机班长培训班

机班长培训班绳索取心钻进 李红2011年2月 绳索取芯钻进工艺是一种不提钻而从钻杆内捞取岩芯的钻井工艺 它的特点 是在钻探过程中提取岩芯时不用提升全套钻柱 而是通过绞车和钢丝绳将打捞器下放到孔内 将容纳岩芯的内管连同岩芯一同提至地表 然后将空管投放孔内 继续钻进 一 绳索取心钻进的优缺 一 优点1 钻进效率高2 地质效果好3 钻头寿命长4 有利于复杂地层钻进 孔内安全和便于测斜工作5 减轻劳动强度6 降低钻探成本 二 缺点 二 绳索取心钻进的应用范围 1 地质条件2 钻孔深度3 钻头寿命 第二节绳索取心钻具 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 且内 外管之间的相对位置能够确定 在钻进过程中内管不上窜 下滑 内 外管之间不产生相对转动并能保证有良好的通水性 2 钻进过程中岩心充满内管时 能及时向地表发出信号 3 由于是双管结构 因此应保持内 外管的同心度 以便使岩心顺利进入内管 在提取岩心时能防止内管因受力过大而损坏 4 应保证打捞器顺利下入 并将内管总成安全抓提到地面 二 绳索取心钻具的规格与型号三 绳索取心钻具的结构和工作原理1 绞链式矛头机构2 弹卡定位机构3 悬挂机构4 到位报信机构5 岩心堵塞报警机构6 单动机构7 内管保护机构8 调节机构9 扶正机构10 打捞机构11 安全脱卡机构 S 75型绳索取心钻具双管结构 1 弹卡挡头 2 捞矛头 3 弹簧销 4 回收管 5 弹簧 6 弹卡 7 弹卡室 8 9 弹卡销 10 弹卡座 11 弹卡架 12 复位簧 13 阀体 14 定位簧 15 螺钉 16 定位套 17 垫圈 18 固紧环 19 弹簧 20 调节螺堵 21 悬挂环 22 座环 23 扩孔器 24 接头 25 滑套 26 轴 27 螺簧 28 调节螺栓 29 31 轴承 30 轴承座 32 弹簧 33 弹簧座 34 垫圈 35 螺母 36 油杯 37 垫圈 38 悬挂接头 39 阀堵 40 螺母 41 弹簧销 42 开口销 43 钢球 44 调节螺母 45 调节接头 46 外管 47 内管 48 扶正环 49 挡圈 50 卡簧 51 卡簧座 52 钻头 第三节绳索取心钻进的钻杆 附属设备及工具 一 钻杆绳索取心钻杆有3种基本结构 1 钻杆两端直接加工成公 母螺纹 钻杆与钻杆直接连接 2 螺纹粘接公母接头钻杆 3 等离子弧焊接公母接头钻杆二 绳索取心绞车 1 单驱动式 2 钻机驱动式三 钻杆夹持器 1 脚踏夹持器 木马夹持器 2 球卡夹持器四 提引器 1 手搓式 2 球卡式五 拧管机 第四节绳索取心钻进工艺过程 球卡提引器1 扳手 2 钻杆 3 拨叉 4 压盖 5 弹簧 6 卡球 7 卡球套 8 卡瓦 9 外壳 一 钻进参数的选择 1 钻压2 转速3 泵量 二 钻进工艺过程 三 钻进冲洗液 1 冲洗液的选择在地层条件许可的情况下 应尽量采用清水加润滑剂做为冲洗液 2 泥浆钻进防止钻杆内壁结泥皮的主要措施是加强泥浆的净化及改善泥浆的质量 如 1 采用机械方式搅拌 使粘土与处理剂混合均匀 2 加长泥浆槽的长度 一般不小于15m 沉淀箱不小于两个并即时清碴及更换泥浆 3 采用除砂器净化泥浆 