SK绳索取心钻具结构分析
绳索取心在岩心钻探中的应用
绳索取心在岩心钻探中的应用摘要：随着我国科学技术的发展与改革，岩心钻探工作也从普通钻进发展为绳索取心钻进，本文主要对绳索取心钻探工艺的流程的钻具组成钻进参数方法进行阐述，并分析了绳索取心技术在岩心钻探工作中应用的优点和使用效果，希望对我国人心钻探工作领域具有一定的参考作用。
关键词：绳索取心技术；钻探工作；应用效果前言：在岩心钻探施工过程当中，钻孔的质量将会直接影响岩心钻探工作的采取率，此外，取心工具的选择也会影响采取率的大小，在钻探过程中从传统的单管矩形工具发展为双管双动，再到目前的双管单动取心工具，而绳索取心采用的就是双管单动取心的工作原理。
双管单动就是采用大直径通径撞杆进行岩心钻探在钻探工具中安装一根岩心管，随着钻探工作的推进，沿新将会进入到岩心管内，岩心装满岩心管后立即拧断，采用钢丝绞车将内在钻杆中的岩心取出，再投入另一根岩心，继续钻进将以上的步骤重复进行，直到钻头磨耗完毕，提钻后更换钻头重复进行以上流程。
绳索取心工艺技术与其他普通钻进方式相比具有纯钻时间长效率高，钻孔垂直度高采取率高，工人劳动强度低和安全事故少的优点，尤其是在进行复杂地层钻进工作时，可以降低施工的成本，进一步减少大型事故的发生，因此在岩心钻探工作中得到了广泛的应用。
1绳索取心钻具组成绳索取心钻具总共分为单动双层岩心管和打捞器两个部分，双层岩心管由内管和外管组成，外管总成，包括稳定接头外管，当卡档头是内管，则有捞茅、悬挂、岩心堵塞报警、单动内管和调节机构。
2钻进参数的选择2.1钻压在金刚石钻开展工作时，既要保证金刚石钻的钻压也要保证可以有效的切入到岩石当中，并且不超过每颗金刚石的最大承载力，因此钻进过程中要综合考虑岩石的完整度和硬度。
在进行中等研磨性矿石万镜中可以采用较大的钻压，而岩石的研磨性较强时容易出现裂缝，岩石破碎和不均质的现象，因此要采用小钻压进行工作，通常钻进的孔径为75毫米，钻孔的参考值为1000千克左右。
2.2转速在金刚石钻进工作中，钻头的转速也会直接决定钻进工作的效率和开展进度，在一定的工作条件下，转速越高转速也会越高，孕镶钻头的圆周线速度为2.5米每秒，从岩石的性质上来说，岩石的质地较软，完整度较高时，需要采用较高的转速，如果岩石容易破碎，质地较硬，就需要采用低转速。
绳索取芯钻具结构原理
绳索取芯钻具结构原理一、绳索取芯钻具概述绳索取芯钻具是一种特殊的钻井方式，适用于山区、沼泽、大漩涡等艰苦环境下的钻井作业。
它的钻具结构简单，而且不需要大量压力来进行钻探。
绳索取芯钻具由绳索驱动旋转钻头，通过钻头部位上的玻璃管吸取样品。
这种钻具的优点是钻井速度快、设备简单、成本低，适用于无处不在的困难地形。
1、绳索绳索是绳索取芯钻具的关键组成部分，它是驱动钻头旋转的动力来源。
钻井中使用的绳索主要有钢丝绳和聚酯绳两种。
钢丝绳质地硬，寿命较长，但重量大、弹性较小。
聚酯绳轻便、弹性好，但易断、寿命短。
2、旋转系统旋转系统主要由套管、转盘、转杆等组成。
套管是绳索取芯钻具的核心部件，它在钻井过程中起到引导和支撑钻具的作用。
转盘是钻井车上的装置，用来带动钻杆和套管旋转。
转杆则是连接套管和钻头的关键零部件，它通过旋转套管促进钻头的旋转。
3、钻头钻头是绳索取芯钻具的关键组成部分，由钻头本体和钻头位于头部的玻璃管两部分组成。
钻头本体是钻井中的主要工作零部件，它由重钢制成，底部有特殊纹理，可在钻探时带走岩层的样品，同时也起到了掏孔的作用。
钻头顶部的玻璃管可吸取局部的地下水、气体等样品，研究钻孔周边地质构造及水文地质条件。
4、取心工具绳索取芯钻具通过钻头部位的玻璃管吸取样品，因此需要一个取心工具进行样品装填。
常使用的取心工具有拓印装置、取样管、扫描仪等。
拓印装置是常用的工具，它可以对岩芯进行分类和描述。
取样管主要用于采样，样品填充后它被封闭，保障样品不被污染。
扫描仪则是另一种重要的取心工具，它可用于样品图像采集，有助于进行岩芯分析。
绳索取芯钻具的工作原理是利用绳索转动钻头，从而在钻孔壁上切削出岩层样品。
具体的过程为：绳索通过转盘带动转杆旋转，转杆再带动套管旋转，套管下端的钻头在旋转中切削直径略小于套管内径的一定长度的岩层，并通过钻头顶部的玻璃管将样品吸入管内。
