绳索取芯钻进技术应用及工艺分析
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。
煤层气井施工中绳索取心技术的应用分析
煤层气井施工中绳索取心技术的应用分析作为煤层气勘探开发过程中最重要的环节之一，取心作业对于正确评估煤层气的可采性具有重要的作用。
通常取心工具难以满足煤层气取心作业中高要求、高技术难度的特点，而绳索取心工具具有钻井效率高、结构简单、钻头寿命长等特点，因此在煤层气取心作业中得到广泛应用。
本文主要介绍了绳索取心技术原理、相关工艺技术和应用注意事项，以期对煤层气井施工中绳索取心技术的具体应用提供参考。
标签：煤层气井施工绳索取心技术应用煤层气是一种在煤的形成过程中，经过厌氧菌分解煤资源而产生的吸附在煤层之中的自储式天然气体。
在煤层气开发勘探过程中，要综合考虑煤层的渗透率、地应力、埋深、厚度、含气量、含气饱和度等参数才能成功，而要想获得这些参数数据就必须进行取出煤心作业。
要保证取心作业具有较短的提钻时间、较高的岩心收获率和较完整的煤心原始状态才能有效提高这些参数的准确性。
绳索取心技术不仅能满足以上要求，还具有劳动强度低、取心时间短的优良特点，因此被大量应用于煤层气开发勘探中。
因此加强对绳索取心技术的应用研究，对于提高煤层气井施工中取心技术的应用能力和应用范围具有重要意义。
1繩索取心工具及设计原理、特点1.1绳索取心工具绳索取心工具主要由外筒总成、内筒总成、绳索提升系统和内筒打捞器共同组成。
其中外筒总成又包括外筒、取心钻头、内筒定位接头、差动接头、内筒扶正环、上下螺旋稳定器等部件共同组成，内筒总成是由割心卡心结构、卡簧座、悬挂结构、单动结构、半合式岩心管等组成，绳索提升系统主要由钢丝绳、打捞器、电动绞车等组成[1]。
1.2绳索取心工具工作原理在煤层气井绳索取心过程中，取心钻进开始前下从井口钻杆内投入到内筒总成，工具到位后即开始取心钻进。
当取心完成后，上提割心后不需要将钻具提起，而是用带绳索的打捞器将取心内筒从钻杆中提出到地面，然后打开特制半合式岩心管，则可看到取心成功后的煤心。
1.3绳索取心工具设计特点不需要专用的钻杆，同时取心直径高达70mm，大大减少了取心作业成本且利于推广和操作；采用了具有应力释放面的钻头结构和阶梯超前式切削性斜水眼的结构，更有利于煤层进心、树心；采用了悬挂式连接结构和低摩阻半合式岩心容纳管，可方便快速出心，减少入筒阻力；采用割卡心结构大大有利于煤心进入半合式岩心管，割心时拦簧闭合可完全封闭住岩心内筒底部，保证入筒的破碎煤心不发生脱落[2]。
矿山地质钻探绳索取芯钻探技术浅析
管理及其他M anagement and other 矿山地质钻探绳索取芯钻探技术浅析张 峰摘要：在技术越来越完善的大形势下，绳心钻井技术的研究从一定意义上促进了钻井技术的稳步发展。
本文阐述的取芯钻井技术与传统钻井工艺相比，具有更大应用意义与优势，在钻井工艺中得到广泛运用。
根据多面性很强的地质结构，这项研究不仅能够提升降失水剂的质量和性能，还突破了传统式常规钻井的瓶颈问题。
根据对绳芯钻探技术开展实地考察，全方位融合有关技术及要求，为绳索取芯钻探技术在地质勘查行业的应用打下坚实的基础。
关键词：地质钻探；绳索取芯钻探；钻进工艺目前，随着经济的兴盛和科学技术的高速发展，矿产资源的供需差距增加，我国相关人员已经积极推进新式矿产地质勘查技术，想要尽快解决资源量不足的现况。
以某城市采矿工程为例，绳索取芯技术是地质勘查环节中很重要的技术方式，但在地质结构繁杂的地层勘探中，经常出现的状况多见涌水、漏水及其水敏地层和矿带坍塌等负面情况。
本文主要从绳芯技术工作原理、设备选择及各类机械设备配备等方面进行，综合分析该技术的相关内容，促进绳芯发掘平稳可持续发展观。
1 绳索取芯技术概述1.1 绳索取芯技术的工作原理有关绳芯技术工作原理，具体内容如下。
芯和芯管各自归属于表层和里层芯，根据上端绳芯钻具的转动形式，在一定程度上转动里层管。
当泵压升高到一定程度时，释放出来滚轮慢慢向上移动，支系连接头上外管被绳钻牵引带正常地钻进，下外管不做转动动作，即具有钻进的功效。
1.2 绳索取芯技术的设备选择工程机械设备在一定条件下也为绳芯技术提供帮助。
在钻机设备、机器的型号选择过程中，应当按照钻探水平、钻探成本及地质构造标准等相关信息进行全方位精确测量。
并且也应关心钻头倾斜面的挑选，考虑到少钻或者不钻岩心的办法。
该技术存有的核心价值即高钻进速率、钻头使用寿命长、职工劳动效率较低，具有较强的绳芯钻进技术安全系数、高效化等。
钻机设备和机器在型号选择过程中应为孔壁可靠性、清洁液合理化提供有力地确保。
绳索取心工艺在小口径钻探中的应用
承认普通钻进工艺的频繁起下钻， 不但劳动强度大， ２ 生产施工 中取得 的经验
达不到并且材料耗损 大 ， 经济效益低 ） 的事实 ； 随着 习 ， 现谈谈我们在小 口径钻探施工 中使用绳索 取心 绳索取心技术不断改进 ， 其相对于常规钻进工艺 的 钻进工艺的一些看法 优越性愈加凸显出来 ： （ １ ） 钻进效率高（ 由于不提钻采 ２ ． １ 孔身结构设计 取岩心 ， 使钻进辅助时间减少 ； 虽然绳索取心钻头的 小 口径钻探施工无论是采用普钻还是绳钻工艺 壁厚 比普通取心钻头厚 ， 钻进 时的机械钻速略低于 其孔身结构设计都是一样的 ， 第 四纪覆盖层采用硬 普通钻头 ， 但由于减少 了辅助 时间 ， 增大了纯钻进时 质合金 钻头 （ 现在 已经有专 门用于施工卵砾石地层 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 ） 钻头寿命长（ 由于钻杆与 的金 刚石钻头 ） 跟管钻进 ， 一般根据覆 盖层厚度 、 预 计下人 技术套管 的层数来确定开孔 口径 ， 使其保持
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层裂隙中起到好的堵漏的效果 。
２ ． ３ 绳 索取 心钻 进 规程 确定
数， 并注意倒杆时不提动钻具 ； 一 般转 速较 高 ， 回次
进尺也相应较高。 绳 索取心钻具系列 中 ， 钻杆 、 岩心管 、 扩 孔 器 和 ２ ． ４ ． ３ 内管打捞 困难 钻 头 的 直 径差 异 小 ， 基 本 形 成满 眼 钻 进 ， 合 理 的钻 径 岩心堵塞时 ， 必 须 打 捞 内管 取 出 岩心 ， 但 经 常 遇 组合 ， 严格 的钻具与孔径级配（ 在煤系易缩径地层使 到打捞时提拉 困难或提拉不动 的情况 ， 多数 是 由于
水敏性复杂地层深孔绳索取心钻进工艺研究与应用
2024年2月地质装备水敏性复杂地层深孔绳索取心钻进工艺研究与应用李振风(湖南省矿产资源调查所,湖南郴州 423000)摘 要:宝山矿区地质构造较复杂,存在多个断裂破碎带,地层软硬互层交替,炭质页岩厚度大,遇水膨胀,钻孔缩径严重,钻进过程中易发生粘附卡钻㊁坍塌及埋钻等事故,属于典型的水敏性地层㊂针对该类地层在钻进过程中出现的这些问题,通过优化钻孔结构㊁合理钻具级配,采用金刚石绳索取心钻进工艺和低固相钻井液护壁技术,适当控制回次进尺长度和回次进尺时间等措施,保证了钻孔孔壁的稳定性及工程安全,有效地解决了水敏性地层钻进中出现的问题,加快了施工进度,取得了较好的钻进效果,使项目得以顺利完成㊂本次钻探施工完成了钻探进尺9500余米,达到了地质找矿目的,取得了较好的经济和社会效益㊂此外,希望适用于该矿区的钻进工艺方法对其他相似水敏性复杂地层的钻探施工具有一定的参考意义㊂关键词:水敏性地层;低固相冲洗液;粘附卡钻;钻进工艺;钻具组合中图分类号:P 634.4 文献标识码:B 文章编号:1009282X (2024)01004306R e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f d e e p h o l e w i r e l i n e c o r e d r i l l i n g t e c h n o l o g yi n w a t e r -s e n s i