超前侧喷绳索取心钻具的研制.pdf

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1、第5O卷第1期地质与勘探Vo1．50NO．12014年1月GE0L0GYANDEXPL0RATIONJanuary，2014超前侧喷绳索取心钻具的研制苏宏岸，张绍和，吴晶晶(1．中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室，湖南长沙410083；2．中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙410083)[摘要]针对破碎、软弱等复杂地层岩心采取率低的问题，本文通过无泵接手、岩一2抓取机构和超前侧喷钻头的设计与结合，研制了一套超前侧喷绳索取心钻具；该钻具是一种基于普通绳索取心钻具及无泵反循环钻具设计的新型钻具，能实现孔内钻井液的局部反循环，并改变孔底冲

2、洗液流向，从而达到排粉及提高岩心采取率的目的；现场试验表明，超前侧喷绳索取心钻具能够实现破碎、软弱等难取心地层的正常钻进，试验孔段岩心采取率为94％，大幅度提高了岩(矿)心的采取率。[关键词]复杂地层无泵反循环超前侧喷绳索取心钻具取心率[中图分类号]P634．4[文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2014)O1—0178—04SuHong-an。ZhangShao-he，WuJing-jing．Developmentoftheadvancedlateraljetwire-lineCO·ringtool[J]．GeologyandEx

3、ploration，2014，50(1)：0178—0181．组成(如图1)。主要改进在于：在原绳索取心钻具1前言的基础上，除去内管总成中的内管、卡簧座和卡簧，地质找矿中，绳索取心技术已经获得广泛应用，换接成绳索取心无泵钻具内管、无泵接手、爪簧座和但对于极破碎、软弱、脆、漏、塌、水敏等复杂地层，普爪簧；同时，外管总成中，采用了针对复杂地层设计通绳索取心技术往往难以获得理想的取心效果(李的绳索取心超前侧喷钻头。世忠，1990)。因此，针对特殊地层条件，改进绳索2．1超前侧喷绳索取心钻具内管总成的设计取心钻探工艺(张永勤，2007)，设计应对的钻探

4、工超前侧喷绳索取心钻具内管总成的结构如图2所具，对于解决复杂地层的取心难题具有重要意义。示，包括无泵钻具内管(上、下内管)、无泵接手以及岩复杂地层取心钻探的主要技术难题之一为岩心抓取机构。其中，无泵接手承接上下内管，下内管下(矿)心收获率低(刘灿铭，2010)。其原因有以下几部与爪簧座用丝扣连接，爪簧座内装有爪簧；爪簧座前方面：在极破碎、软弱、脆、漏、塌、水敏等复杂地层中端坐落在超前侧喷钻头内台阶上(王政敏等，2008)。进行取心钻探，形成的岩(矿)心易于碎、散、不成2．2无泵接手的设计柱，岩(矿)心卡取困难；孔底易沉积岩粉岩屑(潘广绳索取心无

5、泵接手(如图3)是由接头、单向阀灿等，2012)，影响钻进效率以及取心效果；部分地和泄水网组成。接头上接上内管，下接下内管，中央层遇水膨胀、极易冲蚀(胡振阳等，2006)，更是极大则通过丝扣与单向阀相连，单向阀下部与泄水网过地提升了取心难度。盈配合连接。无泵接手内部单向阀能实现冲洗液和为解决上述地层钻探取心难题，本次工作研制气体的单向通行，在下内管形成负压，是实现无泵反了一套超前侧喷绳索取心钻具。循环的关键部件。2．3超前侧喷钻头的设计2超前侧喷绳索取心钻具的设计钻头是岩(矿)心保真的关键，其冠面形状、布超前侧喷绳索取心钻具由内管总成和外管总成

6、齿情况、水眼结构、破岩速度等对难取心地层岩心的[收稿日期]2013—05—01；[修订日期】2013—08—10；[责任编辑]郝情情。[基金项目]湖南省自然科学基金项目(编号07JJ6089)资助。[第一作者]苏宏岸(1990年一)，男，中南大学在读硕士研究生，主要从事勘探工程、钻掘设备研究。E-mail：suhonganthat@163．corn。[通讯作者]张绍和(1967年一)，男，博士，教授、博士生导师，从事地质工程等方面的教学和科研工作。E—mail：zhangshaohe@163．com。178第1期苏宏岸等：超前侧喷绳索取心钻具的

7、研制具，该钻具以绳索取心钻具为基础，结合无泵反循环niquesofthemineralareainAnxicounty，Hanshan[J]．Geology工作原理，把无泵钻具和绳索取心钻具合二为一，设andProspecting，44(3)：95—98(inChinesewithEnglishabstract)WangZheng—ming，ChenFang．2008．Thedesignanddevelopmentofex．计了无泵接头、岩心抓取机构以及超前侧喷钻头；tendedboringtoolsforwirelingcoringinstr

8、uments[J]．MineralDe．(2)超前侧喷绳索取心钻具依靠无泵钻具上下posits，27(SI)：139—141(inChinese)运动