随着钻杆的不断垂直下降，岩层样品逐渐填满套管内部，钻探结束时，岩层样品被取出并进行进一步分析。
绳索取心钻具的型式
绳索取心钻具的型式很多，规格各异，但其基本结构大同小异。
以我国最常用的S-75型钻具为例，其结构功能如下。
整套绳索取心钻具分为单动双层岩心管和打捞器两大部分。
双层岩心管部分由外管总成和内管总成组成。
外管总成包括弹卡挡头1、弹卡室7、稳定接头23(上扩孔器)、外管46、下扩孔器和钻头52组成；内管总成由捞矛头2、弹卡6、悬挂环21、到位报讯、岩心堵塞报警、单动、内管保护、调节、扶正、内管、岩心卡取等机构组成。
打捞器一般由打捞机构和安全脱卡机构组成。
各机构的工作原理分述于下。
S75型绳索取心钻具双管结构机构:绞链式矛头机构,弹卡定位机构,悬挂机构,到位报信机构,岩心堵塞报警机构,单动机构,内管保护机构,调节机构,扶正机构,打捞机构,安全脱卡机构S75型绳索取心打捞器1、绞链式矛头机构该机构由捞矛头、定位卡块、捞矛座等组成。
由于捞矛头可在其转动平面内转动180o，因在地表吊挂打捞器与内管总成卸岩心可在0～土90o内转动、变换位置，防止捞矛头从打捞器的捞钩中脱出。
2、弹卡定位机构它是由弹卡挡头、弹卡板、张簧、弹卡室等零件组成。
当内管总成在钻杆柱内下降时，张簧5使弹卡板6向外张开一定角度，并沿钻杆内壁向下滑动。
当内管总成到达外管总成中的弹卡室7部位时，弹卡板在张簧的作用下继续向外张开，使两翼贴附在弹卡室的内壁上。
由于弹卡室内径较大，而其上端的弹卡挡头内径较小，所以在钻进过程中可防止内管总成上串，达到定位作用。
3、悬挂机构此机构由内管总成中的悬挂环21和外管总成中的座环22组成。
悬挂环的外径稍大于座环的内径(一般相差0．5～1．Omm)。
当内管总成下降到外管总成的弹卡室位置时，悬挂环21座落在座环上，使内管总成下端的卡簧座51与钻头52内台阶保持2-4mm的间隙，以防止损坏卡簧座和钻头，并保证内管的单动性能和通水性能。
4、到位报信机构该机构由复位簧12、阀体13、定位簧14、弹簧19、组成。
调节螺堵20、阀堵39、调节圈等零件组成。
实验一 绳索取心钻具及液动冲击器观察实验
实验一绳索取心钻具及液动冲击器观察实验实验日期姓名班级学号实验成绩一实验目的、要求1．掌握单动双管取心器结构及取心方法；2．熟练掌握绳索取心钻具结构及取心方法。
3．掌握阀式正作用及双作用液动冲击器构造及调试。
二实验器材SMK—89型单动双管取心器一套；SQ—75型绳索取心钻具二套；MTZ—89型正作用液动冲击器一套；YS—76型双作用液动冲击器二套；管钳、链钳、拆卸工具等各二套。
三实验内容及步骤（一）单动双管取心器的结构与取心方法实验1．用管钳等工具拧开取心器上接头，将单动装置及内管抽出，观察取心器结构。
取心器结构为：稳定接头——外管——（导正环）——扩孔器——钻头双管接头调节机构——单动结构（报信和缓冲机构）——内管接头——回水球阀——内管——卡心机构2．卸掉上接头，取出单动轴，拧掉背帽、固定螺母、橡胶垫、两盘轴承、铜套座。
对照挂图，了解取心器结构及其工作基理。
（1）调节机构：由调节螺母完成，调节内管长度，使卡簧座与钻头内台阶保持到4～5ｍｍ间隙（底喷钻头为1.5～2ｍｍ）。
（2）单动机构：两盘轴承为8206型，注意上、下轴承的安装。
（3）岩芯堵塞或已满报信机构（橡胶圈、泵压）。
（4）缓冲机构：冲洗液水路，缓冲橡胶垫。
（5）扶正机构：导正环使内管与钻头、外管同心。
（6）卡心机构：卡簧座、卡簧、挡圈。
（7）冲洗液循环路径。
3．取心器特点（1）单动性好，提高了岩芯质量及采取率；（2）可钻进各种软硬岩层；（3）钻孔较安全。
4．按照拆卸进的相反顺序进行取心器组装。
（二）绳索取心钻具结构观测实验1．打捞器的拆卸与安装，了解其工作原理（1）打捞器：打捞矛头机构（包括捞矛器、捞矛、弹簧片、弹性销）；冲打机构；脱卡机构；（2）了解安全销、脱卡机构、冲打机构的工作机理。
2．井下钻具总成从上而下依次将各连接部件拆开，了解观察组成部分的结构与工作原理。
（1）外管总成：弹卡挡头（拨叉）——弹卡室——外管——扩孔器——钻头，其中弹卡室与外管之间有座环，外管与扩孔器之间有导正环。
绳索取芯钻具结构原理
绳索取芯钻具结构原理