t i v e c o m pl e x f o r m a t i o n s L I Z h e n f e n gH u n a n P r o v i n c i a l I n s t i t u t e o f M i n e r a l R e s o u r c e s I n v e s t i ga t i o n C h e n z h o u 423000 H u n a n C h i n a Ab s t r ac t T h e g e o l o g i c a l s t r u c t u r e i n B a o s h a n m i n i n g a r e a i s r e l a t i v e l y c o m p l e x w i t h m u l t i p l e f r a c t u r ed z o ne s a n d a l t e r n a t i n gl a y e r s o f s o f t a n d h a r d s t r a t a T h e t h i c k n e s s o f t h e c a r b o n a c e o u s s h a l e i s l a r g e a n d i t e x p a n d s w h e n e n c o u n t e r i n g wa t e r c a u -s i n g s e r i o u sb o r e h o l e s h r i n k a g e D u r i n g d r i l l i n g ac c ide n t s s u c h a s s t i c k i n g c o l l a p s i n g a n d b u r y i n g a r e p r o n e t o o c c u r m a k i n gi t a t y p i c a l w a t e r s e n s i t i v e f o r m a t i o n I n v i e w o f t h e s e p r o b l e m s t h a t o c c u r r e d d u r i n g t h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s i n t h i s t y pe of f o r m a t i o n m e a s u r e s s u c h a s o p t i m i z i ng th e d ri l l i n g s t r u c t u r e r e a s o n a b l e d r i l l i n g t o o l g r a d i n g u s i n g di a m o n d w i r e l i n e c o r e d r i l l i n g t e c h n o l o g y a n d l o w s o l i d -p h a s e d r i l l i n g f l u i d w a l l p r o t e c t i o n t e c h n o l o g y a p p r o p r i a t e l y c o n t r o l l i n g t h e l e n g t h a n d t i m e o f t h e s f o o t a g e p e r r o u n d t r i p e t c w e r e t a k e n t o e n s u r e t h e s t a b i l i t y a n d e n g i n e e r i n g s a f e t y o f t h e d r i l l i n g ho l e w a l l t h e p r o b -l e m s i n t h e d r i l l i n g o f w a t e r -s e n s i t i v e f o r m a t i o n s a r e e f f e c t i v e l y s o l v e d t h e c o n s t r u c t i o n p r o gr e s s i s a c c e l e r a t e d a n d t h e g o o d d r i l l i n g e f f e c t i s o b t a i n e d s o t h a t t h e p r o j e c t c a n b e s u c c e s s f u l l y c o m p l e t e d M o r e t h a n 9 500m o f d r i l l i n g w a s c o m pl e t e d i n t h i s d r i l l i n g p r o j e c t a n d t h e p u r p o s e o f g e o l o g i c a l p r o s p e c t i n g w a s a c h i e v e d w i t h g o o d e c o n o m i c a n d s o c i a l b e n e f i t s I n a d d i t i o n i t i s h o p e d t h a t t h e d r i l l i n g m e t h o d a p p l i c a b l e t o t h i s m i n i n g a r e a w i l l h a v e c e r t a i n r e f e r e n c e s i g n i f i c a n c e f o r t h e d r i l l i n g i n o t h e r s i m i l a r c o m pl e x w a t e r -s e n s i t i v e f o r m a t i o n s K e yw o r d s w a t e r -s e n s i t i v e f o r m a t i o n l o w s o l i d -p h a s e f l u s h i n g f l u i d s t i c k i n g o f t o o l d r i l l i n g t e c h n o l o g y b o t t o m h o l e a s s e m -b l yB H A 收稿日期:20231120基金项目:金属危机矿山接替资源勘查立项(编号:200643043);中国地质调查局地质调查项目(编号:1212011085372) 作者简介:李振风(1986-),男,工程师,从事地质勘探行业钻探施工技术与管理工作,E -m a i l :578724928@q q.c o m ㊂0 引言水敏性地层即溶胀分散地层或水化剥落地层,遇水极易膨胀缩径,造成冲洗液增稠,钻头泥包,继而引起孔壁表面剥落,崩解或垮塌超径㊂本次钻探勘查施工的宝山矿区地质构造较复杂㊂该矿区钻遇地层有两个特点:一是第四纪表土层较厚,并且较松散,有的孔位堆积和回填物较厚,坍塌㊁掉块严重;二是炭质页岩厚度大,遇水膨胀,钻孔缩径严重㊂该矿34李振风:水敏性复杂地层深孔绳索取心钻进工艺研究与应用第25卷第1期区存在多个断裂破碎带,地层软硬交替互层,钻进过程中易发生坍塌㊁埋钻等事故,属于典型的水敏性地层㊂因此,在钻孔施工过程中,孔壁的稳定性和冲洗液的性能指标是影响钻孔施工效率和钻孔质量的重要因素,也是本次钻探施工研究的重点与难点[1-5]㊂1工程概况1.1项目概况湖南省桂阳县宝山铅锌银矿边深部地质勘查工作于2020年9月起,至2021年9月止㊂该项目在实施过程中,基本按照 湖南省桂阳县宝山铅锌银矿边深部地质勘查实施方案 