金刚石绳索取心钻进操作规程.doc

第一章 总 则第一条 金刚石岩心钻探是钻探技术的重大改革，而绳索取心又是金刚石钻进工艺的重要发展，绳索取心钻探是一种不提钻而由钻杆内捞取岩心的先进钻进方法，它具有提高钻进效率，延长钻头寿命及极大的减轻工人体力劳动强度等优点，必须认真推广。第二条 金刚石绳索取心钻进操作规程是广大钻探职工生产实践中积累的经验总结。生产技术科应组织工人认真学习，切实贯彻，不得违章作业；项目部，钻探技术人员均应以身作责模范地遵守本规程。第三条 从事金刚石岩心钻探的职工必须以高度的责任心坚持科学打钻，学习大庆人“三老四严”的优良作风，精心操作，精心管理，以充分发挥金刚石钻探及绳索取心钻进的优越性。第四条 本规程仅着重叙述有关绳索取心钻进的相应设备、钻具及操作技术，对于与普通金刚石岩心钻探操作规程的相同方面，本规程一般均未编入。第二章 钻进设备、附属工具的选择及其性能要求第五条 金刚石绳索取心钻探必须选用转速高和调速范围广的液压或全液压动力头钻机，钻机要配备准确、可靠的孔底压力指示表、转数表、扭矩表。当采用电机驱动时，应同时安装电压、电流表。在目前条件下可选用XY2、XY3、XY4、XY5、XY6等型号钻机。第六条 要求采用泵压不低于10大气压，最大泵量在90升/分以上的泥浆泵。要求泵量、泵压稳定、易于调节，并配有抗震泵压表，最好配置流量计。在目前条件下可选用SNB90、BW150、BW250/50等型号泥浆泵。第七条 绳索取心绞车可以与钻机组装成一体，也可以单独驱动，独立安装，但要求操作方便，启动、离合灵活，制动可靠，其提升速度在0.72.2米/秒之间，配直径35毫米的钢绳600800米。绞车必须安装周正，并牢固地固定在机台木上，缠绕钢绳必须均匀平整，使用过程中发现绳有散股，断股和严重折损时，必须及时接修或更换。第八条 选用能力为一至二吨的单轮滑车，并配置轴承，要求转动灵活，安装时应当尽量对准孔口，牢固的固定在井架上，并且系安全绳。第九条 可以采用木马式或球夹式夹持器，要求各类夹持器制（踩）动灵活，部件可靠，卡瓦耐磨。夹持器必须架设在井口上并对准钻孔中心，在操作使用时，禁止用大锤敲击夹持器的曲柄、连杆、脚踏板等机构。第十条 可以采用手搓式或球卡式及关门山式提引器，手搓式提引器螺纹加工质量必须严格，死扣磨损超过规定要及时更换，心轴转动必须灵活经常检查球夹式提引环锁钉，及时润滑球及滑套部分，要求当套在钻杆上时能下滑自如，上提时立即夹住钻杆，只有板动滑脱手把时，方能脱开钻杆。第十一条 机台应配备适应各类管材的多触点合金自由钳，要求各触点在同一圆周上，以提高拧卸能力及延长自由钳寿命。第三章 绳索取心钻具规格、性能及其使用要求第十二条 绳索取心钻具用的管材应符合YB84875标准的规定。第十三条 钻杆的使用要求：1、使用前，应检查钻杆螺纹在运输过程中是否有损坏现象；使用时，要清除掉螺纹上的沾污；使用过程中，要定期用丝扣油润滑经常拧卸的丝扣部分。2、在分别连接钻杆两端公、母接头时，应用环氧树脂或“914”粘结剂粘结并拧紧（按粘结工艺要求进行），以保证钻杆柱连接及螺纹部分的强度；粘结后，应检查并清除粘结接头内径部分粘结物堆积，保证提放内管时畅通无阻；在钻进及拧卸过程中，如发现粘结不牢的钻杆接头应重新粘结。3、钻杆立根应放置在立根台木质面上，并根据立根的长度，架设一至二道支撑梁，防止钻杆柱弯曲变形；备用钻杆要三（或多）点垫放，排列整齐，螺纹部分应涂油保护。