1、捞矛结构由捞矛头和回收卡簧组成。
取芯时,打捞器在钻杆内下放到内管总成上部,打捞钩抓住捞矛,向上提升打捞器,回收卡筒上提,并向内压缩弹卡,使弹卡收拢,这样内管总成和外管脱离,从而把内管总成提上来。
2、弹卡结构主要由弹卡架、弹卡、弹簧等部件组成。
其作用是内管坐到外管中时,弹卡借助胀簧的
弹力胀开,贴在弹卡室的内壁上,使钻具实现定位。
3、缓冲结构由弹簧、锁母、开口销组成。
当拉断岩芯时保护内管的作用。
4、单动结构由两副推力轴承实现钻具的单动。
5、调节结构内管总成和外管总成的长度,通过下轴不锁母进行微调,达到卡簧座端部不钻头内台阶所要求的间隙。
6、打捞结构又称打捞器,主要由打捞钩、重锤和安全绳等组成。
打捞钩在打捞内管时用来夹持矛头,
重锤的作用是加速打捞器的下降速度,以节省打捞时间。
安全绳是一段细绳,当内管因某种原因被卡死而提不上来时,可以强力提断安全绳,再提钻处理。
绳索取芯钻具使用说明书[1]
![绳索取芯钻具使用说明书[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b54d0e0f69eae009581bec8f.png)
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。
绳索取芯钻探技术浅析
290绳索取芯钻探技术浅析杨少峰（新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第四地质大队，新疆 阿勒泰 836500）摘 要：近年来，随着科学技术的不断提升，绳索岩心钻探技术的研究也不断深入，这些极大地促进了绳索取芯钻探技术的发展，相较于普通钻探技术其优势更加的明显，并在岩心钻探施工中得到了广泛的应用，发挥着巨大的作用。
特别是在复杂地层中，绳索取芯钻探技术打破了常规钻进难以达到的效果，大大提升了钻探的工作效率与质量。
下文结合实践对绳索取芯钻探技术进行探讨与分析，希望能为地质勘探中绳索取芯钻探技术的应用提供参考。
关键词：地质钻探；绳索取芯钻探；钻进工艺中图分类号：P634 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）03-0290-2收稿日期：2019-03作者简介：杨少峰，男，生于1986年，汉族，河北邢台人，本科，中级，研究方向：深孔施工工艺和泥浆护壁。
当前经济发展形势飞快，国民经济快速增长，对矿产资源的需求日益扩大，能源紧张形势不断加剧，国家也在积极开展新一轮的矿产地质勘查工作，加大能源开发力度来缓解当前能源紧张局势。
而在矿产地质勘查中，钻探技术是重要的技术支撑，是开展地质勘察的重要技术手段。
特别是绳索取芯钻探技术在地质勘查中有着非常广泛的应用。
所谓绳索取芯钻探技术，是在钻探过程中不用提钻，而是从钻杆内提取岩心的一种先进的钻探方法，该技术方法与普通的钻探技术而言，有着很大的技术优越性，不仅钻进效率非常高，而且结构简单，能够更好地保证岩芯质量，避免岩芯长时间浸泡，延长钻头的使用寿命，降低劳动强度。
因此，地质勘探中绳索取芯钻探技术得到了广泛的应用。
然而，面对复杂地质构造条件的地层进行钻探施工，经常会遇到漏失、涌水、水敏性地层与矿层的坍塌等问题，对绳索取芯钻探技术的自效率与质量造成很大影响，不利于该技术工艺性能的发挥。
为此，结合实践，从以下几个方面对绳索取芯钻探技术进行探讨与分析，旨在促进绳索取芯钻探技术顺利高质量的完成施工任务，创造更大的经济效益[1-3]。
浅谈绳索取心钻进时钻杆断裂的原因及预防措施
工作效率,导致作业周期延长,而且有可能导致工程
卸,也会造成接头 螺 纹 连 接 处 的 磨 损 和 破 坏,因 此,
的报废,大大增加 了 综 合 作 业 成 本,造 成 浪 费,严 重
对于直连的钻杆,断裂通常发生在螺纹副连接处,这
时甚至可能发生钻探设备损坏和人身事故伤亡.本
也在实践中得到证 实,现 场 更 换 钻 杆 断 裂 的 部 位 通
２８
朱冬钰等:浅谈绳索取心钻进时钻杆断裂的原因及预防措施
第 ２０ 卷 第 ６ 期
性能变差,造成许多缺陷,这将极大地影响热处理的
力.在进行斜孔钻进时,弯曲应力也随之变大,钻杆
效果,容易导致钻杆的断裂.