执行,但在实施过程中根据见矿效果及时调整了部分方案㊂主要实物工作量完成情况本次勘查工作主要由湖南省矿产资源调查所完成,宝山矿负责施工坑道和测量工作㊂2020~ 2021年完成的主要工作量有:竣工钻孔22个,共计9560m,主要为坑内钻探,少量地表钻探㊂1.2区域地质概况宝山矿田位于坪宝复式向斜的北端,区内地层比较发育,构造复杂,燕山期小岩体多,矿产资源丰富,地球物理㊁地球化学场特征显著,具长期地质发展历史㊂区域内岩石可钻性级别为4~7级,中等研磨性,岩石破碎㊁水敏性强㊂区内以坚硬至半坚硬的白云岩㊁白云质灰岩及炭质灰岩综合体为主,其次为半坚硬的泥质灰岩及中层状灰岩综合体,岩体完整性及稳固性较好,破碎带稳固性较差㊂灰岩㊁白云岩等碳酸盐岩岩溶化较弱,围岩蚀变以矽卡岩化为主,蚀变围岩硬度加大,但风化后强度显著降低㊂矿山内风化层较厚,一般达30~40m,最厚可达50~ 60m,风化岩石稳固性差㊂2项目施工情况2.1钻孔工程质量要求钻孔设计要求必须严格遵守‘地质岩心钻探规程“(D Z/T0227 2010),开孔采用146m m口径,终孔口径为75m m;钻孔终孔原则为钻穿矿体底板5.00~8.00m㊂钻孔终孔后用水泥全孔严实封孔,孔口标注标记㊂2.2主要施工难点分析据以往地质资料分析,该孔上部为泥质灰岩㊁炭质页岩地层,成岩性较差;下部为白云岩㊁石灰岩且软硬互层,岩性较致密,钻头适应性差,钻进效率低,且局部有溶洞,断层发育,易引起孔内钻井液漏失[6-7]㊂由于岩心采取率要求高,需采用绳索取心钻进工艺;但由于地层因素,岩心破碎㊁取心难度大,易发生钻头泥包㊁粘附卡钻及埋钻事故㊂施工地层炭质页岩水敏性强,钻进过程中井壁易失水缩径㊁坍塌,对冲洗液的抑制性和失水性等性能指标要求高[8]㊂该项目钻探工作量大㊁施工难度高㊁工期紧,对项目部的施工组织能力与技术保障要求也是不小的挑战㊂3钻孔施工工艺研究现以该项目施工的代表性钻孔K Z17402为例,进行钻孔施工工艺的具体阐述㊂3.1施工设备投入情况根据地质设计及技术要求等情况,设备选型㊁配套上把握 先进㊁适用㊁合理 的原则㊂考虑到该项目的任务为300~1200m以浅的钻孔,有斜孔也有水文孔,为确保按时完成任务,项目拟投入岩心钻机4台套(其中1台套为备用钻机),主要钻探设备情况见表1:表1主要钻探设备T a b l e1M a i n d r i l l i n g e q u i p m e n t设备名称型号规格数量额定功率/k W生产能力/m 立轴钻机X Y-6B1台套552000立轴钻机X Y-4T3台套301000柴油发电机组Y C D6Q23H82101台套120柴油发电机组Y C4D140-D313台套90钻塔S G X181副钻塔S G X133副泥浆泵B W-3201台25泥浆泵B W-2503台15绞车S J20004台5.52000 3.2钻孔结构及钻进施工情况分析该孔根据宝山矿区内岩石性质(岩石研磨性在弱~中硬之间),依据矿山地质设计的钻孔深度和终孔孔径,并结合自身设备能力与钻进工艺方法等综合考虑来设计钻孔结构㊂开孔采用直径150m m合金钻头或电镀金刚石钻头开孔,钻穿基岩一定深度后下直径146m m套管作井口管并用橡胶皮封堵好井口;换绳索P Q122m m绳索取心钻进300.00m,采心提钻,并下入直径114m m套管后换H Q96m m绳索取心钻进900.00m,下入直径89m m套管换N Q76m m绳索取心钻进至终孔㊂442024年2月地质装备钻孔一开钻进0.00~36.00m ㊂直径150m m 普通金刚石取心钻进,穿过4.50m 表层黏土后钻见灰岩,钻至36.00m 时,由于表土与岩层界面钻井液漏失严重,钻进困难,下入直径146m m 套管,用水泥固定井口,封闭井口,防止掉块㊁溢流㊂钻孔二开钻进36.00~235.00m ㊂采用P Q122m m 绳索取心继续钻进,钻至235.00m 时,由于灰岩裂隙发育,孔内漏水严重,下入直径114m m 套管㊂钻孔三开钻进235.00~850.00m ㊂下入直径114m m 套管后,采用H Q 96m m 绳索取心继续钻进㊂由于施工区域灰岩㊁炭质页岩遇水膨胀发育,该孔在300.00m ㊁600.00m ㊁700.00m ㊁900.00m 附近均出现不同程度的卡钻㊁井壁掉块㊁憋车㊁钻井冲洗液漏失等情况㊂钻至850.36m 后,孔内情况复杂,卡钻严重,钻机严重憋车,出现停车现象㊂考虑到孔内复杂情况,经研究下入直径89m m 套管㊂钻孔四开钻进850.00~1165.00m ㊂下入直径89m m 套管,最后采用N Q 76m m 绳索取心钻进至井深1165.00m 终孔㊂钻孔结构见图1㊂图1 钻孔结构示意图F i g .1 S c h e m a t i c d i a g r a m o f d r i l l i n g ho l e s t r u c t u r e 3.3 钻具组合及钻头选用情况分析考虑到宝山矿区全孔段地层复杂,水敏性岩层发育,为保证钻孔在钻进过程中安全与稳定,顺利完成钻孔的施工,该孔采用绳索取心钻进工艺㊂选用薄壁孕镶绳索取心钻头及对应扩孔器㊂鉴于岩层情况,选择胎体硬度H R C 30~35,金刚石浓度25%,金刚石粒度46~60目,也可根据地层情况调整胎体硬度及选择金刚石目数㊂如存在地层情况复杂,取心难度大等情况,可采用Q 3系列底喷钻头,使用半合管钻进㊂3.4 钻进技术参数分析钻进技术参数的选择是保证钻孔质量的关键,为确保钻孔6项质量指标,根据以下原则进行钻进参数选择:正常钻进时,应在机械能力㊁钻具管材强度允许的前提下,尽可能提高转速;在孔深㊁钻孔弯曲㊁超径的情况下或钻进强研磨性㊁破碎岩层时,钻压应适当降低;钻进过程中随着硬质合金㊁金刚石的磨钝,适当增大钻压;转速较高㊁岩石研磨性较强㊁岩石颗粒较粗时,选用较大泵量,反之则泵量应减小[9-12]㊂本次钻探施工采用的钻进技术参数如表2所示,并根据实际施工条件作出相应调整㊂表2 钻进技术参数选择T a b l e 2 D r i l l i n g pa r a m e t e r s e l e c t i o n 井段/m 井径/m m钻压/k N转速/(r ㊃m i n -1)泵量/(L ㊃m i n-1)0.00~36.0015012~1630~150150~25036.00~235.0012216~18230~48080~100235.00~850.009617~20350~50090~130850.00~1165.007610~18260~48080~1403.5 冲洗液现场配制与选择应用根据现场地质条件㊁钻进方法㊁钻孔深度和工程技术要求,正确选择使用润滑性能和排粉效果好的冲洗液㊂该孔现场配置钻井冲洗液的主要材料为:膨润土㊁纤维素㊁植物胶㊁P A N ㊁P A M ㊁C M C ㊁纯碱㊁腐殖酸钾㊁润滑剂等㊂配浆步骤如下:先加水,将土粉重量5%~8%的纯碱加到搅拌机内,再加膨润土粉搅拌均匀,静置24h 钠化后加入处理剂㊂用检测仪器测定新浆性能,合格后方可使用㊂若需加入几种处理剂,应按照先加分子量小的无机化学材料,再加有机高分子化学材料㊂3.5.1 冲洗液的选择钻进完整㊁孔壁稳定的地层,采用清水加聚合物的无固相冲洗液㊂钻进较完整㊁有轻度坍塌的地层,采用低固相有胶结性的优质泥浆㊂钻进未胶结或胶结很差的松散覆盖层时,在穿过覆盖层后下入套管护壁㊂钻进破碎㊁裂隙发育㊁掉块㊁坍塌或有不同程度的漏失地层,采用不同的优质泥浆做冲洗液;轻微漏失时可用增粘泥浆或堵漏泥浆,严重漏失时先进行54李振风:水敏性复杂地层深孔绳索取心钻进工艺研究与应用第25卷 第1期堵漏,然后再进行钻进㊂3.5.2 冲洗液的应用表土覆盖层为第四纪层,钻探施工冲洗液首先为泥浆,钻入完整基岩,下好套管后,再换低固相泥浆㊂遇到岩石破碎㊁孔壁坍塌时使用植物胶 腐植酸钾低固相的冲洗液,随孔深增加添加适量润滑剂或乳化剂;在中深孔施工中,为减轻钻进过程中的摩擦阻力及提高冲洗液携带岩粉能力,采用H P A N -H P A M 