4、凡钻杆直径单边磨损达1毫米或均匀磨损达1.5毫米的，任意每米长度内弯曲超过1毫米的；螺纹严重磨损、连接旷动或有明显变形的，均不得下入孔内。5、拧卸钻杆时，应使用多触点自由钳，禁止用大锤敲击。第十四条 对钻杆接头的要求：1、绳索取心钻杆接头加工前必须进行调查；螺纹的尺寸、锥度要求，必须按图纸加工，并用螺纹规检验，不合格者，不准出厂。经过调质后的钻杆接头，有条件的可以镀铬，以提高耐磨性。2、变形（缩口）、丝扣损坏、磨损过度，要及时更换；损坏的接头，不得凑合使用。第十五条 当前推广的S75、S91（俗称母捞公型），结构局部相同，钻具规格如下表：钻具型号钻头(外径/内径)扩孔器(外径/内径)外管(外径/内径)内管(外径/内径)钻杆(外径/内径)接头(外径/内径)SC5656/3556.5/4454/4541/3753/4454/53S5959.5/3660/4758/4943/3855.5/4656.5/46S7575/4975.5/6273/6356/5171/6172/61S75A75/4975.5/6273/6356/5171/6173/60S9191/6291.5/7688/7771/6587/7788/76S9595/6494.5/7889/7973/6789/7990/78S95A95/6494.5/7889/7973/6789/7992/77第十六条 使用前必须对内外管总成进行检查和组装检查，确认机构灵活、可靠，方准下入孔内。第十七条 外管总成包括：上接头、弹卡室、稳定接头、外管、扩孔器及钻头。上接头加工质量必须严格，确保弹卡拔叉强度，拔挡顶部二个台阶必须平直，并保证在同一平面上，以使弹卡受力均匀。外管不宜太长，应保持3.0米以下，钻头及扩孔器的使用要求与普通小口径相同。第十八条 内管总成包括：锥型头（捞矛）、弹卡、回收管、单动部分调节、内管、短截、卡簧及卡簧座等。所有弹卡架长槽及弹性轴销孔的加工必须符合图纸要求，所有弹卡钳组装后必须保持对称及（灵活）达到收缩、伸长自如。回收管上下滑动灵活，轴承运转可靠，内管必须保持平直。钻头内径与卡簧的自由内径必须合理配合，卡簧的自由内径应比钻头内径小0.30.5毫米左右，过大则取不上或卡不牢岩心，造成中途脱落或残留岩心过多；过小，容易引起岩心堵塞。机场应备23种尺寸的卡簧以供选配，每两种的内径以相差0.3毫米为宜。第十九条 内外管总成组装后可将内管总成放在外管总成内组成全套绳索取心钻具，要求达到：1、内管总成从外管总成上部放入时，应畅通无阻。2、当弹卡顶住弹卡拔叉（上接头）内台阶时，卡簧座端面和钻头之间的间隙为34毫米为宜。3、用打捞器对外管总成中的内管总成进行试捞时，应能顺利地捞出来。第二十条 机场必须配置两套以上内管总成。所有内管总成，从弹卡钳顶部到卡簧座端部均必须保持长度一致。备用内管总成应放在不易被踩、被压地地方，并在轴承处加黄油润滑。第二十一条 凡岩心管磨损超过壁厚1/3，每米长度内弯曲超过0.75毫米；各种钻具有微小裂纹、严重凹痕、丝扣磨损或旷动过甚者，均应及时修换，不得继续使用。从内管中取出岩心时禁止用铁锤直接敲打岩心管。第二十二条 打捞器必须动作可靠，与钢绳绑接牢固。为避免在打捞遇阻时损坏钢丝绳，应在打捞器上部重接长约一米，直径为3毫米得安全绳。打捞要安装周正、对称，尾部弹簧工作应了灵活可靠，头部张开510毫米为宜。