金刚石绳索取芯钻头

绳索取心工具❑绳索取心：钻进中岩心充满岩心管后不需提钻，借助绳索和专用打捞工具从钻杆中把内管及岩心提至地表的取心方法。

❑极大地减少了起下钻具时间，机械化程度高，增加纯钻进时间，虽然绳索取心钻头壁更厚，机械钻速略低于普通钻头。

总的钻效提高了，且这种趋势随孔深的增大而增大。

❑岩心堵塞后能即时报警，岩心采取率高，地质效果好。

❑减少了提钻次数，钻杆与孔壁间隙小，钻头回转平稳，钻头寿命比普通钻头寿命高一倍左右。

❑降低钻探成本。

❑缺点：钻杆的内径大而管壁薄，钻头壁较厚，钻进时碎岩功率消耗较大。

❑绳索取心钻具配套设备较多，一次性投资较大。

❑地质条件：适于各种地层，在6~9级中硬岩层中效果最好。

一般不宜钻10~12级岩石。

这时钻效极低，钻头极易磨损，不能充分发挥绳索取心钻进的优越性。

❑绳索取心与液动冲击器相配合，钻进硬地层有良好的前景。

❑绳索取心一般在深孔中采用。

通常钻孔越深其经济技术效果越好,但最大深度受钻杆强度制约。

❑若绳索取心钻头寿命短，便失去了绳索取心的意义。

绳索取心钻具的规格和型号一、绳索取心单动双层岩心管——由外管总成和内管总成组成❑外管总成：弹卡挡头1、弹卡室7、稳定接头23（上扩孔器）、外管46和钻头52。

❑内管总成：捞矛、弹卡定位、悬挂、到位报讯、岩心堵塞报警、单动、内管保护和调节机构。

(1) 捞矛机构由捞矛头2和回收管4等组成。

取心时打捞器在钻杆内下放到内管总成上端，打捞钩抓住捞矛，向上提升打捞器使回收管上移，并向内压缩弹卡6使其收拢，于是内管总成和外管总成脱离，从而把内管总成提升上来。