不分散低固相冲洗液㊂如遇到破碎带㊁小裂隙,采取灌注水泥浆封堵护壁;遇到井壁坍塌㊁缩径时,使用防塌剂或超重泥浆作冲洗液,控制井壁失水量来保护井壁;遇到大的断层或溶洞时,只有通过下套管来把它彻底隔离,然后换径继续向下施工㊂4 钻遇问题及解决措施矿区岩层水敏性发育,岩石破碎,取心难度大,易发生钻头泥包㊁粘附卡钻及埋钻事故,严重影响了钻探施工的进度,给安全高效绿色施工带来极大的挑战㊂通过对矿区地层情况分析和对岩性的初步识别判断,并结合钻孔施工所遇的具体问题,采取如下解决措施:(1)调整泥浆性能㊂矿区覆盖层较厚,一开钻进时采用单管取心工艺,起下钻时间多,辅助时间长㊂且由于岩性松软,黏土质成分较多,泥浆造浆严重,滤失量大,孔内缩径严重,致使钻井效率低,反复扩孔,施工效果不佳㊂针对此种问题,在扩孔时对泥浆性能进行了调整,提高泥浆p H ,循环净化除砂,全井彻底循环更换,降低滤失量及含砂量,提高了钻进效率㊂(2)优化钻孔结构㊂针对钻孔憋泵㊁取心困难等问题,采取优化钻孔结构的措施,增大开孔口径,增加套管程序,同时实际施工中采用超前裸眼钻进优化钻孔结构,为下部孔段留足安全储备口径㊂在复杂地层钻进时可适当增加钻头外径,如采用N Q+1或N Q +2的方式,增大外环状间隙,降低缩径和卡钻风险,也降低了循环压耗㊁憋泵等问题㊂在取心困难的岩层中钻进时应降低转速㊁压力和泵量,应适当控制回次进尺长度和回次进尺时间㊂(3)针对粘附卡钻的现象采取措施㊂加强泥浆的封堵防塌能力,控制滤失量,钻孔上部采用粗分散泥浆护壁,中下部采用低固相冲洗液护壁,确保在孔壁形成薄而韧的优质泥皮㊂严格控制起下钻速度,减轻抽吸作用所造成的孔壁失稳㊂(4)面对矿区钻探施工工作量大㊁难度高㊁工期短等施工挑战,制定完善切实可行的施工保障方案㊂以技术管理为支撑,严格落实安全㊁质量㊁进度㊁环保等各项要求,为项目的安全高效实施奠定坚实的基础㊂5 绿色施工及创新应用针对该项目施工地层及矿区环境特点,从人员㊁机械设备㊁材料㊁方法㊁环保㊁监测6个方面,建立完整的环境保护保障管理体系㊂在该项目实施过程中,加强绿色施工建设,充分分析评估该项目对生态环境可能造成的影响,在钻探施工过程中制定并做好详细的环境保护措施㊂(1)减少对植被㊁土地㊁地下水资源的破坏㊂在满足施工要求的前提下,减少场地占用,保护好不影响施工的树木,影响施工的树木做移栽处理㊂(2)减少施工对环境的污染㊂对钻探施工现场泥浆冲洗液循环系统沟槽做好防渗处理,设置废浆池,废浆静置沉淀后,取回上层浆水重复利用,减少废浆排放,不能利用的废浆委托第三方清运处理,现场做好各滴漏油液收集,减少对环境的污染㊂(3)采用绿色㊁无害㊁环保型低固相冲洗液㊂减少施工中泥浆冲洗液对矿区以及周边环境的影响,钻探施工中所用冲洗液尽量采用低固相冲洗液,遇复杂地层必须使用泥浆时,才可使用泥浆作为冲洗液进行钻进施工,尽量选择不改变土壤性质㊁不伤害植被㊁不破坏水质的泥浆材料㊂6 施工效果与经济分析针对该矿区地层水敏性发育,钻进过程中井壁易失水缩径㊁坍塌,易发生钻头泥包㊁粘附卡钻及埋钻事故等复杂地层钻进难点[13-16],通过优化钻孔结构㊁合理钻具级配,采用金刚石绳索取心钻进工艺和低固相钻井液护壁技术,适当控制回次进尺长度和回次进尺时间,保证了钻孔孔壁的稳定性及工程安全,加快了施工进度,取得了较好的钻进效果㊂在本次坪宝地区宝山矿区钻探施工过程中,由于工艺合理,措施得当,通过科学部署,精细施工,每台钻机台月效率达到450m ,纯钻时间利用率达到80%以上,具体施工进度分析如图2所示㊂经现场验收,钻孔各项质量技术指标均满足地质设计要求,达到了本次地质找矿的目的,并赢得了业主方的好评,取得了较好的经济和社会效益㊂642024年2月地质装备图2 施工进度分析F i g .2 C o n s t r u c t i o n p r o g r e s s a n a l ys i s 7 结语通过本次坪宝地区宝山矿区水敏性复杂地层的钻探施工,积累了以下几点经验体会:(1)在项目施工进场前,应通过现场踏勘㊁查阅矿区以往地质资料等方式了解矿区工程地质㊁水文地质㊁环境地质等资料,全面准确地掌握矿区地质概况与岩层属性等基本情况,从而为现场施工方案的编制与实施提供指导性意见㊂对施工中可能遇到的问题,应采取针对性措施,以利于项目的实施㊂(2)针对项目施工过程中遇到的粘附卡钻㊁埋钻等技术难题,通过加强管理㊁优化钻进工艺等措施进行技术攻关,取得了良好的施工效果㊂同时,在地层条件允许的情况下,通过钻孔结构优化设计和选择合理的钻探设备及施工工艺可有效提高钻探施工效率㊁降低施工劳动强度和节约施工成本,也有利于项目的组织管理㊂(3)该孔钻探施工钻井冲洗液采用不分散低固相泥浆,对钻进中破碎㊁分散㊁水敏性地层具有较强的封堵㊁抑制孔壁坍塌掉块作用,能够满足现场施工的要求㊂该泥浆冲洗液携砂能力强㊁流动性好㊁配制简单㊁维护方便,能有效地保证了钻孔取心质量和施工进度㊂(4)应加强组织管理,钻孔事故主要在于预防,预防主要靠人㊁靠责任心,有了责任心就能减少一些由于责任心不强而造成的孔内事故㊂遇到井内情况不明时,不要忙于进尺,要先把钻具提上来,分析情况,做好预防再进尺㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1] 王达,何远信.地质钻探手册[M 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井下绳索取芯的钻进工艺优化与实践
THANK YOU
钻进。
该工艺适用于各种地层条件，尤 其在软土层、砂层等复杂地层中 表现出较高的钻进效率和较低的
成本。
绳索取芯钻进工艺能够显著提高 钻进效率，减少钻孔事故，降低
钻进成本，提高岩芯采取率。
绳索取芯钻头的工作原理
绳索取芯钻头采用硬质合金刀 片切削岩石，通过旋转切削实 现钻进。
钻头内装有岩芯收集装置，将 切削下的岩芯收集到钻头内部 的收集筒中。
通过添加处理剂，调整钻进液的密度、粘度、切力和失水量等性能参数，以满足 钻进工艺的要求。
04
井下绳索取芯钻进工 艺实践
现场试验准备与实施
01
02
03
试验场地选择
选择具有代表性的井下环 境，确保试验条件与实际 应用场景相符。
试验设备准备
准备绳索取芯钻具、钻头 、钻杆等设备，确保设备 性能良好且符合标准。
试验过程实施
按照预设的钻进工艺参数 进行试验，记录相关数据 和过程。
试验结果分析
数据整理
01
对试验过程中收集的数据进行整理，包括钻进效率、钻头磨损
、岩芯获取质量等方面的数据。
结果对比
02
将试验结果与常规钻进工艺进行对比，分析绳索取芯钻进工艺
的优势和不足。
工艺优化建议
03
根据试验结果分析，提出针对绳索取芯钻进工艺的优化建议，
研究不足与展望
局限性分析
虽然取得了一定的成果，但研究仍存在一定的局限性，如实 验条件与实际矿区环境存在差异、优化措施的普适性有待进 一步验证等。
未来研究方向
未来研究可针对绳索取芯钻进工艺的智能化、自动化和高效 化进行深入探讨，以提高钻进的精准度和安全性。同时，加 强与其他先进钻进工艺的集成与融合，以适应复杂多变的井 下环境。
绳索取芯技术在深孔钻探施工中的应用
绳索取芯技术在深孔钻探施工中的应用摘要：绳索取芯技术在深孔钻探施工中的使用可以有效避免施工过程中意外事故的出现概率，有效提升了工程进行的安全性。
绳索取芯技术的系统性较强，在实际使用的过程之中对于其设备的使用正确性有较高的要求，下文介绍了绳索取芯技术的使用优势和设备，并对当前绳索取芯技术在深孔钻探施工中的应用进行了论述。
关键词：绳索取芯技术；深孔钻探施工；应用情况一、绳索取芯技术概述绳索取芯技术在深孔钻探施工中的使用可以有效避免施工过程中意外事故的出现概率，有效提升了工程进行的安全性。
绳索取芯技术的系统性较强，在实际使用的过程之中对于其设备的使用正确性有较高的要求，下文对于绳索取芯技术进行了介绍。
1、技术的应用背景绳索取芯技术在金银矿以及多金属矿产开采行业之中应用较多，当前随着我国金属矿产用量的逐渐增加，钻探深度逐渐增加，矿层越深其结构的稳定性越差，在实际钻探过程之中可能会出现安全事故。
因此，在当前的矿产开采工作之中对于绳索取芯技术的需求逐渐提升。
