绳索取芯金刚石钻头钻进的优点及常用方法
【钻探金刚石钻头】
------钻探技术讲座:
绳索取芯钻具的使用及一般事故处理
一、绳索取芯钻进的优点及各种常用钻具列表
1、绳索取芯钻进的优点:
是一种不提钻而能直接取得岩芯的先进钻进方法。它与普通钻进方法相比,具有地质效果好,生产效率高,钻进成本低等优点。同时因其结构简单,性能齐全, 坚固耐用,维修方便,而被广泛使用。目前市面流转的钻具其规格如下:
除了以上规格分类之外,以丝口还可以分为地标、冶标、英制(nq)等绳取钻头。
但实际常用的还是75这一系列的钻具。
经过多年的生产实践证明,我厂(钻探金刚石钻头)生产的各种型号绳索取芯性能良好,进尺快,打捞效率高,钻进时间利用率高,设备材料消耗低,使用范围广,既可用清水.也可用泥浆钻进。
2、应用范围
a:钻孔深度:几十米的浅孔直至千米以上的深孔
b:钻孔角度:0-360度任意方向钻孔
c:钻进地层:任意地层
为使广大用户更好地掌握这项先进技术,正确地使用绳索取芯钻具,并充分发挥绳索取芯钻具的优越性,特编此文.以供广大家参考,有不足之处请大家指正。
二、绳索取芯钻具的结构和工作原理
我国地质系统所使用的绳索取芯钻具型号为"s" 型,钻具结构上大同小异。现以75绳索取芯钻具为例作典型介绍。
整套钻具分成绳索取芯钻具与打捞器二大部份所组成。
绳索取芯钻具由外管总成和内管总成所组成,合在一起统称双管。
这几个主要机构的工作原理如下:
1. 弹卡机构
主要由弹卡挡头,弹卡钳、张簧等部件组成。其作用是内管总成沿钻杆中沿内使其贴在壁下放时, 弹卡钳在张簧的作用下张开一定角度,到达弹卡:在时, 弹卡室内壁上,这时上有弹卡挡头,可防止内管向上串动,外有弹卡室, 限制弹卡钳的进一步张开。 在钻进时借助弹卡挡头上的拨叉,带动弹卡钳, 以免因相对运动造成弹卡钳的磨损。 使内管总成轴承上部随钻杆一起转动。
2、悬挂机构
悬挂机构由内管总成中的悬挂环与外管总成中的座环所组成, 悬挂环的外径尺寸稍大于座环的内径(一般相差0.5-l.0mm)内管总成下放到外管总成弹卡室位置时,悬挂环座落在座环上,从而使内管总成下端的卡簧座与钻头内台阶之间保持清洁-4mm的间隙,以防止损坏卡簧座与钻头,并保证内管的单动性能。
3. 调节机构
主要由调节螺母、调节接头与内管一起组成。在组装时.如果卡簧座与内台阶之间的间隙不合适,则可通过调节接头与弹簧套之间的距离来进行调节(调节范围在0.3mm),以保证卡簧座与钻头内台阶之间的间隙。
4. 单动机构
由两套推力轴承构成单动机构,主要目的是使内管在钻进时不旋转。
5. 到位报警机构
由阀体、阀堵、弹簧、定位簧、调节螺堵及悬挂接头等组成(75弹卡架、珠、弹簧、及连接轴所组成)。当内管总成下放到外管总成中的预定位置时,悬挂环座落在座环上时,这时冲洗液的通路被堵,迫使冲洗液改变流向,并克服弹簧压力使阀堵(钢珠)向下运动,使冲洗液通道打开,于此同时,地面压力表上的压力会明显上升,泵压变化范围为5.- 10个大气压,这时表示内管总成已到达钻进位置,可以开始扫孔钻进。
6. 岩芯堵塞报信机构
由滑套、碟簧等组成(s75b由截流阀所组)。)。当岩芯堵塞或岩芯装满内管时会产生向上的推顶力,使滑套克服弹簧的压力向上运动,从而堵塞悬挂接头下的通水孔,造成泵压升高,起到堵塞报警作用,逐告诫操作者应停止钻进、捞取岩芯
7, 打捞机构
由打捞钩、打捞架、重锤等组成。在捞取岩芯时把打捞器放入钻杆内, 靠重锤快速下降,当到达岩芯管时,打捞钩抓住捞矛头,从而把内管捉上来。
8. 安全脱卡机构
