钢元丝绳冲击钻进工艺

钢元丝绳冲击钻进工艺

2010-03-14 19:37:10 阅读4 评论0 字号:

1. 钻具

  钢丝绳冲击钻进使用的井内钻具的连接方式如图6-14所示。

  1.1 钻头与钻杆

  钢丝绳冲击钻头的结构应能使冲击力更集中地施加于岩石上。冲击钻头底部是带有各种刃角的切削刃。为了减少孔内岩粉浆对钻头的运动阻力,增大其冲击力,在钻头体上开有流通岩粉浆的沟槽。冲击钻头的刃角取决于岩性,一般对软岩层取65°~80°;中硬岩层90°~110°;硬岩110°~120°。刃面角一般为180°,当地层较软时,可制成小于180°的刃面角,以加速孔底岩石破碎。为了使钻头在运动中减少与孔壁的摩擦,在切削刃外端保留一间隙角(4°~8°)。钻头形状有:一字形、工字形、十字形、马蹄形或圆形。目前较普遍的是十字形带副刃的钻头(图6-15),冲击钻头的主要规格如表6-2所示。

  冲击钻杆为实心钻杆以增加自重,可以用丝扣或法兰盘连接。

  1.2 钢丝绳接头

  钢丝绳接头又称绳卡(图6-16)。它的作用是连接钢丝绳与钻具,并使钻具在钢丝绳扭力的作用下,让钻头每冲击一次自动回转一个角度。钢丝绳伸到活套中与活套固定。当钻具提升时,由于活套与整个钢丝绳接头连为一体,整个钻具因钢丝绳拉伸而转动一个角度,钻具下放时,活套脱离垫片,此时钢丝绳因不力而恢复原来状态(扭紧),连接钢丝绳的活套与垫片间产生滑动,使钢丝绳扭紧而不带动钻头转动。这样使钻头每冲击一次回转一个角度。

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图6-14 钢丝绳冲击钻具组合图

1-钢丝绳; 2-接头; 3-振动器; 4,5-方形板口; 6-钻具接头; 7-钻头;

8-冲洗液槽; 9-钻杆; 10-接头; 11-钢丝绳插口

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图6-15 带副刃的钢丝绳冲击钻头

1-主刃; 2-副刃; 3-水槽; 4-锥形丝扣; 5-环形槽; 6-扳手卡槽 图6-16 钢丝绳接头

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图6-16 钢丝绳接头

1-保护箍; 2-垫片; 3-接头体; 4-活套

图6-17 抽筒

  1.3 抽筒

  抽筒又称掏砂筒,主要用于捞取孔内岩粉,也可用来钻进砂或粘土等软地层。掏砂筒的阀门根据不同情况有球形、半球形和平阀等形状(图6-17)。

2. 钢丝绳冲击钻进规程

  2.1 钻具质量

  钻具质量等于钻头、钻杆和绳卡的质量之和。所选定的单位刃长上钻具质量取决于岩性:

  软岩层 200~300N/m;

  中硬岩层 350~400N/m;

  硬岩层 500~600N/m;

  极硬岩层 650~800N/m。

  2.2 冲击高度

  冲击高度是指钻头在冲击运动时提离孔底的高度,改变钻机的曲柄和连杆的连接孔位,可得到不同的冲击高度。由于钻头经很长的钢丝绳与钻机相连,而钢丝绳会有弹性伸长,这样钻机压轮的上下高度不等于钻头的冲击高度。在实际工作中出采用留悬距的办法来提高钻进效率。悬距是当压轮上升到{zg}点,待钢丝绳静止后,钻头距孔底的距离。

  冲击高度通常取0.6~1.1m,极硬岩层取小值,软岩取大值。悬距的{zy}值一般为3~4cm。

  2.3 冲击次数

冲击次数与冲击高度是互相联系又互相制约的。合理的冲击次数n按下式计算:

  钢元丝绳冲击钻进工艺 - hbjz62962 - 湖北国土骄子-杨露博客!(次/min) (6-2)

  2.4 岩粉密度

  岩粉密度大将影响钻具的下降加速度,对破岩效率不利,但对悬浮岩屑有利。若岩粉密度太低,则岩屑留在孔底形成岩粉垫,使钻头不易接触孔底,钻效将很低。所以,对不同的岩性存在着{zj0}岩粉密度,即岩石密度越大,岩粉密度可越高。实际操作中可通过控制掏砂间隔和数量来调整岩粉密度,规程上规定"勤掏少掏"就是为了控制岩粉密度。

3. 典型岩层的冲击钻进工艺

  (1) 含大卵石、大漂石的地层 这种地层用其他钻进方法不易奏效,但采用冲击钻进时宜取大冲击高度,低冲击次数,并适当加大钻具质量。该类地层钻进和护壁同样重要,应加入粘土增加孔壁的稳定性,采用大刃角防止钻头磨损过快,同时注意防止卡钻。

  (2) 粘土层 粘土层易造成糊钻。该地层钻速不是主要问题,重要的是防止事故,一般可采用水压钻进,勤掏浆并及时回灌密度小的泥浆。钻具质量不宜过大,刃角要小,适当减少冲击次数。

  (3) 砂层 主要问题是保护孔壁,应采用优质泥浆压孔钻进,薄砂层可投入粘土球来护壁,对于厚砂层则只能跟管钻进。

  (4) 石灰岩地层 脆性的石灰岩地层很适合用冲击钻进,钻具质量不必很大,钻头底刃要用硬材料补强,使用优质泥浆,勤掏少掏,在有溶洞的地段注意防斜。

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