同时，由于传统的钻掘技术无法达到当前的钻探深度，因此，我国的矿产开采企业开始更多的使用绳索取芯技术，该技术可以实现对地层的结构情况和成分的钻探和检测，对于深孔钻探施工的安全高效进行有很大的意义。
2、施工设备的选择绳索取芯技术的高质量应用和钻探设备有很大关系，在进行钻探设备的选择过程之中，技术人员需要对钻探地点的地质情况有初步的了解，根据其地质成分和设备使用成本来进行钻探设备的合理选择。
其次，为了保证钻探工作的进行效率，针对钻探机具进行合理的级配可以减少钻探工作的进行次数。
比如通过选择合适的机具可以在进行岩芯的检测过程中不需要取出全部的钻杆，减少了重复进行下钻工作的数量，提升了钻探工作的进行效率。
一般在选择合适的机具时，需要遵照三高一低的需求进行选择，即机具的转速高、钻头的强度高、工作进行效率高以及工作人员的劳动强度低。
在钻探工作的进行过程之中，钻探工作人员需要尽可能减少钻杆和岩壁的间隙，保证钻探工作的高效进行。
绳索取芯工艺总结
第二工程处绳索取芯工艺总结一、安装程序1.首先地基平整、坚固，并在塔架基础下部加固水泥地基或用地梁方木或Φ20厚以上四方钢板作为地基，并还得在机器井口前后移动的地方加固地基，保证在施工中不会出现任何理由造成的人为地基安装事故（比如下沉、塔斜、不稳、不水平），这一点对于绳索取芯钻进的安装非常重要，无论深孔或浅孔非常重要，安装到位是保证整个施工中钻孔质量、事故的处理、效益高低、孔斜角度的一个重要体现，也是很重要的一个环节。
2.安装（1）首先机器和底盘必须水平，无论前后左右；（2）必须三点一线（立轴、井口、天轮）；3.开钻开钻首先保证钻速平稳，一般采用中速钻进296转/分，进入完整地层20米左右后，扩孔，下管，扩Φ119或Φ133，分别下入Φ127套管或Φ114套管，从小往大扩，必须带上导向，先下Φ127套管，后下Φ114套管，保证套管、孔壁和钻杆间隔配比合理性，保证施工钻进顺畅。
调整转速、钻压，孔斜也是很重要的一个环节，因为合理配比套管才能转速、钻压最大的合理性，保证提高钻效。
一般可采用Φ127正丝套管，里层Φ114可采用反扣套管。
4.正常钻进程序下入套管后就开始进入正常钻进程序。
（1）钻具的组合、钻速、钻压、钻头的选择1）首先取芯内外观间隔配比合理化，一般开孔基岩完整后应调整在3-7mm，能保证岩芯、卡芯、水通的合理化。
2）钻速，采用高转速（比如TK-4钻机转速一般在577转/分），也就是高转速的运行，能保证进尺速度和钻具的垂直度和稳定性、岩石的取芯完整性、效率。
3）钻压，一般是根据地层的情况，选择钻压，开始一般在500kg 左右，随孔增加而适当调整，跟转速、地层有密切的联系，所以要随时调整。
4）钻头的选择，岩石完整在中硬岩石的选择，表镶金刚石锯齿钻头比较合理，因为锯齿可以加快钻取岩石，提高效率，还能适应一般性地层，每150-200米可更换一个。
四、泵压、泵量的选择1.泵量开孔500前一般选择1档或2档。
绳索取芯钻进技术应用及工艺分析
绳索取芯钻进技术应用及工艺分析摘要：在岩土钻探工程中，为了保障施工效率和质量，避免施工安全问题的出现，采用科学有效的钻探技术是十分必要的。
绳索取芯技术是一种十分常见的钻探技术，该技术可以不提出钻头、钻具也能获取岩心的钻探技术，其不仅能够节省人工成本的投入，还能够提升钻探工作的效率和质量，受到了我国钻探技术人员的青睐。
本文主要就绳索取芯技术在岩土钻探施工中的应用进行了相应的分析和说明。
关键词：绳索取芯；岩土钻探；技术应用绳索取芯技术不需要大量的人力资源亦可完成，其效率、质量、安全性相对较高，且对设备的消耗较低，所以受到了钻探施工人员的青睐。
随着该技术的广泛应用，其也在不断的改进和创新。
该技术不需要提出钻头、钻具也可以获取岩芯，在钻杆内部填满岩芯，然后从钻杆内将岩芯搬运到地面。
在实际施工的过程中，受到钻探地质、土层环境等因素的影响，钻探效果会产生一定的差异，所以技术人员要根据实际施工环境进行技术的应用和设备的选取，不能盲目施工。
如果选用绳索取心技术，首先要做好钻杆的检测工作，避免钻杆断裂、脱扣等问题，这些问题不仅影响钻探工作的开展，还会造成钻孔、器材的损失，进而影响工程效率和经济效益。
为此，如果钻探环境复杂，一定要结合实际情况进行施工，确保绳索取芯技术的有效性。
1、绳索取芯技术的应用范围由于该技术的普遍应用，我国对该技术已经有了一定的研究，但与发达国家仍有差距。
随着技术的进步，绳索取芯技术的应用范围也在不断的扩大。
目前其主要应用于岩土地质勘察、水利工程等方面。
在钻探工程中使用该技术要从多方面进行考虑，其中包括地层条件、钻头质量、辅助设备、钻孔深度等等，也要考虑工程的资金和资源成本，不仅确保钻探工作的技术性，还要保障其经济性。
目前，在我国该技术的使用效率已经达到了每月每台设备钻进600m-1000m，平均1小时钻进7-10m，且钻杆使用寿命较长，普遍在2万米左右。
从实际应用情况来看，该技术可以应用在各种环境之中，即使是6-9级的硬岩层，应用该技术也能够确保钻探的效率和质量。
论采矿绳索取芯钻进工艺技术
论采矿绳索取芯钻进工艺技术摘要：坑道钻探是指为了地质、工程、安全、采矿等目的而在矿山坑道中进行的一种特殊钻探技术。
该钻进技术，在钻进的同时有探测的内容，并因钻孔口径较小，区别于矿井下使用反井钻机等施工溜煤眼、通风孔等大口径工程孔的施工。
对采矿绳索取心钻进工艺进行简要的分析。
关键词：采矿；绳索；取心；钻进；工艺中图分类号：td43文献标识码： a 文章编号：1前言绳索取芯钻进是一种先进的岩芯钻探工艺。
它采用大直径的钻杆，在钻具里面套装一根取芯管，在钻进过程中，岩芯缓慢地装在取芯管内。
当回次进尺终了，岩芯装满取芯管时，采用带绳索的打捞器，从钻杆中把取芯管提出，提取岩芯后，又从钻杆中把取芯管放到孔底，继续钻进。
绳索取芯与普通钻进取芯相比，具有可控制钻孔偏斜度、提高钻进效率、降低工程成本、提高岩芯采取率、减少孔内事故等优点；尤其在钻穿复杂地层方面，有着其它取芯技术无可比拟的优点，因而被广泛应用。
坑道钻探是指为了地质、工程、安全、采矿等目的而在矿山坑道中进行的一种特殊钻探技术。
该钻进技术,在钻进的同时有探测的内容,并因钻孔口径较小,区别于矿井下使用反井钻机等施工溜煤眼、通风孔等大口径工程孔的施工。
1 绳索取心的特点绳索取心钻进应用于矿井坑道钻探,在我国是最近几年的事,并初步获得了成效,显示了其优越性:减少升降次数,增加纯钻进时间,提高钻进效率。
纯钻进时间可提高45%左右。
由于钻杆与孔壁间隙均匀一致,因此易于排除岩粉,改善了孔内安全条件,有利于钻穿复杂地层。
由于绳索取心器采用单动装置,有利于保持岩(煤)心的原状,从而提高了岩(煤)心采取率。
钻杆与孔径级配合理,容易掌握钻孔垂直度,钻孔偏斜小。
采用绳索取心钻杆稳定组合钻具,可提高钻孔精度,防止钻孔偏斜。
2 绳索取心钻具的结构在坑道内施工倾角为0°~50°的水平孔、次水平孔或者仰角孔时,绳索取心器的内管总成和打捞器都必须用泵压送到位,因此内管总成和打捞器都设置了泵压送机构,该机构具有泵压送时本身液流通道自动关闭,钻进与打捞内管总成时,本身液流通道自动打开的性能。
地浸工艺钻孔施工中的绳索取芯技术分析
地浸工艺钻孔施工中的绳索取芯技术分析摘要：本文介绍了在地浸工艺钻孔施工过程中，应用绳索取芯技术的意义与实例，以期通过合理应用绳索取芯技术的方式，在保证取芯效率、质量满足工作要求的基础上，降低取芯成本、缩短取芯工期，为后续工作的顺利开展提供有效的支持，希望能够给读者带来启发。
关键词：地浸工艺；钻孔施工；绳索取芯技术引言：在当前矿井勘探工作开展的过程中，为切实了解矿层的实际情况，则需要相关工作人员采用钻探取芯的方法，获取符合测量标准的样本，以便为后续矿层的开采、管理等工作的开展提供有效的支持。
近年来，随着勘探技术的不断发展，地浸工艺钻孔取芯施工中的绳索取芯技术，因具备较为良好的使用效果，得到了广泛的应用。