内部发生交变的弯 曲 应 力,极 易 影 响 钻 杆 的 强 度 和
１
３ 加工方面的原因
经过 调 质 处 理 后 的 钻 杆,必 须 使 用 自 动 化 程 度
钻杆应具有较高的屈服强度,不容易变形和弯曲;抗冲击韧性要好,不容 易 淬 断 和 破 裂;表 面 硬 度 和 耐 磨 性
要求好等特性.针对地质钻探中使用绳索取 心 时 常 见 的 钻 杆 断 裂 事 故,作 者 总 结 出 钻 杆 断 裂 的 主 要 原 因
是由三个方面引起的,并对其进行了详细的分析,以达到不断提高整体钻进质量和可靠性的目的.
使用寿命,严重时导致钻杆疲劳断裂.
较高的液压校直 机 进 行 校 直,以 保 证 同 轴 度. 高 精
２ 钻杆断裂的预防措施
选用优质的材料,编制合理的热处理工艺,通常
度的校直机需要大 量 的 资 金 投 入,而 普 通 校 直 机 由
于自动化程度低、工 人 操 作 等 原 因 难 以 保 证 钻 杆 都
２０１９ 年 １２ 月
绳索取心钻杆的受力与失效分析
最有代表性 。在减压钻进 中， 钻杆柱上部钻杆受拉 力、 扭矩 最大 ， 随着 孔深 增加 ， 拉力 逐 渐变小 ， 到零 再
至受 压状 态 ， 矩 则 越 变越 小 ， 扭 至孔 底 时 ， 矩 满 足 扭 钻 头克 服岩石 即可 。钻 具 级 配 合理 时 ， 曲应 力 较 弯
２１ 年 ２ ００ 月
地 质 装备
ｌ ３
பைடு நூலகம்
绳 索取 心钻 杆 的受 力 与失效 分 析
姜光忍 李忠 王献斌 徐新绿
０６０） ５ ０ １
（ 河北省 地矿 局第 一地 质大队 摘
河北邯郸
要 ： 文通过 分析 不 同钻具级配条件及不 同深度 时绳 索取 心钻 杆 的受力情况 、 本 状态 、 性质 ， 剖析钻 杆失效 的原
分 析 。钻 杆 的 推 荐 许 用 疲 劳 强 度 为 ０１ 一 ＂许 － １４ ａ疲 劳极 限强度 ０ＭＰ ， 一３６ ａ许 用剪 切 应 ０ＭＰ ，
式中： Ｄ ）２ｌ ｆ 一（ —ｄ ／ ，为半波长 计算半波长的萨尔基索夫公式
ｌ １０ ｗ（ ０ ５ （ ． ５ ２ ２× １ 。 ｗ 一 ０ ／ ± ． Ｚ４ ０ ２ Ｚ － － ４ ０Ｊ ／
所示 。
１ ７ 管 ２套
绳索取心钻进技术在我 国应用已非常广泛 ， 其 钻进效率高、 劳动强度低、 钻进成本低 的优势已被广 大施工单位所接受 。绳索取心钻进工艺和普通金刚
石 岩心 钻进 有所不 同 ， 具有 钻 杆 柱 内捞 取 岩 心并 具
有钻杆壁薄 ， 钻头唇部壁厚、 钻杆与孔壁间隙小等特 点。施工单位应该根据绳索取心钻进的特点和具体 的施工条件， 设计合理的钻孔结构 ， 确定合理的钻进
绳索取芯钻具的使用及维护
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。
浅谈绳索取心钻具结构及优点
浅谈绳索取心钻具结构及优点作者：牛金山来源：《中国集体经济》2011年第10期摘要：绳索取心是不提钻取心钻进方法之一。
目前，绳索取心不仅在石油钻井中应用，已广泛用于地质岩心钻探和其他工程钻探。
文章主要介绍这种钻探工艺的结构及优点。
关键词：钻探；取心；优点绳索取心钻具是一种用钢丝绳将打捞器从钻杆中下到孔内，把容纳岩心的内管打捞提升上来进行取心，不必提升钻杆的单动双管钻具。
绳索取心钻进是一种先进的钻探方法，是岩心钻探领域的一次重大的技术革命，目前在国内外得到了广泛的应用。
一、绳索取心钻具结构和工作原理（一）双管部分双管部分由外管总成和内管总成组成。
1、外管总成它由变径接头、上扩孔器、弹卡挡头、弹卡室、座环、外管、扶正环、下扩孔器、钻头等件组成，其作用是传递钻压和扭矩，带动钻头进行钻进。
其中：上扩孔器对钻具起着导正作用。
外管下端安有扶正环，提高了内管的稳定性和与钻头的同轴度，使岩心顺利地进入内管，从而提高了采取率。
2、内管总成内管总成的作用主要是单动通水、容纳和提取岩心。
为此设有如下机构：（1）打捞机构打捞机构由捞矛头、矛头座、销、回收管等件组成。