第四章 钻 进 工 艺第二十三条 尾尽量减少钻具与孔壁之间的环状间隙（简称环隙），增加钻具稳定性，提高转速、增加钻速，减少金刚石消耗、避免异常磨损、减少钻杆折断，必须合理选择钻具级配。第二十四条 钻孔局部出现超径时，必须认真处理，待合乎要求后，方可继续钻进。第二十五条 认真执行金刚石钻探操作规程中规定的根据岩石物理机械性质合理选择钻孔结构；合理选择金刚石磨料；合理选择钻头和扩孔器的类型和品种；合理选钻头钻进技术参数。第二十六条 必须根据绳取心钻具特点，合理选择如下钻进规程：1、钻压 绳索取心钻进环状克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。绳索取心一般用于中硬至硬（611级）的岩层中钻进，当用常规表镶和孕镶金刚石钻头时的钻压范围推荐值见表115。表115绳索取心钻进用钻压推荐值 钻头直径（mm）钻头类型46597691（95）表镶钻头最大压力（kg）800100012001400正常压力（kg）40060060080070090081200孕镶钻头最大压力（kg）1000120015001800正常压力（kg）60080080010001000120012001500注：1kg10N。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，降低钻压，绳索取心钻进宜选用底唇面接触面积小的钻头，如多水口、交错唇面和齿形结构的钻头，可以明显降低钻进时所需的钻压，利于防止孔斜。2、转速：和常规金刚石取心钻探一样，在孔径、孔深、冲洗润滑条件、孔壁稳定性、岩层研磨性、钻杆坚固性以及设备等条件允许下，尽量取较高转速钻进。当用孕镶钻头时，平均钻头的线速度一般为1.53.0m/s；当用表镶钻头时则为12m/s。转 速（转/分）线 速 度 （米/秒）56667691110 3000.881.041.191.431.733501.031.211.391.672.024001.171.381.591.902.304501.321.561.792.142.595001.411.731.992.382.885501.621.902.192.623.176001.762.072.392.853.466501.812.252.593.103.747002.052.422.983.344.037502.202.592.983.574.318002.342.763.183.814.608502.492.943.384.054.899002.643.113.584.295.189502.793.283.784.535.4710002.933.463.984.765.7610503.053.634.185.006.053、冲洗液和冲洗液量 绳索取心钻进在条件许可时宜用无固相和低固相并加有润滑剂的冲洗液。当用泥浆时宜用优质粘土作原料，防止在钻杆内结泥皮现象。冲洗液量的确定要素有二：保持环状间隙上返流速在0.451.01.5m/s范围内；保持钻头唇面单位面积（cm2）冲洗液量在35L/min（中硬至硬岩）或2.44L/min（硬至坚硬岩）。根据后者用不同直径的绳索取心孕镶金刚石钻头，钻进时所需冲洗液量推荐值见表116。上述冲洗液量亦宜根据具体施工条合理确定。