绳索取心在岩心钻探中的应用

绳索取心在岩心钻探中的应用

陈建新

吉林省四平地质工程勘察院 吉林四平 136001

摘要：随着我国科学技术的发展与改革，岩心钻探工作也从普通钻进发展为绳索取心钻进，本文主要对绳索取心钻探工艺的流程的钻具组成钻进参数方法进行阐述，并分析了绳索取心技术在岩心钻探工作中应用的优点和使用效果，希望对我国人心钻探工作领域具有一定的参考作用。

关键词：绳索取心技术；钻探工作；应用效果

前言：在岩心钻探施工过程当中，钻孔的质量将会直接影响岩心钻探工作的采取率，此外，取心工具的选择也会影响采取率的大小，在钻探过程中从传统的单管矩形工具发展为双管双动，再到目前的双管单动取心工具，而绳索取心采用的就是双管单动取心的工作原理。双管单动就是采用大直径通径撞杆进行岩心钻探在钻探工具中安装一根岩心管，随着钻探工作的推进，沿新将会进入到岩心管内，岩心装满岩心管后立即拧断，采用钢丝绞车将内在钻杆中的岩心取出，再投入另一根岩心，继续钻进将以上的步骤重复进行，直到钻头磨耗完毕，提钻后更换钻头重复进行以上流程。绳索取心工艺技术与其他普通钻进方式相比具有纯钻时间长效率高，钻孔垂直度高采取率高，工人劳动强度低和安全事故少的优点，尤其是在进行复杂地层钻进工作时，可以降低施工的成本，进一步减少大型事故的发生，因此在岩心钻探工作中得到了广泛的应用。

1绳索取心钻具组成

绳索取心钻具总共分为单动双层岩心管和打捞器两个部分，双层岩心管由内管和外管组成，外管总成，包括稳定接头外管，当卡档头是内管，则有捞茅、悬挂、岩心堵塞报警、单动内管和调节机构。

2钻进参数的选择

2.1钻压

在金刚石钻开展工作时，既要保证金刚石钻的钻压也要保证可以有效的切入到岩石当中，并且不超过每颗金刚石的最大承载力，因此钻进过程中要综合考虑岩石的完整度和硬度。在进行中等研磨性矿石万镜中可以采用较大的钻压，而岩石的研磨性较强时容易出现裂缝，岩石破碎和不均质的现象，因此要采用小钻压进行工作，通常钻进的孔径为75毫米，钻孔的参考值为1000千克左右。

2.2转速

在金刚石钻进工作中，钻头的转速也会直接决定钻进工作的效率和开展进度，在一定的工作条件下，转速越高转速也会越高，孕镶钻头的圆周线速度为2.5米每秒，从岩石的性质上来说，岩石的质地较软，完整度较高时，需要采用较高的转速，如果岩石容易破碎，质地较硬，就需要采用低转速。

2.3冲洗液及泵量

冲洗液是整个钻进工具的血液，可以保证钻绳在开采工作中能否顺利进行工作，因此进行冲洗液选择时需要考虑以下几个方面，首先要保证钻头得到充分的冷却，其次要保证岩石粉末可以完全被带出孔内，最后也要保证钻头在使用过程当中冲洗液的润滑效果。根据以往使用绳索取新技术进行岩心钻探工作经验的总结和研究，形成了以下几种冲洗液系列。

由高分子聚合物组成的无固相冲洗液，通常使用的有聚丙烯酰胺或纤维素将这些高分子聚合物，将这些高分子聚合物和清水通过皂化反应的到无固相冲洗液，该冲洗液具有携带方便和较好的悬浮沿线的能力使用过程当中，可以使孔壁表面形成一层吸附膜，还具有较好的润滑功能和护壁作用。

低固相冲洗液是以优质钠基膨润土作为主要成分的一种冲洗液在配置过程中需要添加泥浆处理剂制备冲洗液，主要可以使用在进行泥岩、煤层和破碎带等水敏性地层钻探工作中。

由于绳钻的一般使用孔径为75毫米，因此冲洗液的泵量最适宜的范围在50~80升每米，实际的使用过程当中，需要根据现场钻探工作的情况进行适当的调节，比如在转速高延时粗糙或研磨性较强的延时工作过程中，需要采用大泵量，反之只需要使用小泵量即可，在钻孔进行延伸的过程中还可以适当增加冲洗液的量。

3报讯机构

报讯机构主要是根据泥浆泵上压力表的示数变化进行岩心堵塞和岩心管到位情况的报讯工作。

岩心管到位报讯主要是在内管总成由冲洗液将钻杆柱箱下压送过程中阀堵处于关闭情况，冲洗液将会在内总管和钻杆柱环状间隙泄漏中泄漏，因此内管总成到达外管总成中预设的合理位置是悬挂环江会坐落在坐环上，冲洗液被水路堵塞后，出现泵压增大的情况，报讯压力表的示数将会上升，此时说明有新冠已经处于正常工作位置，而会迫使阀堵开关打开，冲洗液改变原来的通路会流到内外管之间，沿着外管中间环状间隙流出，从而到达钻头位置位置，泵压出现下降，恢复到正常数值则可以进行钻进工作的展开。

岩心堵塞报讯则是在钻进过程当中，一旦出现炎性堵塞或内管中装满岩，心时岩心会将内管顶推力压缩叠环打开滑道向上移动至悬挂接头的台阶位置从而阻塞通水孔，造成泵压升高的现象，报讯压力表的次数上升，此时会告诫钻进工具停止捞取岩心，从而降低泵压得以继续展开钻进工作。

4绳索取心技术的优点

绳索取心技术可以在钻进过程当中实现不提钻取心的目的，岩心装满内管时，可以采用钢丝绳打捞器，将钻杆中的岩心管取出，因此该技术可以有效的减少提钻次数，节省提钻时间，与此同时也大大缩减了，钻进工人的劳动强度，可以缩短整个工程的施工时间，进一步降低成本。其次，绳索取心技术的工作原理是双管单动也就是采用内管相对静止的特殊设计方案，是冲洗液在内外管间隙流出，不会接触岩心，避免了冲洗液，对岩心的冲刷和机械磨损，在使用过程当中也可以随时将岩心打捞出来，岩心的采取率可以高达100%，在实际的开采工作当中，平均岩心采取率也可以达到95%以上。此外该技术还可以减少钻进工作开展过程中的孔内事故发生几率由于钻杆与孔壁环状间隙较小，属于满眼钻进技术，因此可以较大程度减少提钻对孔壁内部的冲击，从而有效避免了埋、卡、夹等孔内安全事故的发生。

结论：本文通过对岩心钻探实际施工过程中从普通技术到绳索取心技术发展历程的分析，找出了金刚石绳索取心钻进技术在实际岩心钻取工作中的应用优点通过对该技术各项组成和使用参数的分析找出提高应用效果的方式，必须以科学严谨的施工态度，灵活调整开采中的钻压转速和冲洗液种类参数等因素，从而使钻取过程达到最优钻速。绳索取心技术是一个复杂的系统工艺，任何一种单一技术在实际操作中都具有一定的局限性，因此在开展钻取工作当中，一定要对复杂的情况进行分析，采取综合的钻进技术措施才是更加科学合理的钻取方法。

参考文献：

1.王守奎，等．绳索取心技术在钻探施工中的应用U]．吉林地质，2009

2.王生．钻探工艺与设备[M]．吉林科学技术出版社，1999.

3.陈昊朋.绳索取心在岩心钻探中的应用[J].内江科技,2019,40(10):16,87.