当打捞钩抓住捞矛头向上提升时，带动回收管上移，迫使弹卡合拢，脱离了弹卡挡头的限制，继而将内管总成提升上来。
当提升到地面时，捞矛头与矛头座转成90°，把内管总成平稳地放在地面上。
（2）弹卡机构弹卡机构由弹卡、弹卡架、圆锥杆、弹卡挡头、弹卡室、弹簧及其一些附件组成。
其作用是内管总成到位后，弹卡在弹簧和圆锥杆的作用下张开，并贴在弹卡室的内壁上被锁定，其上端受弹卡挡头的限制，使内管总成不会向上窜动。
当打捞内管总成时，圆锥杆在矛头座的带动下上行，解除了对弹卡的限制，与此同时回收管将弹卡合拢，脱离了弹卡挡头的限制，继而提升内管总成。
（3）悬挂机构悬挂机构由座环、悬挂环、悬挂接头组成。
其作用是内管总成到位后，悬挂环坐落在座环上，把内管总成悬挂起来，从而保证了卡簧座与钻头内台阶的间隙。
绳索取芯钻探技术浅析
绳索取芯钻探技术浅析摘要：随着科技的进步，在我国的钻探行业中，绳索取芯技术也取得了较大的进步，具有安全系数高，钻探效率高，和能量消耗的优势，其应用范围也更加广泛。
促进了钻探工程工作效率的提高和钻探质量的提升。
关键词：绳索取芯；钻探；技术引言绳索取芯钻探以其少起大钻增加纯钻进时间，提高钻进效率，降低劳动强度的特点，在地质资料收集中起到了重要的作用，并在岩心钻探项目中成为常用的技术。
该技术在钻进较硬岩层（如白云岩、石灰岩），表现出了极佳的效果，具有较高的效率。
如何在复杂的地层条件下有效利用绳索取心钻进技术在钻探施工的实际过程中，结合钻探现场的施工情况，提高钻探效率与钻探质量、安全，具有重要意义。
1绳索取心技术的实际应用范围在我国，绳索取心钻探技术的发展较晚，与一些先进的发达国家相比，绳索取心钻探的综合效率和使用寿命存在差异。
然而，在众多钻探专家学者的不懈努力下，我国绳索取心钻探技术取得了很大的进步。
绳索取心钻探技术已广泛应用于岩矿勘探，工程地质勘探，水文水资源工程地质勘查等实际工程中。
目前，我国绳索平均月效率可达600m~1000m，平均工作效率可达7m/h~10m/h。
在正常情况下，钻杆的综合使用寿命超过20000m。
然而，大量国内钻探的实际施工经验表明，使用绳索取心钻探技术后，并非所有钻探项目都能获得满意的效果。
在岩石的钻探中，应该综合考虑钻探条件，比如钻孔深度，钻头质量水平和绳索取心钻具及辅助设备等因素。
根据现场条件以及投资成本，合理选择钻探技术。
绳索取心技术，从理论上讲适合各种岩层条件，应用范围比较广泛。
绳索取心技术适合于4级~9级岩层，钻探效率及质量、安全都有一定的保障。
但是，就我国目前的钻探施工技术水平来说，不建议采用绳索取心技术进行10级~12级凿岩施工。
特别是当岩层是非常坚硬的岩层，如果采用绳索取心技术，密度大，颗粒细小，在上述岩层条件下，钻头打滑，钻速效率也相对较低，不能充分发挥绳索取心钻孔技术的优势，造成钻探效率、质量下降。
煤层气参数井绳索取芯工艺技术
三、绳索取芯技术要求
取芯前检查指重表、钻井泵以及其他相关钻井设备和动力设备，确保钻进时设备 运转良好，避免取芯钻进中检修设备
按设计要求处理好钻井液性能，保证钻井液性能良好和稳定 确保井眼畅通，起下钻遇阻遇卡井段必须处理正常 所有钻杆使用Φ82mm通径规通径 保证井底干净无落物，确保钻具在井内起下畅通 调整好钻具长度，保证足够的方余
煤层气参数井绳索取芯工艺技术
一、绳索取芯工具介绍
煤层气绳索取芯需要准备如下工具： （1）大水眼钻杆（钻杆通径不小于82mm） （2）取芯钻头
（3）取芯外筒
（4）取芯内筒
（5）内筒打捞器
（6）绞车
一、绳索取芯工具介绍
取芯钻头
内筒扶 正机构 取芯钻 头内部
一、绳索取芯工具介绍
取芯外筒总成
定位、悬挂部分
取芯内筒总成
调整内筒长度
原理：通过调整内筒长度，可控制内筒 底部与取芯钻头的间隙。
一、绳索取芯工具介绍
取芯内筒总成
单向阀
单向阀短节的作用：岩芯进入岩芯筒时， 岩芯筒内的泥浆可通过单向阀及上部的 水眼排出，避免堵塞岩芯。
水眼
一、绳索取芯工具介绍
取芯内筒总成
岩芯爪的作用是上提钻具时抱紧
岩芯，防止岩芯脱落。
岩芯筒部分
