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。

钻进中随着金刚石磨钝,钻速下降,应逐渐平稳增大钻压。

实际采用钻压应按具体岩层条件、钻头类型、钻头实际尺寸(如超径钻头)等,通过实践合理确定。

为减少钻孔弯曲,应降低钻压,绳索取心钻进宜选用底唇面积小的钻头,如多水口、交错唇面和齿形结构的钻头,此时可适当降低钻压。

2.转速
在孔径、孔深、冲洗润滑条件、孔壁稳定性、岩层研磨性、钻杆强度以及设备等条件允许下,可选择较高转速钻进。

孕镶金刚石钻头平均线速度一般为1.5~3.0m/s;表镶金刚石钻头一般为1.0~2.0m/s。

钻进坚硬弱研磨性地层、裂隙破碎地层、软硬互层及产状陡立易斜地层时，应适当降低转速;在软岩层中钻进,亦应限制转速;钻孔结构和钻具级配要合理,钻杆与孔壁间隙小,适于采用高转速。

在钻孔结构复杂、换径多、环状间隙大、钻具回转稳定性差时,不宜开高转速。

使用常规表镶和孕镶金刚石钻头的转速范围见表7-4。

3.冲洗液量
冲洗液量亦宜根据具体施工条件合理确定,并应保持上返流速为0.5-1.5m/s。

孕镶钻头钻进时所需冲洗液量见表7-5,表镶钻头所需冲洗液量应比孕镶钻头稍小。

钻进坚硬、细颗粒的岩层,钻速低,岩粉少,泵量可小些;钻进软及中硬岩层,钻速高,岩粉多,泵量应大些。

钻进裂隙,有轻微漏失地层,泵量应稍大于正常情况。

钻进研磨性强的岩层,泵量可增大。