如旋转式除砂器 轻型除砂器等 当钻杆中已经结了泥皮时 应立即清除或将结泥皮的钻杆更换掉 四 注意事项 1 合理确定内管长度 2 准确掌握开始扫孔钻进的时间 3 岩心堵塞应立即提钻 4 提升钻具及打捞内管时时 应及时向孔内回灌一定数量的冲洗液 5 提钻时 应先打捞出内管总成 6 应合理控制起下钻速度 7 当孔底发生烧钻时 应先将钻具提离孔底 然后用打捞器提升内管总成 提高绳索取心钻进效率 一是根据孔深 钻孔孔径 钻孔所遇地层及其岩性的完整程度 构造特点 风化带发育深度等选择套管的直径及下入深度二是采取措施克服轴向压力预防孔斜三是根据钻遇岩石的可钻性级别选择钻头 按照一定顺序依次使用 并合理控制时效及提钻间隔 四是根据地层特点 钻孔深度 施工要求选择合适的钻井液技术参数五是根据钻井过程中遇到的特殊现象及钻井液漏失程度判别漏失类型并采用合理的堵漏方法实现安全钻进六是定期检查钻具更换破损 变形部件 作好维修保养工作 1表层套管与防斜措施 1 1表层套管下好表层套管是保证绳索取心正常钻进的基础 一般孔深超过200M的钻孔都下套管 孔深不超过200M的钻孔也要下一组大口径的井口管防止表土坍塌 为避免出现套管事故 下套管时要注意以下几个问题 一是套管下到完整的基岩上 并用海带止水座牢 二是套管用丝扣连接固定且丝扣连接部位用接箍焊死 三是套管要下正 孔口处用水泥或木楔固定 并用胶皮密封 以防止套管偏斜和泥沙 岩粉流入套管与孔壁的间隙 完钻后影响套管起拨 四是扩孔后 下套管前往孔内灌入大比重 高粘度的黄土 聚丙烯酰胺 锯末等混合而成的浆液 这样可以用浆液提前占领孔壁与套管间的间隙 减少孔壁掉物 防止挤压套管 并对套管起到稳定作用 1 2防斜措施一是开孔前一定要用水平尺校正主动钻杆 这是确保孔斜在允许范围内的重要保证 井身质量主要取决于开孔时主动钻杆的垂直程度二是适当增加金刚石钻头胎体的高度 增加钻头在孔底运动稳定性 在易斜地层选用导向好的钻头唇面形式如外锥型阶梯型等 三是采用组合式防斜扩孔器或稳定器 保持钻具在孔底运动的稳定性四是严格控制钻头压力 2适岩钻头与适配扩孔器 2 1适岩钻头 煤田绳索取芯金刚石钻进中常见孔内事故原因及采取的对策 1钻杆结皮 1 对于一般非煤系地层或较稳定的煤系地层钻杆结皮技术采取的对策 无固相的配方和性能指标 I号配方用于钻进稳定或较稳定地层 II号配方是高浓度PHP 用于钻进煤系地层 III配方有较多的钾离子 用于钻进遇水膨胀地层 配方主要用于钻进破碎坍层 I 号配方 清水 1m3 PHP 50 150PPm 盐皂 0 3 0 5 其性能指标控制在 比重1 005 漏斗粘度15 5 16 5s PH值8 9 润滑系数0 12 0 15 II号配方 清水 1m3 P船 500 1000PPm 盐皂 O 3 0 5 其性能指标控制在 比重1 005 漏斗粘度20 25s PH值8 9 润滑系数0 12 0 15 号配方 清水 1m3 PHP 1000PPm Kcl 1 盐皂 0 3 0 5 号配方配方 原浆 清水1m3 钠土30kg 纯碱1 8kg PHPO 05kg cMc 1 2kg 十磺化沥青 液体 5 15kg 盐皂0 5kg 其性能 粘度22 25s失水量15 17m1 