外筒内有一个悬挂座和一圈凹槽，用于悬挂和定位内筒，外筒外 部外径较大的部分为扶正机构。
一、绳索取芯工具介绍
取芯内筒总成
打捞 部分
定位 部分
坐挂 调整 部分 长度 机构
单向阀 短节
岩芯筒
岩芯爪
一、绳索取芯工具介绍
取芯内筒总成
和尚头
实验一 绳索取心钻具及液动冲击器观察实验
实验一绳索取心钻具及液动冲击器观察实验实验日期姓名班级学号实验成绩一实验目的、要求1．掌握单动双管取心器结构及取心方法；2．熟练掌握绳索取心钻具结构及取心方法。
3．掌握阀式正作用及双作用液动冲击器构造及调试。
二实验器材SMK—89型单动双管取心器一套；SQ—75型绳索取心钻具二套；MTZ—89型正作用液动冲击器一套；YS—76型双作用液动冲击器二套；管钳、链钳、拆卸工具等各二套。
三实验内容及步骤（一）单动双管取心器的结构与取心方法实验1．用管钳等工具拧开取心器上接头，将单动装置及内管抽出，观察取心器结构。
取心器结构为：稳定接头——外管——（导正环）——扩孔器——钻头双管接头调节机构——单动结构（报信和缓冲机构）——内管接头——回水球阀——内管——卡心机构2．卸掉上接头，取出单动轴，拧掉背帽、固定螺母、橡胶垫、两盘轴承、铜套座。
对照挂图，了解取心器结构及其工作基理。
（1）调节机构：由调节螺母完成，调节内管长度，使卡簧座与钻头内台阶保持到4～5ｍｍ间隙（底喷钻头为1.5～2ｍｍ）。
（2）单动机构：两盘轴承为8206型，注意上、下轴承的安装。
（3）岩芯堵塞或已满报信机构（橡胶圈、泵压）。
（4）缓冲机构：冲洗液水路，缓冲橡胶垫。
（5）扶正机构：导正环使内管与钻头、外管同心。
（6）卡心机构：卡簧座、卡簧、挡圈。
（7）冲洗液循环路径。
3．取心器特点（1）单动性好，提高了岩芯质量及采取率；（2）可钻进各种软硬岩层；（3）钻孔较安全。
4．按照拆卸进的相反顺序进行取心器组装。
（二）绳索取心钻具结构观测实验1．打捞器的拆卸与安装，了解其工作原理（1）打捞器：打捞矛头机构（包括捞矛器、捞矛、弹簧片、弹性销）；冲打机构；脱卡机构；（2）了解安全销、脱卡机构、冲打机构的工作机理。
2．井下钻具总成从上而下依次将各连接部件拆开，了解观察组成部分的结构与工作原理。
（1）外管总成：弹卡挡头（拨叉）——弹卡室——外管——扩孔器——钻头，其中弹卡室与外管之间有座环，外管与扩孔器之间有导正环。
绳索取芯钻具结构原理
绳索取芯钻具结构原理
绳索取芯钻具是一种常用的地质勘探工具，它的结构原理是通过绳索将钻头送入地下，然后通过旋转钻头来取得地下的样本。
这种钻具结构简单，操作方便，适用于各种地质环境。
绳索取芯钻具主要由钻杆、钻头、绳索、卡盘、钻杆接头等部分组成。
钻杆是绳索取芯钻具的主体部分，它由多根钢管组成，钢管之间通过螺纹连接。
钻头是钻具的工作部分，它由钢制的圆柱形钻头和钻头芯组成。
钻头芯是钻头的核心部分，它由钢制的圆柱形芯棒和芯管组成。
绳索是将钻头送入地下的关键部分，它由高强度的钢丝绳制成。
卡盘是钻具的固定部分，它通过卡住钻杆来固定钻具。
钻杆接头是钻杆的连接部分，它通过螺纹连接钻杆。
绳索取芯钻具的工作原理是通过绳索将钻头送入地下，然后通过旋转钻头来取得地下的样本。
在钻探过程中，钻杆被固定在地面上，绳索被拉紧，钻头被送入地下。
当钻头到达目标深度时，绳索被松开，钻头开始旋转，同时钻杆被向下推进。
钻头旋转时，钻头芯将地下的样本带到钻杆内部，然后通过钻杆将样本带到地面上。
绳索取芯钻具具有结构简单、操作方便、适用范围广等优点。
它可以用于各种地质环境，包括软土、砂石、岩石等。
同时，它还可以取得高质量的样本，用于地质勘探、矿产勘探等领域。
因此，绳索取芯钻具是一种非常重要的地质勘探工具，被广泛应用于各种地质勘探项目中。
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SK53/4″×94mm绳索取心钻具结构分析
王永平
中国地质调查局中国大陆科学钻探工程中心北京100011