表116绳索取心钻进冲洗液量推荐值公称尺寸（mm）钻头直径（mm）唇部接触面积(cm2)推荐冲洗液量（L/min）备 注4646.58.9227左右孕镶金刚石钻头，水口宽以5mm计，水口数量分别以6、6、8、10、12、12个计5959.512.9139左右7575.018.8357左右9191.026.0078左右9595.028.7586左右第五章 取心操作技术第二十七条 钻进到岩心快装满内管（进尺不准超过内管长度）或发生岩心堵塞时，应立即进行打捞岩心。先将钻具提离孔底，卡断岩心，提起机上钻杆，并在接头处卸开；钻机后退，拧上钻杆护丝，下放打捞器，打捞器在冲洗液中以1.52米/秒的速度下降。注意打捞器钩住捞矛头的反应。判断打捞成功与否，可参考下面的办法：一是从孔口钻杆上是否听到了“碰卡”声音。孔深时可借助管钳、螺丝刀或铁棍紧贴钻机立轴或孔口钻杆，用耳细听；二是手拉钢丝绳是否比“碰卡”前有劲；三是上提打捞器时，看孔口钻杆内是否涌泥浆。确认打捞器捞钩已钩住捞矛时，可以开动绞车提升内管。打捞成功后，最好在打捞钢丝绳上做个记号，以供下次打捞参考。当内管捞出孔口后，卸开捞钩，缓慢下放。以免下轴调节部分折弯。当捞取内管无效时，不能猛冲硬墩，应分析原因，直到提钻处理。内管提出孔后，检查岩心采取情况。确认钻柱内无岩心时，将另一套备用内管由孔口投入钻杆内，对上机上钻杆，开泵压送内管，以促使内管加速向下滑行，为避免在滑行过程中，被钻杆接头台阶部分顶住，可以适当开车幌动钻具。 当钻柱内没有冲洗液时，不准投放内管。这时可用机上钻杆对准孔口，泵送冲洗液，待注满后迅速投放内管，若孔内灌不起水即使用专用的干孔投放器。当确认内管已准确可靠的到达外管中时，方准缓慢扫孔及钻进，内管未达到孔底之前，不许扫孔钻进，以免岩心过早地入钻头顶住内管，使之座落不到预定位置上，形成“打空管”现象，这时，将对内管弹卡部分发生急速磨损。内管是否到达孔底，可根据不同孔深，钻孔倾角和使用冲洗液性质摸索规律，总结出经验再规定具体时间。捞取岩心后发现内管中无岩心或岩心欠缺时，应当判断原因。确认岩心脱落在钻柱内时，应立即提钻处理。一但确认钻杆已经折断，不准下入打捞器进行捞取内管工作。拧卸内管要用专用多触点自由钳；拧卸卡簧座要用专用的卡簧座搬子。拧开内管任意一端（卡簧座或内管接头），轻轻敲击内管到出岩心，勿用铁锤猛击，以免产生凹坑钻进时堵塞岩心。取出岩心后清洗并检查内管总成，然后重新组装起来，放在不易被压、踩的地方、以备下回次再用。第六章 操作注意事项第二十八条 金刚石绳索取心钻进使用的是价格昂贵的金刚石钻头，而一个钻头能否钻出好的水平，除了钻头加工质量和地层条件外，很关键的因素就是操作者的水平。由于金刚石有一些不利于钻进的特点：如性脆怕冲击；热稳定性差，遇高温要碳化等。再加之金刚石钻头钻进时一般都采用高转速，对钻孔要求提供一个良好的工作环境（孔底干净、孔径规矩、孔壁稳定）。因此，在操作上特别要求精心，贯彻“严、细、勤”的作风，即严格执行操作规程，坚持科学打钻；细心对待每一项操作工序，不怕麻烦；勤观察、勤动脑、不打懒钻。经过多年的生产实践。在工作中，必须以此对新工人加强技术培训，切忌违章操作。第二十九条 操作规程很重要，工作时应严格遵循操作规程。下面仅提出几点需特别注意的事项：1、防止磕碰金刚石钻头。由于金刚石性脆怕冲击，操作使用必须“稳”和“轻”。