《钻探设备与工艺》实验指导书

<<钻探设备与工艺>>实验指导书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。

（2）内管总成： 打捞接头（捞筒）：内台阶和弹性销垫。 弹卡机构：回收管、弹性销、弹卡架。

调节机构：调节螺杆，调节螺母2个，上面的螺母调节弹卡与弹卡挡头的间隙为2ｍｍ左右，下面的螺母调节钻头内台阶和卡簧座之间的间隙，一般为4～5ｍｍ，使用底喷钻头时为1.5～2ｍｍ。

单动机构、报信机构、缓冲机构、内管、卡心机构、扶正机构见单动双管取心器。 速控机构：靠单动轴上的4个水眼来实现。

防抽吸机构：弹卡架的4 个水眼和单动轴上的4 个水眼来实现。 3．使用前的检查与调整

各部分连接是否紧密；弹卡、单动机构动作是否灵活，确认后打上润滑油，弹卡张开距离>弹卡室内径1.5ｍｍ，单动机构轴向间隙<0.5ｍｍ；进回水路要畅通；调整两个间隙达到要求；检查卡簧内径与岩心直径的配合。

（三）MTZ —89型阀式正作用液动冲击器结构观测实验

1．参考挂图将从上而下依次将冲击器拆开，观察各组成部件的结构与作用。 冲击器结构：外面部份：上接头——中间接头——外管——六方套——下接头

中间部份：阀——阀簧——限制座——活塞冲锤——锤簧——六方砧子。 其中，阀簧与限制座、锤簧与六方砧子之间有调整垫圈。 2．冲锤的行程及其调节和测量

自阀锤S S S +=

式中：S 锤——活塞冲锤的行程ｍｍ；

S 阀——阀的行程 8～14ｍｍ；

S 自——活塞冲锤的自由行程，3～4ｍｍ。 锤簧预压量2～4ｍｍ。 3．冲击器的特点

阀门关闭时间短，形成水锤压力高，可产生较大的冲击力；启动容易，内压降在3kgf/c ｍ2可以启动，5 kgf/c ｍ2

可工作；结构简单，性能可靠；缺点是回程弹簧的反作用力抵消冲击力太大，且当冲击砧子时达到最大。

（四）阀式双作用液体动冲击器结构观测实验 1．掌握冲击器的工作原理，并观察其结构。

2．根据挂图，从上而下将冲击器拆开，了解冲击器的组成。

（1）外壳部分：上接头、中接头、外管、缸套、花键套、下接头。 （2）运动件部分：阀、活塞冲锤、砧子、节流环。

（3）观察活塞冲锤、阀的上下端面的大小形状，了解上下端面形成压力差的机理，考虑节流环的作用。

（4）对照结构图和各部件，掌握冲击器的工作原理。

启动阶段：冲洗液体进入冲击器中，由于节流环的作用，使其上部液体压力升高，因冲锤的底面积大于活塞面积，形成压力差，冲锤向上运动，直至活塞与阀接触，切断水路，形成水锤高压，迫使阀和冲锤同步向下冲击。

自由行程阶段：当阀下行到阀腔台阶时停止，活塞冲锤依靠其惯性继续下行冲击，活塞与阀脱开，阀压力下降，因阀下端面也大于上端面，在压力差的作用下，上行至上死点。

回程阶段：活塞冲锤冲击砧子，在上下端面压力差的作用下，开始上行，重复动作。

（5）性能指标

冲锤重量：8Kg 冲锤行程：6ｍｍ阀程：4ｍｍ冲击频率：25～50Hz 冲击功49～392J 泵量：6～40L/min

四实验注意事项

1．由于各部件均较重，在拆卸、安装进要小心，防止意外事故发生；

2．安装各部件都要擦洗干净，丝扣处加上润滑油。

五实验报告

1．实验目的。

2．实验器材。

3．实验内容及步骤。

4．思考题：

（1）怎样调节绳索取心钻具内管中的卡簧与钻头内台阶之间的间隙达到规定尺寸？

（2）简述绳索取心钻具的工作原理。怎样判定钻具到位？

（3）比较正作用与双作用液动冲击器的工作特点。怎样调节正作用冲击器的行程。

（4）比较单双层岩心管的取心方法。

5．实验心得体会。