摘要：为在中国大陆科学钻探工程中实施大口径绳索取心钻进，特从德国引进一套绳索取心钻具，在使用和测绘过程中发现该钻具在结构上确有其特色，同时也存在个别缺陷和不足，本文做了简单剖析，对小口径绳索取心钻具的设计，特别是对深孔绳索取心钻具的设计有一定的参考和借鉴之处。
关键词：绳索取心钻具；结构分析；材料选择；多功能配套
作者简介：王永平（1942－）辽宁岫岩人，中国大陆科学钻探工程中心工作人员，高级工程师，从事探矿工程专业，北京市西城德外黄寺大街24号院21楼，100011，（010）51632333
SK53/4″×94mm绳索取心钻具（以下简称“SK钻具”）是德国MICON公司为中国大陆科学钻探工程设计和制造的口径为157mm，井深为6000m的绳索取心钻具，该钻具系统包括岩心管总成、投放器、旋转接头和打捞器等四部分组成。
就157mm孔径而言，对石油钻井是小口径，而对以找固体矿床为目的的地质岩心钻探又是少见的大口径，加之为6000m井深所设计，因此就其结构设计和材料选择上有其自身的特点，同时对地质岩心钻探绳索取心钻具在结构设计和材料选择上也有其可借鉴之处。
1 岩心管总成（见图1）
1.1 基本设计参数
钻头外径157mm，钻头内径94mm；外管串设两只稳定器，下端为钻头稳定器，上端为钻杆稳定器，其外径均为156.8mm，外管外径146mm；外管内径110mm；内管外径106mm，内径97.3mm，其上端与仪器仓接头相接，下端与岩心定向短节5和卡簧座2相连。
1.2 结构特点：
⑴钻头、稳定器与外管：该钻具钻头稳定器6的位置相当于国内钻具的扩孔器，其公称直径较钻头直径小0.2mm，而国内设计的常规钻具一般扩孔器较钻头外径大0.5mm，因此SK钻具在钻头设计上特别重视保径，其唇刃较长并设有保径规，而设稳定器的主要目的是
稳定钻具和尽量减少岩心外管的磨损，而不是扩孔和保径，重点保护的又是钻具的螺纹连接部位，外管使用42CrMo4V(化学成分相当于国产S42CrMo)经整体调质处理，因此制造成本较高。
⑵内管总成：①内外管环空较小，单侧只有2mm，因此钻具压力损失较大，内管总长为6000mm，用STE460制造（化学成分相当于国产16MnRE），为保证内管的结构刚度和尽量避免由于岩心堵塞造成弯曲变形，有利于提高钻具系统单动的可靠性，在内管两端和中间设三道用青铜制造的扶正环4和9。
②卡簧3使用50CrV4制造（化学成分相当于国产50CrV A），内表面卡心部位喷涂一层硬质合金粉末。
③为配合岩心定向，在定向短节5内表面纵向设一把主刻刀和两把副刻刀，刻刀内环下大上小，这样有利于岩心畅通和刻痕加深。
主刻刀与付刻刀之间的夹角分别为130°和80°，为显示主刻刀的位置，特在定向短节外表面对应处设有标记。
④内管上部为仪器仓，两端用O型密封，内腔放置“电子多点测量仪”。
⑤内管用两副非标准推力轴承21和22悬挂，以实现内外管的传动分离和承受在钻进过程中可能产生的轴向力，该推力轴承无保持架，同时轴承体较标准轴承厚，滚珠粒也较大，这种结构可提高轴承的使用寿命和保证钻具单动的可靠性。
⑥设两串碟型弹簧，下弹簧串19为悬挂弹簧，确保内管在工作时处于浮动状态，同时在拔岩心时借助弹簧的压缩来补偿内管的轴向位移，以避免内管悬挂系统诸元件受力过大而损坏；上弹簧串27为堵心压缩报警弹簧，当内管的上顶力为约5500N时，泵压开始发生变化，当上顶力约为17000N时水路将全部堵塞。
⑦钻具在悬挂状态下卡簧座2下端面与钻头内台阶面的推荐距离为5mm。
⑧内外管之间的悬挂台阶较小，单侧只有1mm，定位环29和悬挂环30均用S42CrMo制造。
⑨捞矛头37由五件组成，分别靠五只压缩弹簧34支撑，是一个有特色的多功能结构：内管投放到位后，五只矛头在弹簧的作用下同时张开，使矛头外侧的凸槽卡入弹卡室38的内环形槽里，防内管轴向上窜，其允许上窜距离为5mm；在打捞岩心时用作打捞矛头；在放弃打捞器时又作为释放矛头（参见打捞器和投放器）。
1.3 特殊功能
⑴井温测量：本钻具的设计测温范围为44℃到127℃，共提供三组不同的温敏条，每组温敏条又分六个不同的测量区，测温范围在65℃以下的最大测量偏差为＋4℃，65℃～127℃的测量偏差为＋6℃，当温敏条上某个测温区的颜色由白变黑，表示井温已超过该测温区所标定的温度，其颜色变化是稳定不变的。