例如钻头刚下至孔底开始钻进时，必须是轻压慢转，使钻头与孔底有一段磨合时间，如果给进过快过猛，不平整的孔底(或者孔内有残留岩心)将碰伤金刚石。下钻时要稳，勿使钻具撞击拧管机、孔口管上端和换径台阶；下钻遇阻时不能猛墩或强扭钻具；拧卸钻头时不能将钳子咬在胎体上；使用双管钻具要轻拿轻放等。2、必须保持孔底干净、及时清除岩粉。由于金刚石怕高温，如果孔内不干净，就影响金刚石的冷却，很快就导致烧钻；其次重复破碎这些岩粉，势必增加金刚石的磨损量，所以操作者特别注意一个“净”字。例为：采心时尽量采尽，不残留岩心；如果孔内有残留岩心，下金刚石钻头之前，必须将其消灭和将孔底磨平；在钻进过程中，根据岩层情况调好送水量，使它能及时清除孔底岩粉；在复杂地层中钻进，要防止造成孔壁“假坍塌”，所以在提升钻具时，要进行回灌，即往孔内灌水，使孔内水面不下降，保证水柱对孔壁的静水压力；此外，上下钻时要放慢速度，因提钻过快所产生的抽吸力和下钻过猛钻杆柱对孔壁产生的冲击动能都会人为地使孔壁坍塌掉块，使孔底不干净。3、注意钻具工作的稳定性，采取措施防振。振动既影响开高转速，又加剧金刚石的磨损，所以在钻进时要尽可能排除一切造成振动的因素，如不采用级配不合理的钻具和弯曲的钻具；不采用与地层不相适应的钻进规程；不使用偏磨的钻头；及时更换乳化冲洗液等。4、严格检查钻杆加工精度，特别是丝扣部分，一定得符合规定要求，严禁使用质量不合格的钻杆。钻杆连接后一定达到内平，否则妨碍内管装置上下，导致事故。5、要避免打单管现象。绳索取心钻进一旦打“单管”，就会打捞不上岩心，造成提钻重新套扫，带来不少麻烦，因此尽可能设法避免。例如当孔内不干净，有残留岩心，则下外管时不能一下到底，否则残留岩心进入外管，内管装置就下不到预定位置。又如用绳索提取岩心后，向孔内投放内管装置时，要掌握好内管下到底的时间。不能在内管装置还没下到底前就开始扫孔或钻进，形成打“单管”现象。为了确切判断内管是否座到底，除了根据实测数据估算外，还可根据下列现象判断：一是当用水泵高压送水时，当内管到底时，往往产生蹩泵现象，泵压表和高压胶管都会有反映；二是当钻具挂在立轴内呈称重状态时（提离孔底），那么内管到底撞击外管，钻机孔底压力指示表针会有轻微的摆动（只要注意观察就会发现）。采用每100米孔深等5分钟的经验数据，可供使用中参考。6、要防止岩心堵塞。岩心堵塞影响钻进效率，增加钻头磨损，重者引起烧钻。所以一旦发生岩心堵塞，应及时认真处理。造成岩心堵塞的原因较多，如钻进的岩层破碎、有裂隙节理片理发育，软硬部均；钻具配合不好，特别时卡簧与钻头的配合不合适；钻进规程参数不当，转数、轴压忽高忽低，冲洗液量过大，给进不均匀；操作不当，如开、关车不平稳；倒杆时提动了钻具；钻进中频繁提动钻具，使岩心折断碰碎等。如岩心轻微堵塞，泵压和返水正常，可稍微上下活动钻具处理，若处理无效应及时提钻，切勿硬磨打懒钻。提钻后要认真分析造成岩心堵塞的原因，及时采取预防措施。7、要防止烧钻。烧钻原因往往使孔底不干净、轴压太大、给进过快、操作不当引起的。关键是孔底缺水循环。金刚石冷却不良。所以预防烧钻的主要措施是注意整个送水系统（包括地表管路和孔内钻具）是否畅通，中间有否泄露。冲洗液是否真正倒孔底。其它在钻进过程中，不要加大钻压来追求进尺速度；要根据岩层性质，控制合理的钻进时效；要设立专职看水员，经常检查水泵的工作性能；随时观察三个（泵压表、孔底压力指示表、电流表）的指针变化；遇到岩心堵塞及时提钻等。