30min 比重1 02 1 03 泥皮厚 0 5mm PH值9 5 10润滑系数O 13 0 15 2 对于较破碎的煤系地层钻杆结皮技术采取的对策 钻进煤系地层中少量水敏性地层 构造破碎带 煤层等易塌地层 采用磺化沥青防塌泥浆 其配方和性能如下 配方 原浆 清水1m3 粘士30kg 纯碱1 8kg 1m3 聚丙烯酰胺0 05kg 纤维素1 2kg 磺化沥青 液体 5 15kg 盐皂0 5kg 性能 粘度22 25s 失水量15 17m1 30min 比重1 02 1 03 泥皮厚 0 5衄 PH值9 5 10 润滑系数0 13 0 15 钻进水敏性地层或煤层时 采用硝基铁钾防塌泥浆 配方 原浆lm3 聚丙烯酰胺0 0lkg 纤维素1 2kg 硝基铁钾1 2kg 盐皂3 5kg 性能 粘度20 22s 失水量16 18ml 30min 比重1 02 1 03 泥皮厚 0 5姗 PH值9 9 5 润滑系数0 12 0 14 钻进水化膨胀地层 煤层以及破碎带地层 采用聚丙烯腈钙 销基铁钾防塌泥浆 配方 原浆1m3 聚丙烯腈钙 1 2kg 纤维素0 5 1kg 销基铁钾1 2kg 盐皂3 5kg 性能 粘度22 25s 失水量15 17m1 30min 比重1 02 1 03 泥皮厚 0 5mm PH值9 5 10 润滑系数0 13 0 15 硬岩 打滑 技术问题 一方面根据 雪花白 石材矿体致密坚硬特点 普通钻头易 打滑 时效低 另一方面因冲洗液润滑性较差 转速开不上去 低转速钻具稳定性差的二点原因 选择无锡探矿工具厂生产的热压尖齿的金刚石钻头 减少钻头底唇面的压力比 同时选用优质高润滑性能的无固相冲洗液从以上方面改正从而达到润滑系数提高到0 12 O 16 提高转速由原来350转 分提到900转 分 时效由原来的O 30 0 60m h 提高到1 00 l 50m h 回次进尺由原来0 5 0 8m提高到2 oo 3 00m 岩芯长度最长达2 50 3 oom 深受甲方的赞誉和好评 3粉煤取芯问题 原因采取对策 1 外喷钻头 2 采煤超前内管 4钻孔漏失 1 对于破碎 裂隙发育地层钻孔漏失的采取对策 当钻遇到漏失严重和全漏地层时 首先搞清楚地层裂隙程度和长度 漏失层深度位置 根据上述情况选用惰性材料的大小配制 采用较大的惰性材料 如稻草 树叶 棉絮等 较小为粗细不均的锯木屑等与PHP搅混成糊状 从绳钻杆内灌入 开大泵量压入到漏失位置 经多次灌堵 将惰性材料冲压到裂隙缝里塞堵住 即可反上来冲洗液 恢复正常钻进 2 对于采空区或溶洞发育地层钻孔漏失的采取对策 对于套管底部止水密封是个难题 笔者在实际工作的不断进行摸索 总结出解决此类难题的有效办法 即在下部套管头外部采用铜焊相距0 20m的二道凸出铜台 铜台外径与孔径相同 二道凸出铜台中间用牛皮缠紧与铜台同径 下入孔内到位后 由于二道凸出铜台与孔壁紧密塞住 同时牛皮遇水澎胀 达到止水的效果 5烧钻事故 处理具体程序是 用正丝公锥对上试探性提拉或顶拔无效后 应动用反丝 反出钻具 若下部有内管总成 应先打捞出内管总成 若内外管烧死 拉不动 此时应先进行脱卡 提出打捞器 采用特殊异径接头把打捞器接到 50钻杆上 再下去打捞 可把内管总成或至少是其上部打