当127℃测温区的温敏条由白变黑时表示井温已等于或大于127℃，因此当井温低于44℃和大于127℃时不在测量范围之内。
在矛头座32内腔装有一只测温杆33，根据不同井段，首先根据井温的大致范围选择一组合适的温敏条，然后将温敏条贴在测温杆上，在安装测温杆时要注意腔体的密封，以防泥浆污染温敏条，确
保测量结果的准确。
⑵ 岩心定向：电子多点测量仪的仪器仓13与岩心内管之间由仪器仓接头11相连，接头外缘沿360°刻槽，并标有度数，同时在接头的上表面与0°相对应处设有定位销12，以此确保仪器的安装与仪器仓接头的相对位置是唯一的，当确认内管短节5、内管7、仪器仓接头11和仪器仓13之间连接可靠后，首先要确定定向短节主刻刀与仪器仓接头11外表面0°之间的初始夹角，然后根据电子测量仪实测的结果和主刻刀在岩心表面的刻痕，并用初始夹角加以修正，以此确定岩心的方位。
2 投放器（图2） 因内管总成比较重，无法用人工直接投放，因此该钻具系统特配有投放器，以便向井内投放钻具。
其操作方法为：①将手柄5和6全部放到最上方，此时脱矛套筒4靠定位套3的滚珠定位，锁销2靠手柄5入槽定位。
②将内管总成的矛头37放到
投放器的环行槽内。
③拉下手柄5，使锁销插入到矛
头的内环空间，在压缩弹簧7的作用下使锁销无法回弹，矛头也就无法收缩，于是内管总成便被投放器可靠抓住。
④用投放器拉起钻具，将内管总成沿钻杆内孔下放，使投放器5°的环形面慢慢落到钻杆上端面上，且防损伤钻杆的5°密封面。
⑤拉起手柄5，以便让开矛头的内环空间，然后用力拉下手柄6，靠脱矛套筒4的倒锥形头将矛头收回以实现脱矛，于是便完成内管总成的投放。
在脱矛作业时两个手柄有一个互锁功能，即手柄5不拉起，手柄6是无法下落的，以此保证内管总成在吊运过程中的可靠悬挂。
3 旋转接头（图3）
在投放打捞器和打捞岩心筒的过程中，为防止钢丝绳在投放过程中不缠绕打扣，在打捞器上接一个可自由旋转的接头，旋转接头上的吊环与绳索取心绞车的钢丝绳相连。
4 打捞器（图4）
打捞器有打捞钻具和放弃打捞两个功能，因此在结构上不同于常规小口径打捞器。
4.1 打捞作业：打捞器在下放过程中，靠本身的自重冲击矛头37,在打捞器锥形头的作用下使五只矛头压缩弹簧34收回，同时矛头的外凸台与弹卡室38脱离，当矛头进入打捞器的环行槽后，在矛头压缩弹簧的作用下又使矛头迅速张开，矛头便被打捞器牢牢抓住。
此时矛头的外凸台外环直径已小于弹卡室的通径，于是内管总成便可用绳索取心绞车拉起。
4.2 脱矛作业：由于某些原因导致井内阻力过大，只好放弃打捞。
在常规小口径绳索取心钻具设计中多采用脱矛套筒和拉断安全销的方法处理，对于像6000m这样的深孔钻具，若使用脱矛套筒投放，下落时间过长，到位又不易判断，同时会对钢丝绳造成损伤；对于深孔取心钻具，钢丝绳本身就很重（Φ10.5mm钢丝绳自重2500kg，Φ12mm钢丝绳自重3600kg），由于孔深的变化绞车负荷变化很大，因此安全销不易设计，更不可靠。
SK钻具所设计的打捞器，避免了使用脱矛套筒和安全销所存在的问题，而采用自动脱钩的方法。
该打捞器在牙嵌套1上设七对牙嵌槽，牙嵌套每向上提拉一次，锁片2（固定在脱杆6上）在扭转弹簧3的作用下便跳一个槽，如果提拉次数达到预先的设定值，锁销便自动脱槽，于是托杆6在弹簧3的作用下冲向内管总成的矛头，使五块矛头同时收回，此时打捞器便与内管总成分离，完成脱矛作业。
使用该打捞器必须注意，在打捞器下放的沿途，钻杆内表面不允许有凸台，因为打捞杯5每受到一次轴向碰撞，锁销2将跳一个槽，如果沿途被碰撞次数超过原设定值，打捞器将释放内管总成，失去打捞功能。
由于德方提供的绳索取心钻杆质量出现问题，SK钻具系统在科钻一井的施工中未能得到正常使用，在对钻具的解剖和测绘过程中感到，该钻具对小口径绳索取心钻具在结构设计、材料选择和多功能配套上确有一定的参考价值，特别是对于深孔绳索取心钻具的设计，更有其独到之处。