主要由打捞器上的安全销和脱卡管组成。在捞取岩芯遇阻时,可用钢丝绳投下脱卡管,用脱卡管罩住打捞钩尾部,迫使其尾部向内收缩,从而使头部张开,使打捞器与内管总成脱开。如此方法还不能脱卡,可用绞车强力提升,拉断安全销,卷回钢丝绳,再提钻取出打捞器和内管总成。
三、钻具的组装及检查
钻具下孔前,首先应按照装配时分别组装好内外管总成和打扮部。钻具的主要等部件进行认真检查,然后把内管总成装入外管总戚,调整好内外管的长度配合,并用打捞器试捞内管总成,确认合乎要求后方能下孔使用。
l.外管总成的组装和检查
a、在外管总成中有上、下两个扩孔器,上扩孔器主要起稳定器作用、下扩孔器主要用于扩孔,所以上扩孔器的外径应略小于下扩器的外径。
b、装入座环及扶正环时,应放平摆正后用手推人,禁止用任何铁帮敲击, 以防损伤螺纹或使座环及扶正环变形,影响内管的伸降。
c、外管的弯曲度应小于o. 3毫米/米,否则应进行校直。
d、外管总成上所有螺纹连接处,应涂抹丝扣泊,以增强螺纹的密封性能, 防止冲洗液的漏失,并且改善螺纹的咬机现象。
2、内管总成的组装和检查
a、零部件连接丝扣应拧紧,尤其是卡簧座应拧紧适度。既防止钻进过程中倒扣,又避免因管子壁薄而将管子压结引起变形。
b、所有弹性销的开口方向都应一致向下或向上,以改善其受力方向,防止弹性销松动。
c、组装弹卡机构时,应先将回收管装入弹卡架,通过回收管和弹卡架的槽装入弹卡和张簧,Zui后通过回收管的装配孔把弹性销打人。装入的弹卡动作应灵活,用手轻轻拉动捞矛头,回收管即可使弹卡缩回,此时弹卡两翼间的间距应小于或等于回收管直径,推下回收管,弹卡应立刻张开,其两契间距应大于弹卡室直径,并应加注润滑油,以减少弹卡活动时的摩擦阻力。
d、组装到位报信机构时,应根据钻孔深度调节弹策的预紧力(一般浅孔预紧力要小)
e、轴承套内应注满黄油,轴承应转动灵活。
f、卡簧座、内管和内总成上都连接必须同轴,内管要求光滑平直,不得有弯曲或局部出现凹坑现象。
g、卡簧内径必须与钻头内径配合适当,一般卡簧内径应比钻头内径小0.5 毫米,若卡簧过小易发生岩芯堵塞,过大则卡不牢岩芯,造成岩芯脱柄。
四、打捞器的组装和检查
将打捞器与绳索取芯绞车的钢丝绳相连接,并进行以下检查:
a、打捞钩要安装用正,不能向一侧偏斜。
b、尾部弹簧应工作灵活可靠,头部张开距离为8-12毫米。
c、脱卡管要切实能起到使打捞钩实现安全脱卡的作用。其方法是把脱卡管套在打捞器上,用手轻轻推动脱卡管即可罩住打捞钩的尾部,并能使其头张开(张开距离应大于内管总成的矛头直径)
五、内外管总成的装配和调整
把内管总成装入外管总成时,应认真调整钻具上、下间隙,使其满足使 用要求;弹卡与弹卡挡头的顶面应保持一定距离,一般为3 -4毫米,此距离过小,弹卡不能自由出入弹卡室,使钻具在钻进时不能定位,如距离过大, 在钻进过程中会增大卡簧座与钻头内台阶之间的间隙,影响岩芯的采取率。 同时卡簧座与钻头内台阶之间应保持一定的间隙,一般的间隙为2-4毫 米。在保证冲洗液正常流通的前提下,应尽量减少此间隙,以减少冲洗液对岩芯的冲蚀,提高岩芯的采取率。同时内管总成应牢固地在外管总成中,不能自弹卡挡头端自由地倒出,只有在使用打捞器具时,才能顺利捞出。
组装好内、外管总成后,应再组装一套外管总成和两套内管总成作为备用。
六、钻具的维护和保养
为保证钻具的正常使用,必须经常检查钻具,并作好平时经常性的维修 与保养。
1、 检查弹卡磨损情况是否变形,弹卡处于张开状态时,两翼Zui大间距应比弹卡挡头内径大1.5mm,否则应及时更换,为使弹卡动作灵活、应经常注入润滑油。
2、单动轴承应定期注人黄油.一般每提钻一次即应擦净并注人黄油.
