浅谈岩心钻探施工工艺方面新技术的应用

浅谈岩心钻探施工工艺方面新技术的应用

摘要：文章针对岩心钻探施工工艺方面遇到的一些问题，简单介绍了岩心钻探中所遇到的几个技术难题及解决的技术方法，以及一些新技术新工艺在岩心钻探施工方面的应用。

关键词：岩心钻探金刚石钻头消耗

回顾冶金地质岩心钻探的发展历史, 我们体会到只有依靠科技进步, 才能促进钻探技术的发展, 大幅度地提高钻探生产水平。下面就对岩心钻探施工工艺方面遇到的一些问题，简单介绍了岩心钻探中所遇到的几个技术难题及解决的技术方法，以及一些新技术新工艺在岩心钻探施工方面的应用方面，谈一下自己的看法。

在施工中经常遇到的岩心钻探所遇几个技术难题及解决方法有如下几种：

一，在岩心钻探生产中, 金刚石钻头遇打滑!地层, 其钻进时效、台效明显降低, 从而大大影响生产进度, 同时每米钻探成本也相对提高。我队工程技术人员同机台人员通过实践, 摸索出了一种对付打滑!地层行之有效的方法, 即投砂短时间断水干磨加压法!。使钻进时效由原来的零点几米提高到1. 5~ 2m, 同时由于加强了钻头胎体破度的合理造型( 一般HRC= 40~ 45) , 钻头平均寿命达30~ 35m。此方法尤其适合绳索取芯钻进, 不提钻就能使钻头胎体金刚石出露!, 同时亦避免了用强度处理金刚石胎体而造成钻头寿命过短的不足。

具体施工方法为:

( 1) 现场筛选出3~ 5mm 的坚硬碎石( 石英或致密花岗岩碎粒, 现场取材方便) 。

( 2) 打捞内管后, 每次向钻杆内投入0. 3~ 0. 5kg碎岩粒。

( 3) 对上主杆后开大泵, 泵送碎粒至孔底。

（4）投入内管后, 再对上主杆, 用卡盘卡紧。不开泵, 短时间断水( 2~ 4min) , 用油缸加压干磨, 干磨时要用油缸窜动钻具, 边加压边干磨, 迫使钻头胎体金刚石! 出露!。

二，冲洗液“破乳”亦是固体岩芯钻探较常遇到的难题。

乳化冲洗液一旦“破乳”, 轻者使钻具在孔内回转阻力增大, 以至无法钻进, 重者引起孔内烧钻事故。目前虽有多种解决乳化液“破乳”的方法, 如用无基础油的表面活性剂和使用复合型的抗钙镁润滑剂等。尽管这些方法能收到一定效果, 但不尽理想。如无基础的表面活性剂润滑效果差, 复合型抗钙镁润滑剂购货难、

成本高等。为此, 我队某机台采用乳化冲洗液加洗衣粉, 配制成一种新型防破乳!的冲洗液, 既经济、方便, 效果又好。

乳化液中起润滑作用的活性物质——脂肪酸、脂肪酸酯钠、环烷酸钠等, 皆易与那些含有二价金属之类的岩石、矿石粉相吸附。如方解石、萤石、磷灰石、大理岩、白云岩、赤铁矿、孔雀石、锰矿、白铅矿有强吸附力, 当乳化液中的活性物质与这些矿物相遇时, 会产生强烈的吸附, 最后形成岩粉、乳化剂与基础油的混合物, 乳化冲洗液就“ 破乳”了。

某机台在施工中所遇的地层主要是花岗岩与灰岩、大理岩, 其中有一个钻孔中的大理岩层段长达100~250m。在两年施工过程中, 常因在大理岩段采用皂化油润滑剂而造成井内严重破乳!, 以至用柴油洗孔。后来采用乳化冲洗液加洗衣粉的预防措施, 尽管每个孔的大理岩段长达200 多米, 皆从未出现破乳! 现象, 顺利通过大理岩段。

该措施的主要作用是抑制钻进过程中在钻杆及孔壁表面形成油垢, 也不会破坏乳化冲洗液在钻杆与岩石之间形成的界面润滑膜!。

乳化冲洗液加洗衣粉的配制极为简单, 在水中加皂化油3~ 5kg / m3 , 加洗衣粉1~ 1. 5kg ( 每班或隔班) 。其配制方法有两种方式:

