用液动锤和5m长岩心 内管,试验效果与ZK1613孔相同,完成孔深895m. 4个完整孔3500.92in进尺钻探施工证明,使 用SYZX75绳索取心液动锤取得了以下效果. (1)提高了钻进速度.机械钻速达4m/h,比普 通绳索取心钻具提高50%. (2)降低了材料消耗.一套岩心内外管就完成 4个孔,即进尺3500.92rn,岩心内外管没有一根损 坏. (3)提高了钻头的寿命.在ZK2615孔,孔深 860,967.92m中,金刚石钻头的胎体硬度为 HRC38,42,单个钻头进尺160rn;在ZK0850孑L,孑L 深在50—230m中,金刚石钻头的胎体硬度为 HRC15—20,单个钻头进尺180m;寿命最短为单个 钻头进尺是74m(金刚石钻头胎体硬度HRC10— 15). (4)由于采用加长岩心管等措施,减少了辅助 时间,提高了钻进时间利用率.时间利用率最低 55%,最高75%.把内管下到钻杆内,对上主动钻 杆,就可以用冲洗液往下冲,使内管的下降速度加 快,到位后液动锤工作,就有冲锤振动声传到地面, 同时泵压也上升0.8MPa以上,这样就可以开始钻 进,比普通绳索取心下内管方便得多,也节省时间. (5)岩心采取率高,达95%以上,孑L内岩粉少, 孔内故障就少. 4经验和体会 (1)岩心内管总成中所有带螺纹的部分均要拧 紧,防止振动松扣,检查每个销钉是否折断. (2)每次下大钻后必须冲孔,将钻杆内的冲洗 液排出,深孑L冲孔10min以上,否则在下钻时含岩 粉的冲洗液进到钻杆里,容易将传功环与承冲环挤 死,造成内管总成提不上来而提大钻. (3)冲洗液必须干净,推荐采用无固相泥浆,使 用中严格控制泥浆中的固相含量. (4)用泥浆开孑L,下完套管后,换用金刚石钻头 钻进时,必须清理搅拌机及各种管路,泥浆槽,将其 清理干净,再用无固相冲洗液正常钻进. (5)不能带内管总成下钻,否则到达孔底时沉 渣容易进入钻具内部,导致液动锤启动故障. (6)经常检查下缸套里的0形密封圈的磨损情 况,做到及时更换. (7)经常检查下活塞冲击面上的4个起振槽, 磨损变浅变窄后再用手砂轮加深加宽,否则不易起 振. (8)更换上活塞时,一定要注意上活塞按照原 来位置,因为上活塞的尺寸不太相同,锥面也不相 同,否则会出现不工作或高频震动.如在ZK0850 孔中,将液动锤上活塞换成新的后,下到孔中产生高 频冲击,水压增高,经检查上活塞与原上活塞锥面不 同,安装后位置变了.把原上活塞换回去后工作一 切正常. (9)使用液动锤时,建议在上阀上部加上1O mm厚的调整垫,降低液动锤的冲击功,可以防止冲 锤体折断. (10)为了延长液动锤各部件的使用寿命,在主 要目的是防止岩心堵塞情况下,用小水量使液动锤 工作就可达到良好的使用效果,建议用水量60L/ min为好. (11)使用SYZX75绳索取心液动锤时,机台必 须有专人督导液动锤的使用,让工人认识到该钻具 (下转第11页) 2009年2月探矿工程(岩土钻掘工程) 的压力与泥浆压力相比大多为负压,因此泥浆在孔 壁上形成泥皮前可能会有一部分岩屑及泥浆进入目 的层岩石裂隙,造成裂隙堵塞和污染.特别是对于 地热井,在井下的高温高压下,长期堵塞于裂隙中的 泥浆会增稠甚至胶化,给洗井工作带来极大的困难 甚至无法成井. 而气举反循环工艺钻进时,泥浆由钻杆内上返, 夹裹着岩屑的冲洗液不与孔壁接触,不会进入孔壁 裂隙内造成堵塞.在本井钻进中使用了清水作为冲 洗液,更避免了泥浆进入目的层岩石裂隙而带来的 麻烦. 利用气举泵抽水洗井是洗井作业中的一种常规 物理洗井手段,只是在目的层裂隙发育相对较差或 裂隙堵塞时为增大出水量才采用酸化,射弹甚至爆 破等方法.气举反循环钻进工艺的工作原理与利用 气举泵抽水洗井是相同的,因此也可以说气举反循 (上接第6页) 的好处,指导他们使用的技术要点,这样才能使工人 逐渐掌握SYZX75绳索取心液动锤的使用技巧,取 得好的使用效果.. 5对钻具的评价 (1)该钻具结构简单,拆装维修方便,对现场设 备无特殊要求; (2)主要零部件寿命长,易损件上缸套,下缸 套,冲锤体,承冲环和传功环的单体寿命都在180h 以上: (3)钻具的性价比高,每套钻具进尺在3000m 环钻进本身就是边钻边洗,钻进的同时也在疏通目 的层裂隙,保证了目的层的透水性. 5结语 5.1结论 气举反循环钻进工艺在深水井施工,特别是在 目的层钻进中具有强大的优势和潜力.我们利用气 举反循环钻进工艺已成功完成了2口3500m深井 的施工,创造了目前国内的最深纪录.使气举反循 环钻进技术在生产实践中得到了很大的发展,取得 了显着的效益. 5.2体会 对于井较深,岩屑上返时间较长的情况下,对空 压机的配备还有待进一步研究,以期达到最佳效能 比. 以上,平均每米为6.7元. 总之,绳索取心液动锤是一种技术含量高的新 型钻探工具,为钻探事业的发展提供了新的技术手 段,值得钻探行业大力推广使用. 参考文献: [1]杨泽英.SYZX75型绳索取心液动潜孔锤的研制[J].探矿工程 (岩土钻掘工程),2007,34(9). [2]朱金凤,陈师逊.SYZX75型绳索取心液动锤在招远玲珑金矿 勘探中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008,35(8). [3]傅丛群,彭金灶.SYZX75型绳索取心液动锤在福建武平银多 金属矿的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008,35(6). (上接第8页) 总台时984h,纯钻率32.4%,辅助率24.7%,机故 率3.8%,孔故率37.4%,停待率1.7%;台月效率 548.93m. 3施工体会及建议 (1)发生钻孔涌水事故,首先应提出孔内钻具, 再进行涌水观测,测定孔口涌水压力,涌水量,涌水 温度等有关技术参数,以确定处理. (2)涌水钻孔的地下承压水大多是连通活动 的,采用水泥封固处理一般难以奏效,不推荐采用. (3)地层复杂,涌水压力较低的涌水钻孔,宜采 用加重优质泥浆压住涌水,快速钻穿涌水地层后,下 入套管封闭隔离涌水层位,再进行下部孔段施工. 施工过程中必须严格控制加重泥浆的各项指标,特 别是泥浆密度,严防密度过低后使孔内涌水浸八泥 浆体系,稀释泥浆后再次发生涌水事故. (4)地层较为稳定的钻孔,采用分水接头提引 器分流涌水能够简单经济地解决钻孔涌水出现的施 工问题. (5)钻孔出现涌水,应及时采取相应技术措施, 消除人身,孔内,机械等各种安全隐患,确保安全生 产.当安全受到威胁时,应做到"宁停不抢". 参考文献: [1]习辉,李三军.山东大磨曲家矿区ZK9203钻孔夹钻事故处理 [J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008,35(8).