如单动轴承不灵活,必须拆开检查,轴承损坏应及时更换。如进入岩粉颗粒或其它污物,应进行彻底的清洗。
七、钻具使用和常见故障及排除方法:
(一)钻具的使用
绳索取芯钻进规程和普通岩芯钻进有所不同。因壁厚(比普通唇部面积大35%),而钻杆与孔壁间隙小(间隙2.25毫米),所以相应的钻压应增大,而冲洗液应减小,钻进中如泵压忽然升高,说明发生岩芯堵塞,应立即停止钻进,进行打捞,这时可以将机上钻杆提起,并用夹持器夹住,卸开接头,拧上钻杆护丝,下放打捞器。 打捞器在冲洗液中以100-120米/分的速度下降,当打捞器降落在内管总成上端时,一个轻微的撞击声可以听到,缓慢地开始提升钢丝绳,当内管总成提动后可正常提升,当继续提升,冲洗液由钻杆中溢出时,说明打捞成功,否则再次下放打捞器重新试一试。当反复捞取无效时,禁止猛冲硬墩,应分析原因,直至提钻处理。
当内管总成提出钻杆后,从打捞器上取下,检查岩芯采取情况,如岩芯采取正常,即可把备用的第二套内管总成投入钻杆中,合上立轴,开泵使用大泵量向下压送,并注意观察泵压表,当内管总成到达外管中时,泵压明显升高,此时便可以减小泵量(正常钻进时的泵量),开始扫孔钻进。被打捞上来装满岩芯的内管总成要拧开卡簧座,轻轻敲击内管,倒出岩芯,勿用铁锤敲击,以免产生凹坑钻进堵塞岩芯,取出岩芯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,以备下次再用。
在严重漏湿的地层钻进时,应向孔内注入冲洗液,然后投下内管总成或把脱卡管装在打捞器上,使用打捞钩挂住捞矛头,向下送内管总成,当到达外管中时,打捞钩的头部张开,而其尾部向内收缩,被脱卡管罩信,使打捞钩脱卡,然后提升打捞器,以免撞击损坏钻具和钻头。
(二)常见故障及排除方法
在钻具的使用过程中,由于操作不当或钻具主要零部件失灵等原因,会发生故障。发生故障时,应认真分析,查明原因,采取措施,及时排除,现将常见故障、产生原因及排除方法列举如下:
1、打捞器捕捞不住内管总成
使用打捞器打捞内管总成时,根据绞车卷筒上钢丝绳的标记,确认打捞器已到达内管总成上端,可是打捞器不能把内管总成提上来。出现这种情况,可能有以下原因:
(1)因跑钻等原因,孔壁的岩石碎块或其它杂物落到内管总成上端,卡在捞矛头处。
(2)冲洗液中岩粉较多,停钻后又未及时打捞,沉淀粉盖住捞矛头。
(3)内管总成的捞矛头损坏,使打捞器的打捞钩捞不住。
(4)打捞钩损坏或其尾部断裂,使打捞器失效。
遇到这种情况,上下提放打捞器,反复捞几次;如不见效则可把打捞器提升上来进行检查,若打捞器完好无损,则应提钻处理。
2、打捞器捕捞住内管总成后提拉不动
打捞器到达内管总成上端,而且捕捞住内管总成,但提拉不动,则多数是以下原因所至:
(1)因岩芯堵塞或卡簧座倒扣,使内管总成在弹卡挡头与钻头内台阶顶死,弹卡板不能收拢。