（1）用一小铁桶加一定量皂化油与洗衣粉充分搅拌均匀后, 倒入水源箱中;

（2）直接把定量皂化油与洗衣粉倒入水箱中搅拌。在无复合型抗钙镁润滑剂情况下, 采用此种方法通过破乳!孔段, 既经济, 又实用。

下面介绍几中新工艺在该领域的应用。

三，减少硬质合金消耗方面的问题

如前所诉，目前我国岩心探工作中硬质合金的消耗量大, 造成的浪费十分惊人。为此必须立即引起所有攒探工作者的眼重注意。必须注意在提高机械攒速的同时要提高回次逸尺是度和攒头淮尺这雨个重要指标。除了根据岩石戏舒选用最合理的攒头, 保征镶焊研磨臀量和采用相应的操作规范外, 应杜艳一切可以使切削具招致揖坏的因素, 按照各除具体揖坏的情况,仔细寻找原因和防止办法。一般说来必须防止岩心脱落和遗留现象, 因为扫岩心是最易促使攒头损坏，必须防止由于攒头直径不一而造成的横孔现象，严格保持孔内清洁, 禁止当孔内存有大量岩粉、碎攒粒和碎合金时向孔内下入完好的攒头，在复杂的情况下和不完整的破碎岩石中, 应采用攘焊牢固的出刃小的柱肤合金糟头, 或者采用其他攒遣方法。

四，不提钻换钻头岩心钻探技术。

金刚石钻探技术的发展, 推动了岩心钻探技术的变革。大约在25年前, 出现

了绳索取心钻进技术，近几年又出现了反循环连续取心钻进技术。绳索取心钻进技术的日臻完善, 动摇了岩心钻探中更换钻头的传统极态启迪人们开始探索和开发不提钻换钻头技未目前在世界范围内, 各种型式的不提钻换钻头技术方案不断出现, 在岩心钻探技术领域内引起了人们的广泛关注

（1）技术状况和趋势。

绳索取心和反循环连续取心钻进技术, 均属于不提钻取心范嘛它们能大大减少钻探辅助时间, 提高钻探效奉但是, 为了检查或更换钻头,起下钻作业仍不可避兔随着勘探深度日益加大,岩层更加复杂, 起下钻工序已成为影响纯钻时间的突出环节, 并且往往因此而对钻进工作带来各种不良后果。

不提钻换钻头钻进技术的实质, 是不需要升降钻杆工序, 而是借助于特殊结构的钻具在和奄或地表更换服役钻头4 其中绝大多数具有工业前景的技术方案, 都是通过俐绳宁瀚工序将钻头提升至地表, 检查或更换后再从钻杆柱内投放至孔底。

目前, 很多国家不借投入大量人力、物力和时间, 从事不提钻换钻头的研究试验, 新的探索和尝试仍在进行。

我所花费了四年时间, 于1985年2月研制成功了BH75提钻换钻头钻具, 并通过了技术鉴定

这是我国第一台、也是世界上首次投入工业应用的不提钻换钻头钻具, 在世界岩心钻探领域内是一个突破。该钻具已在我国取得专利权, 现正转入开发推广阶段。我国已有8个钻探队先后使用该钻具。

国外提出的不提钻换钻头技术方案, 型式虽然多样, 但就换钻头的方式和结构特点而论, 主要分全面迭缩式、扩孔翼张郎戈和连续链节式三大类。目前正在研制和试验的, 多属前两类中的几种型式。他们之所以迟迟未能实现技术突破,主要困难在于结构复杂导致技术可靠性差和缺乏工业实用性。其他各种型式的技术方案, 大多已中止试验研究。

（2）技术的先进性和意义。

不提钻换钻头钻进技术的先进性, 在于摆脱了传统的换钻头作业方式, 而靠钢绳投捞实现钻头升降, 无需起下钻便可将服役钻头从孔内取至地表, 或从地表投放到钻孔内，大大缩简了钻进辅助作业的内容, 使钻探工程、尤其是岩心钻探的技术模式和工艺结构为之改观。这对于深孔钻探、研磨性地层和软硬悬殊地层的钻进, 效果尤为明显。它的意义主要在于：

1，可及时掌握孔底钻头的工作情况和磨损状态, 使之及时适应地层, 从而达到提高效率和降低钻头成本的目的。