一、地浸工艺钻孔施工中应用绳索取芯技术的意义在当前的地浸开采过程中，为切实了解层岩的具体特征，需要部分工艺在钻孔过程中，对目的层进行取芯操作，现阶段，较为常见的操作方法主要可以分成两种，一种是采用大直径钻杆或岩芯管进行取芯操作，另一种是先用岩芯钻机进行取芯操作，然后用多级扩孔工艺实现工艺孔的扩大。
对上述两种方案进行比较后可以了解到，尽管第一种工艺不需要多级扩孔，但由于取芯孔相对较小所以取芯的难度比较大，并且在取芯操作过程中，需要频繁提下大口径钻具，同时，在操作过程中受泥浆堵塞矿层难度较大的影响，这种操作方式的劳动强度相对较大。
第二种方案在实际使用过程中，由于需要进行多级钻孔操作，耗费的人力、物力以及时间相对较多，并且最后成井的质量控制难度相对较大。
面对上述情况，相关工作人员可以在地浸工艺的基础上，结合施工区域的实际情况，通过采用绳索取芯技术方式，在保证取芯技术符合相应技术标准的同时，降低工作对矿层的污染，缩短单孔成井所消耗的时间[1]。
二、地浸工艺钻孔施工中应用绳索取芯技术的实例为切实了解地浸工艺钻孔取芯施工中的绳索取芯技术的使用效果，本文主要以某矿区为例，介绍了在该矿区中相关工作人员利用现有的转盘式钻机与直径为127mm的绳索取芯相互配合，实现快速钻探取芯的方法。
绳索取芯钻进工艺在煤田钻探中的运用
绳索取芯钻进工艺在煤田钻探中的运用纵观当今社会，经济总量成为全球各国竞技的主要目标，在经济的带动下，科学技术不断推陈出新，取得了众多发展成果，并在各个领域中发挥着不可替代的作用。
其中，煤炭行业是三大产业的重要组成部分，对于国民经济的提升起着至关重要的作用，鉴此，完善煤田钻探工艺成为当前社会亟待解决的问题之一，而绳索取芯钻探工艺的日益成熟为煤田钻探行业提供了强有力的技术支撑。
标签：绳索取芯煤田钻探工艺运用目前，除了少数发达国家以第三產业为主以外，众多国家将第二产业作为主导行业，而煤炭产业第二产业中的龙头行业，关系到国计民生。
而煤炭开采的复杂性也向钻探技术提出了更高要求。
在此过程中，绳索取芯钻探工艺不断完善自身优势，优化基本设施，极大地提升了工作效率。
较之以往的钻探工艺，绳索取芯钻探技术有了无可比拟的优越性，在煤田钻探技术领域逐渐掌握着主动权。
1绳索取芯钻进工艺为煤田钻探提供高性能的设备及技术支持1.1绳索取芯钻进设备所谓绳索取芯，就是在钻具中加入芯管，在外管钻进的同时，也将管芯注入，待岩芯装满时就可用打捞器捞出取芯管，岩芯取出后，取芯管要再次放置管底，如此循环往复。
其中，绳索取芯的钻具选择有着明确要求：钻头采用特定型号、加工定制特殊的接头设备等。
如此才能配合好泥浆泵和绳索取芯钻具。
绳索取芯的钻具主要是由两大部分构成：双管配置、打捞器。
依据绳索取芯钻进工艺的工作原理，不难发现，双管包括外管和管芯，也就是通常所说的内管。
双管设备是由多个机构联合组成，其中，双管部分也是包含打捞机构的，主要用于捞取岩芯，除此之外，弹卡、悬挂、调节、缓冲等部分也是绳索取芯钻进工艺的基础设备，这些装置性能齐全，安全系数高，对于充实煤田钻探技术起着决定性的作用，有效提高了煤田钻探过程的安全系数。
1.2绳索取芯钻进工艺的技术手段煤炭资源是一个国家发展的重要自然资源，近年来，国家对煤田钻探事业的投入使得煤田钻探技术迎来中大发展机遇。
绳索取心技术在岩土钻探施工中的应用
绳索取心技术在岩土钻探施工中的应用摘要：绳索取心钻进发展非常迅速，在钻探工作中所占的比重越来越高，得到普遍推广。
钻进效率与取心质量逐年提高，已成为当今钻探生产中重要的取心钻进方式。
文章主要结合探讨绳索取心技术在岩土钻探施工中的具体应用。
关键词：绳索取心；岩土钻探；施工应用改革开放以来绳索取心钻进技术发展迅速，在钻探工作中所占的比重越来越高。
在世界上工业发达国家中，20 世纪 70年代初已成为一种在各种固体矿产勘探中得到了普遍应用的重要的取心钻进方式。
我国于 20 世纪下半叶初开始研制了绳索取心钻具，陆续研制成功了适合于各种条件钻进用的和不同规格的绳索取心钻具，并得到普遍推广。
钻进效率与取心质量逐年提高，已成为当今钻探生产中重要的取心钻进方式。
一、绳索取心钻具的技术要求（1）当内管总成下到外管总成预定位置时，能即时发出信号，使操作者能够及时得知内管总成已到位，可转入钻进程序。
在钻进过程中，内管不上窜、下滑，内外管间不产生相对转动并能保证有良好的水力学特性。
（2）钻进过程中岩心充满内管或发生岩心堵塞时，能及时向地表发出信号。
由于双管结构，必须保持内外管的同心度，以便使岩心顺利进入内管。
在提取岩心时，防止内管因受力过大而损坏。
（3）应保证打捞器顺利下入，并将内管总成抓提至地面。
万一打捞岩心失败，应有使打捞器与内管总成安全脱离的“脱卡机构”，防止二次事故发生。
如：拉断钢丝绳及其他事故等。
二、绳索取心工艺流程（一）钻进参数由于绳索取心具有取心和取心不提钻的特点，所以其应用范围非常广泛。
但是，在实际的钻探中，岩层的物理性质有一定的变化，所以，相关操作人员注意具体实践过程中的技能。
如果岩层的性质具有差异，那么钻探工艺也应随之发生变化。
所以，只有熟练掌握相关技术参数，才能得到更好的效果。
（二）钻压①在钻探过程中，Ф96mm 钻头钻进一般保持在 900kg~1400kg，直到该轮的最后 10cm，钻进压力基于正常钻压增加 100kg~200kg。
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。
绳索取芯钻探工艺在复杂地层中的应用
绳索取芯钻探工艺在复杂地层中的应用绳索取芯钻探工艺在复杂地层中的应用1 煤田勘探的钻探工程煤田勘探工程目前主要分布在我国的附件、云南、贵州、四川等地区。
主要的岩层有泥岩、粉砂岩、细粉岩和中粒砂岩。
云南、贵州、四川主要含煤地层是二叠系上统龙潭组，主要岩性以粉砂岩、细砂岩、泥质砂岩、粉质泥岩为主，而覆盖其上部的三叠系个旧、永宁镇组以灰岩为主。
在煤田勘探的钻探工程有以下几个特点：1）煤系中煤层多，一般钻孔都可见煤层十几层，煤层有块煤、粉煤两种。
粉煤取芯难度大，若操作不当往往造成采取率达不到要求致使钻孔质量降级。
2）钻孔漏失严重为主要特点。
特别是永宁镇组、个旧组中的石灰岩溶洞发育，溶洞最大达20米。
童子岩组的风化带和断层破碎带也是主要漏失区，属裂隙裂缝性，有时也出现小溶洞，并有地下水活动。
另外，由于绳钻工艺环空间隙小，泵压损失大，容易导致地层失去平衡以致诱发漏失。
2 绳索取芯工艺在复杂地层中的操作措施绳索取芯钻进是一种先进的岩芯钻探工艺。
自从引进了绳索取芯钻探工艺之后，经过几年的发展，在地质钻探，取得了一些经验，收到了很好的效果，获得了良好的经济效益和社会效益。
复杂地层钻探的问题主要包括：缩径、水、漏水等。
针对复杂地层目前主要有以下几种措施。
1）采用合金与金刚石混合钻进多级成孔方法。
钻孔结构要根据钻孔设计深度和岩层的复杂程度来确定，在某矿区设计深度500米左右的钻孔施工中，开孔口径91毫米，采用合金钻进20米，下入89毫米井口套管，然后换甲绳钻钻至孔深300米左右，当穿越复杂地层后再用60毫米绳钻钻至终孔。
2）使用加大外径钻头。
使用加大外径的钻头，就是为了增大钻具与孔壁的环状间隙，减小孔壁阻力及有效地排出岩粉。
为保证钻头外径加大后钻头底面积不增大，可以适当地增加水口数量。
实践证明，在使用加大钻头之后，泵压会明显降低并保持正常稳定工作。
3）选择优质低固相泥桨钻进，钻进复杂地层，使用优质低固相泥浆至关重要。
探讨绳索取芯技术在岩土钻探施工中的应用问题及建议
世界有色金属 2021年 3月下172探讨绳索取芯技术在岩土钻探施工中的应用问题及建议胡传宏（山东省物化探勘查院，山东 济南 ２５００１３）摘 要：所谓绳索取芯技术，是一种先进的岩土地质钻探工艺技术，指的是在钻探施工的钻进过程中，如果钻杆内的岩心管已经被岩心装满，那么可以不将孔内钻杆提升到钻孔地表，直接借助岩心钻探专用打捞器将岩心管提取到地面。
目前，我国的绳索平均月效率已经超过６００ｍ～１０００ｍ，平均工作效率已经在７ｍ／ｈ～１０ｍ／ｈ以上。
也就是说，钻杆的综合使用寿命已经在２００００ｍ以上。
但是，在实际的钻探施工过程中，发现并不是每一次应用绳索取芯技术，都可以获得预期的钻探效果。