(2)因地层原因,提断的岩芯下端呈蘑菇状,使得内管总成提拉不动。
(3)弹卡板的弹性圆柱销脱出,卡住回收管不能上移。
(4)卡簧座下端和内管的螺纹部分因岩芯堵塞后未及时打捞且盲目加压变形,使其通不过外管总成中的座环。
(5)悬挂环和座环严重磨损,拔断岩芯时,悬挂环卡死在座环中。 出现上述情况,应使用安全脱卡机构,使打捞器与内管总成脱开,把打捞器提升上来。根据所钻地层情况,认为有可能是因岩芯蘑菇头造成的,则将钻具放到孔底,开始研磨片刻,再下放打捞器试捞,如仍无效,则需提钻处理。
3、打捞器下放或提升内岩芯管在钻杆中遇阻一般由以下原因所至:
(1)钻杆螺纹发生变形,如公扣收扣,使内管总成的悬挂环不能通过。
(2)钻杆或内管严重弯曲,使内管总成卡死在钻杆柱内。
(3)钻杆脱扣或断裂,把内管总成卡死在钻杆柱内。
这时应先使用安全脱卡机构,把打捞器提升上来,然后提钻检查并更换不合技术要求的钻杆或内管。
4、打捞出的内管无岩芯
(1)岩芯直径与卡簧内径配合不当,岩芯直径过小,卡簧卡不住岩芯,造成没有拨断岩芯或岩芯在打捞途中脱落。
(2)弹卡钳或弹卡挡头被严重磨损,失去定位作用,钻进时内管总成向上串动,形成打“单管”。
(3)由于钻杆柱内有脱落岩芯或钻杆柱严重弯曲,螺纹部分变形等原因,使得内管总成卡在钻杆中未到底。
(4)内管总成还未到预定位置就开始扫孔钻进,导致岩芯过早地进入钻头,使内管总成不能到钻进位置而形成“单管”钻进。
遇到上述情况,应提钻逐项检查。
5、到位报信机构失灵
(1)弹簧产生疲劳变形。
(2)阀堵退扣。
此时应更换弹簧,拧紧阀堵。
八、配套钻杆的使用
(一)配套钻杆的合理使用
1、在拧卸过程中必须坚持使用丝扣油。生产实践证明,使用丝扣油不仅能减少螺纹拧卸时的表面磨损,减轻工人劳动强度,还可以提高螺纹的密封性能。
2、遵守操作规程,防止跑钻、断钻、烧钻等,以免强力起拔严重损伤钻杆。
3、严格钻孔级配,采用合理的孔壁间隙,如因坍塌掉块出现空洞,应及时采取措施(如下套管、注水泥等)。
4、钻杆下孔时,应采用钻杆钳拧紧,拧紧力矩应大于钻杆正常工作力矩。 5、采用合理的钻压,尤其是在钻头不进尺时,严禁盲目加压,否则不但易于引起钻杆弯曲,而且易使螺纹变形。
6、如果钻杆发生弯曲变形,变形超过0.75毫米/米,则应进行矫直。 7、钻杆下孔前应检查螺纹是否有损坏现象,清除公母螺纹上污物并涂以丝扣油。
8、钻杆立根台必须放缓冲材料如木板,橡皮等,禁止螺纹端部与铁器接触。
9、下钻时钻杆立根应与孔内钻杆严格对中,防止压坏钻杆。 10、拧卸钻杆时严禁用铁锤敲击。
11、钻杆搬迁时,螺纹部分应拧上护丝,轻拿轻放,防止损伤钻杆。
钻探一路用心陪伴地质人,希望以上描述能对你的工作有所
- 无敌钻探金刚石钻头使用指导 2016-01-08
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