绳索取心钻进过程中，若确认已发生烧钻，就应先将钻具提离孔底，然后用打捞器内管总成，最后提外管总成检查。切勿一起提内、外管，否则就有可能将内管留在孔内，使事故更复杂化。第七章 钻具的维护保养第三十条 为了保证绳索取心钻具的正常使用，防止钻具零部件失灵，捞取岩心失效而导致提钻处理甚至发生孔内事故，必须经常检查钻具，作好维护保养工作。重点检查项目是：1.弹卡磨损情况和弹簧是否变形，并经常注油润滑；2.单动轴承是否灵活，并定期清洗注入黄油；3.内管有无弯曲和凹坑变形，发现不合用时宜修理或更换；4.卡簧及卡簧座有无变形和磨损，卡簧座水口深度不得小于4mm；5.每次提钻要检查弹卡挡头拔叉磨损断裂情况，发现磨出圆角要用锉修平；6.悬挂环和座环磨损情况，发现吻合面已磨成圆锥面时要及时更换；7.每次捞取岩心前检查打捞钩头部和尾部弹簧磨损情况，若有明显磨损变形要及时更换；8.钢丝绳有无损伤断股情况，并注意涂油保养；9.随时检查全套钻具、钻杆螺纹磨损情况，并经常涂丝扣油保护。平常应平整堆放，防止锈蚀。第八章 常见故障及排除方法第三十一条 打捞器捕捞不住内管总成 其原因是捞矛头损坏，打捞器钩挂不住；岩粉沉淀或有实物覆盖矛头；打捞钩损坏或尾部弹簧断而失灵等。其处理方法是反复提放打捞器数次，如无效，提出打捞器，然后提钻检查处理。第三十二条 打捞器捕捞住内管总成后提拉不动 其原因是岩心堵死或卡簧倒扣，使内管总成在钻头内台阶和弹卡挡头间顶死；岩心下端呈倒蘑菇头状并卡在钻头底部；弹卡的弹性轴销脱出卡住回收管；卡簧座下端和内管螺纹部分因岩心堵死变形，通不过外管总成座环；悬挂环和座环严重损坏相互卡死；弹卡挡头拨叉折断，内管总成被卡等。其处理方法是使用安全脱卡机构使打捞器脱钩。如确认是岩心蘑菇头造成的，则将钻具放到孔底研磨片刻，再下打捞器试捞。如无效，提钻处理。第三十三条 打捞途中遇阻提拉不上来 其原因是钻杆螺纹变形，阻挡内管通过；内管严重弯曲变形，通不过钻杆；所用泥浆低劣，杂质多，在钻杆内结成泥皮，阻碍内管等。其处理方法是首先使用安全脱卡机构提出打捞器，继而提升钻具检查原因，并更换不合格的钻杆或内管；调整泥浆性能，并有效采用循环沉淀系统，增设除砂和除泥器。第三十四条 打捞出的内管缺失岩心或无岩心 其原因是岩心直径与卡簧不匹配，造成没有拔断岩心或未卡紧中途脱落；弹卡不起作用，钻进时内管上窜，形成“单管”钻进；内管总成因各种原因下放未到位，钻进时形成“单管”钻进；岩心松软（如煤层）未采取合理结构的钻具和钻进规程等。其处理办法是检卡簧是否合格，弹卡是否磨损失灵，以及造成打“单管”之原因；如因地层松软宜更换合理结构的（内管超前、带半合管、用底喷式钻头和带孔底反循环的）钻具等。第三十五条 钻进效率低 其原因是岩致密坚硬，超过10级；钻头金刚石质量差或胎体性能与岩层不匹配；钻头内径过度磨损，岩心变粗，进不去卡簧，形成堵塞；卡簧已损坏，岩心受阻，内管有损伤、阻碍岩心顺利进入等。其处理办法是将内管总成提出并检查卡簧、卡簧座和内管；采用与岩层性能匹配的钻头和钻进规程，必要时换常规钻进或用带液动锤的绳索取心钻具。第三十六条 钻孔偏斜严重 其原因与处理方法与普通金刚石钻进类似，不另述。附：绳索取心钻具及附属设备使用说明书绳索绞车取芯钻探工具绳索取芯钻具是一种不提钻而从钻杆内捞取岩芯的钻井工具。它具有钻进效率高，岩心采取率高，钻头寿命长，劳动强度小等优点。随着钻孔深度的