尤其是在岩土钻探施工中，必须要对实际的钻探条件进行充分的考虑，例如钻孔深度、钻头质量、绳索取芯钻具等。
只有选择与实际情况最符合的钻探技术，才能够获得相对理想的钻探效果。
基于此，本文重点针对绳索取芯技术在岩土钻探施工中的应用问题及建议进行了详细的分析，以供参考。
关键词：绳索取芯技术；岩土钻研施工；应用中图分类号：Ｐ６３４．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０６－０１７２－２This paper discusses the application of rope coring technologyin geotechnical drilling construction and its suggestionsHU Chuan-hong（Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ， Ｊｉｎａｎ ２５００１３，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｅ ｓｏ－ｃａｌｌｅｄ ｒｏｐｅ ｃｏｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｎ ａｄｖａｎｃｅｄ ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ， ｒｅｆｅｒｓ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｉｆ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｐｉｐｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｆｕｌｌ ｏｆ ｃｏｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｃａｎ ｎｏｔ ｔｈｅ ｈｏｌｅ ｄｒｉｌｌ ｐｉｐｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ， ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｒｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｓｐｅｃｉａｌ ｅｘｔｒａｃｔｏｒ， ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｔｕｂｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ． Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ， ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｍｏｎｔｈｌｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｐｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｈａｓ ｅｘｃｅｅｄｅｄ ６００ｍ～１０００ｍ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｂｏｖｅ ７ｍ／ｈ～１０ｍ／ｈ． Ｉｎ ｏｔｈｅｒ ｗｏｒｄｓ， ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌ ｐｉｐｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ２０，０００ ｍ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｉｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｎｏｔ ｅｖｅｒｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｐｅ ｃｏｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｎ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ． Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ， ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｆｕｌｌｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｄｅｐｔｈ， ｂｉｔ ｑｕａｌｉｔｙ， ｃｏｒｉｎｇ ｔｏｏｌ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ． Ｏｎｌｙ ｂｙ ｃｈｏｏｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｈａｔ ｉｓ ｍｏｓｔ ｉｎ ｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｃａｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｉｄｅａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｐｅ ｃｏｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｒｏｃｋ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ａ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ， ｆｏｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．Keywords: ｒｏｐｅ ｃｏｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ； ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ在实际的岩土钻探施工中，绳索取芯技术的应用发挥着十分重要的作用。
绳索取心钻探工艺
绳索取心钻探工艺一、适用条件绳索取心钻进方法可应用于固体矿产钻探、工程地质钻探、地热钻探、水域钻探、冰层钻探、砂矿钻探、科学深孔钻探、坑道钻探等多种要求全孔取心的钻进工程中。
具体的钻探工程是否采取绳索取心,必须考虑地质要求、岩石地层、钻孔结构(口径级数、终孔直径)、钻孔深度、钻头使用寿命等因素。
(1)地质要求:一般岩(矿)心取心质量要求较高,或需要快速取样(冻土样、含气岩矿样)的钻探工程应采用绳索取心钻进。
(2)岩石地层:绳索取心钻进适用各种地层,在可钻性级别6~9级的中硬岩层中效果最好。
在现有技术条件下,一般不宜钻进可钻性级别10-12级的岩石,尤其是组织致密、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、磁铁石英岩等,或研磨性很强的硬、脆、碎岩石。
钻进遇上述岩石时,钻头极易磨损,或出现“打滑”现象,钻进效率很低。
(3)钻孔结构:钻孔口径级数较多,终孔直径较大时,是否选择绳索取心钻进工艺,应结合一次性投资能力等因素全面慎重考虑。
(4)钻孔深度:绳索取心适合中深孔钻进,钻孔越深经济技术效果越好。
但绳索取心钻进的最大深度受钻杆强度、环空冲洗液循环阻力等因素的制约,应进行校核。
(5)钻头使用寿命:由地层、孔径和使用等因素导致绳索取心钻头寿命短,钻进过程中经常提大钻更换钻头情况,可能导致绳索取心钻进优势无法体现。
二、钻进技术规程参数根据岩层特性、钻头类型、钴孔深度、钻孔倾角、钻孔直径、冲洗液类型和所用钻具性能等因素选择,并优化钻进工艺参数,主要为钻压、转速和冲洗液量。
1.钻压绳索取心钻进环状刻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。
绳索取心钻进一般适用于中使至硬岩层(可钻性级别6~11级),使用常规表镶和孕镶金刚石钴头的钻压范围见表7-3。
钻进节理发育岩石和产状陡立、松散破碎、软硬互层、强研磨性等地层及钻孔弯曲、超径的情况下,应适当减压;经初磨的新钻头,采用正常钻压可获得高钻速。
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绳索取芯钻进技术应用及工艺分析
发表时间：2019-09-10T17:11:30.907Z 来源：《工程管理前沿》2019年第14期作者：张云峰
[导读] 在岩土钻探工程中，为了保障施工效率和质量，避免施工安全问题的出现，采用科学有效的钻探技术是十分必要的。
辽宁省有色地质一〇五队有限责任公司辽宁省葫芦岛市 125000
摘要：在岩土钻探工程中，为了保障施工效率和质量，避免施工安全问题的出现，采用科学有效的钻探技术是十分必要的。
绳索取芯技术是一种十分常见的钻探技术，该技术可以不提出钻头、钻具也能获取岩心的钻探技术，其不仅能够节省人工成本的投入，还能够提升钻探工作的效率和质量，受到了我国钻探技术人员的青睐。
本文主要就绳索取芯技术在岩土钻探施工中的应用进行了相应的分析和说明。
关键词：绳索取芯；岩土钻探；技术应用
绳索取芯技术不需要大量的人力资源亦可完成，其效率、质量、安全性相对较高，且对设备的消耗较低，所以受到了钻探施工人员的青睐。
随着该技术的广泛应用，其也在不断的改进和创新。
该技术不需要提出钻头、钻具也可以获取岩芯，在钻杆内部填满岩芯，然后从钻杆内将岩芯搬运到地面。
在实际施工的过程中，受到钻探地质、土层环境等因素的影响，钻探效果会产生一定的差异，所以技术人员要根据实际施工环境进行技术的应用和设备的选取，不能盲目施工。
如果选用绳索取心技术，首先要做好钻杆的检测工作，避免钻杆断裂、脱扣等问题，这些问题不仅影响钻探工作的开展，还会造成钻孔、器材的损失，进而影响工程效率和经济效益。
为此，如果钻探环境复杂，一定要结合实际情况进行施工，确保绳索取芯技术的有效性。
1、绳索取芯技术的应用范围
由于该技术的普遍应用，我国对该技术已经有了一定的研究，但与发达国家仍有差距。
随着技术的进步，绳索取芯技术的应用范围也在不断的扩大。
目前其主要应用于岩土地质勘察、水利工程等方面。
在钻探工程中使用该技术要从多方面进行考虑，其中包括地层条件、钻头质量、辅助设备、钻孔深度等等，也要考虑工程的资金和资源成本，不仅确保钻探工作的技术性，还要保障其经济性。
目前，在我国该技术的使用效率已经达到了每月每台设备钻进600m-1000m，平均1小时钻进7-10m，且钻杆使用寿命较长，普遍在2万米左右。
从实际应用情况来看，该技术可以应用在各种环境之中，即使是6-9级的硬岩层，应用该技术也能够确保钻探的效率和质量。
但在10-12级岩石钻探工程中，该技术则无法满足钻探需求，尤其是地层岩石组织颗粒细小、密度大、无研磨性的环境中，采用该技术会严重磨损钻头，且钻进效率并不明显，进而失去了该技术的使用优势。
根据相关经验，不难看出该技术在浅孔和深孔岩石钻探中均可应用，钻探深度会随着技术的完善不断加深，随之经济效益也会得到一定的改进。
为了确保钻探的稳定性，一定要确保钻头质量，如果在钻进途中频繁更换钻头，不仅会降低钻进效率，还会增添工作量，从而使绳索取芯技术失去了本该有的技术优势。
2、绳索取芯钻具的技术要求
2.1当内管总成下到外管总成预定位置时，能即时发出信号，使操作者能够及时得知内管总成已到位，可转入钻进程序。
在钻进过程中，内管不上窜、下滑，内外管间不产生相对转动并能保证有良好的水力学特性。
（2）钻进过程中岩心充满内管或发生岩心堵塞时，能及时向地表发出信号。
由于双管结构，必须保持内外管的同心度，以便使岩心顺利进入内管。
在提取岩心时，防止内管因受力过大而损坏。
（3）应保证打捞器顺利下入，并将内管总成抓提至地面。
万一打捞岩心失败，应有使打捞器与内管总成安全脱离的“脱卡机构”，防止二次事故发生。
如：拉断钢丝绳及其他事故等。
2.2钻探浅层风化岩土地层，如果钻探地区为浅层风化岩土地层，一定要做好钻进工作的保护措施，具体施工内容有以下几个方面：首先要明确钻探位置，选择恰当的润滑泥浆进行孔壁的支护，确保润滑泥浆的润滑作用，进而为钻探工作降低难度；其次，选择恰当的钻头和钻杆，钻头既要保障施工效率，也要确保施工安全和质量。
在实际施工中，短钻具的使用比较常见，其长度在1.20-1.50m之间，坚持勤提多取的钻采原则，进而保障钻探效率和质量。
如果该地的风化情况严重，可以采用低喷或内超前钻头进行钻采，利用三重管来确保岩心安全。
如果在浅层风化去进行钻采，一定要确保钻进的稳定性，根据施工地的实际情况和施工要就进行钻进工作的规范，避免快速钻进造成钻孔倾斜等问题。
2.3钻探深部构造破碎带，对深部构造破碎带进行钻探时，其会受到各种因素的影响，进而造成钻探工作的进展困难。
其主要影响因素有地层条件、结构破碎、地下水等等，这些问题不仅会影响钻探质量，还会引发安全隐患。
所以，在实际钻探施工的过程中，施工人员要根据施工要求做好钻进保护措施，搭配合理的保护设备，以此确保钻探的安全性。
此外，为了保障钻探的质量，还要坚持以下几个施工要点：第一，在实际钻探的过程中，及时进行获取岩心的观察分析，根据专业的知识和经验来分析钻孔内的实际情况，并根据分析结果来制定防护方案。
由于该地环境复杂，结构破碎严重，施工人员一定要专注施工，避免错误操作的出现。
错误操作会引发各类安全问题，不仅会影响钻孔的使用，还会威胁施工人员的生命安全；第二，在该地形条件下进行钻探时，要确保钻探的稳定性和准确性，不能为了追求效率而忽略质量，如果在钻探过程中发现异常情况，一定要及时上报和处理，避免事故的出现；第三，在钻进结束后，必须要进行钻探地层的保护工作，确保地层的稳定性之后才能开展下一步的工作，避免施工危险的出现。
3、绳索取芯技术的应用效果
（一）提升效率，降低成本
在实际施工中，采用该技术进行钻探勘察，能够提升钻探效率，因为该技术无需提出钻头、钻具，只要利用绳索即可进行取心管的打捞，进而获取钻探岩心。
这样不仅提升了钻探获取的工作效率，还降低了工作人员的劳动强度，减小了外部空间对提升距离的限制，进而对钻探工程的整体效益提升有很大的帮助。
（二）提高采样率
该技术所采用的钻杆是外管单动，与之相比内管处于相对静止的状态，这种状态下能够有效避免冲洗液对才采样岩的冲洗，确保了采样岩的完整。
不仅如此，该技术也能避免钻探设备对岩心的破坏，减少物理力学的作用，进而保障钻探的质量和安全。
实践表明，该技术的采取率高达95%，是一项采取率极高的钻探技术。
（三）减少施工事故
随着现代技术的应用和进步，钻探技术也取得了不小的进步，先进的数字可视化设备已经应用在钻探工作之中。
该技术利用可视化设
备进行钻进工作的监控，设备会进行信息的即时反馈，如果钻进工作出现问题，设备也具有报警提示的功能，进而提醒施工人员及时采取有效的解决措施。
不仅如此，该技术所用的钻杆和钻具距离较近，外径距离在2mm左右，进而钻杆对孔壁有一定的保护作用，避免钻杆钻进的过程中出现卡钻、埋钻等施工事故，确保了施工效率和施工人员的安全。
4、结语
综上所述，绳索取芯技术是一种常见的岩石钻探技术，该技术具有成本低、效率高、安全性高等特点，其在我国得到了十分普遍的应用。
在实际应用的过程中，钻探人员不仅要确保勘探质量，还要提升安全意识，尤其是复杂地形条件下，钻探人员要根据实际地形需求进行钻头、钻杆的选取，确保钻探设备符合绳索取芯技术的要求，进而保障该技术的应用效率，从根本上提升我国岩心钻探工程的整体效益。
参考文献
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