(2) 弹卡定位机构：弹卡6、张簧5和弹卡座10。

内管总成在钻杆内下放时弹卡外张，一旦到达外管的弹卡室 7，弹卡两翼贴附在弹卡室内壁。

弹卡室挡头即可防止内管向上串动，又可带动内管总成轴承上部与外管一起旋转，以免因相对运动造成弹卡磨损。

3) 悬挂机构：内管悬挂环21与外管座环22的直径相差0.5~1.0mm。

内管总成下降到外管弹卡室时，悬挂环座在座环上，使内管总成下端卡簧座51与钻头52内台阶2~4mm的间隙，保证内管单动。

绳索取芯钻具使用说明书一、概述绳索取心钻进又叫不提钻取芯钻进，它的特点是当岩芯装满内管时，不提钻而用绳索打捞器从钻杆内把内管捞取上来获得岩芯。

因其结构简单、钻进效率高、岩（矿）芯采取率高、劳动强度低、钻探成本低等显著优点，而广泛使用。

我厂生产的绳索取芯钻具已确定为“S”系列产品：S59、SJ75、S75、S96。

其具体规格见下表：为使用户更好的掌握这项先进的技术，正确的使用我厂生产的S系列绳索取芯钻具及附属设备工具，充分发挥绳索取芯钻进的优越性，特编此书，以供使用参考。

二、绳索取芯钻具的结构和工作原理目前我国使用的绳索取芯钻具结构和工作原理基本相同。

经过生产实践和不断改进，各种钻具均灵活可靠，效果良好，取芯成功率高。

（一）绳索取芯钻具结构主要由单动双管和打捞器两大部分组成。

双管部分由外管总成和内管总成组成。

而外管总成包括弹卡挡头、弹卡室、扩孔器、外管和金刚石钻头组成。

内管总成包括捞矛头、弹卡、单动组件、报警、调节组件、内管、悬挂扶正及卡芯组件组成。

（二）几个主要机构的功用和动作原理1、捞矛机构需要取芯时，打捞器从钻杆内下放到内管总成上端，打捞钩钩住捞矛（矛头）。

向上提升打捞器，捞矛头通过弹簧销向上提升回收管，迫使弹卡钳收缩，这样使内管总成与外管总成脱离，从而把内管提升上来。

2、弹卡机构即定位机构，主要由弹卡架、弹卡钳、张簧等部件组成。

其作用是使内管座到外管中时，弹卡钳借助张簧的张力而张开，贴在弹卡室的内壁上。

其上端有弹卡挡头的拨叉，带动钻具轴承上部和外管同时旋转，防止弹卡磨损。

3、单动机构钻具的单动主要靠两盘推力轴承来实现。

4、调节机构内外管总成的长度，主要通过调节接头和调节螺母进行调节。

达到卡弹簧座底端与钻头内台阶所要求的间隙（3-4mm），减少岩芯受冲洗机会。

在使用过程中，由于内管零部件尺寸的变化，卡簧座与钻头内台阶的间隙亦随之变化。

为了保证岩矿芯采取率，减少残留岩芯，故应及时调节。

5、悬挂机构在悬挂接头下端有一个可拆卸的悬挂环，内管总成到达外管总成中的预定位置时，悬挂环坐落在座环上。

管理及其他M anagement and other 矿山地质钻探绳索取芯钻探技术浅析张 峰摘要：在技术越来越完善的大形势下，绳心钻井技术的研究从一定意义上促进了钻井技术的稳步发展。

本文阐述的取芯钻井技术与传统钻井工艺相比，具有更大应用意义与优势，在钻井工艺中得到广泛运用。

根据多面性很强的地质结构，这项研究不仅能够提升降失水剂的质量和性能，还突破了传统式常规钻井的瓶颈问题。

根据对绳芯钻探技术开展实地考察，全方位融合有关技术及要求，为绳索取芯钻探技术在地质勘查行业的应用打下坚实的基础。

 关键词：地质钻探；绳索取芯钻探；钻进工艺目前，随着经济的兴盛和科学技术的高速发展，矿产资源的供需差距增加，我国相关人员已经积极推进新式矿产地质勘查技术，想要尽快解决资源量不足的现况。

以某城市采矿工程为例，绳索取芯技术是地质勘查环节中很重要的技术方式，但在地质结构繁杂的地层勘探中，经常出现的状况多见涌水、漏水及其水敏地层和矿带坍塌等负面情况。

本文主要从绳芯技术工作原理、设备选择及各类机械设备配备等方面进行，综合分析该技术的相关内容，促进绳芯发掘平稳可持续发展观。

1 绳索取芯技术概述1.1 绳索取芯技术的工作原理有关绳芯技术工作原理，具体内容如下。

芯和芯管各自归属于表层和里层芯，根据上端绳芯钻具的转动形式，在一定程度上转动里层管。

当泵压升高到一定程度时，释放出来滚轮慢慢向上移动，支系连接头上外管被绳钻牵引带正常地钻进，下外管不做转动动作，即具有钻进的功效。

1.2 绳索取芯技术的设备选择工程机械设备在一定条件下也为绳芯技术提供帮助。

在钻机设备、机器的型号选择过程中，应当按照钻探水平、钻探成本及地质构造标准等相关信息进行全方位精确测量。

并且也应关心钻头倾斜面的挑选，考虑到少钻或者不钻岩心的办法。

该技术存有的核心价值即高钻进速率、钻头使用寿命长、职工劳动效率较低，具有较强的绳芯钻进技术安全系数、高效化等。

钻机设备和机器在型号选择过程中应为孔壁可靠性、清洁液合理化提供有力地确保。

Φ132mm绳索取芯钻头一、产品介绍Φ132绳索取芯钻头属于金刚石复合片钻头系列产品，与金刚石内凹钻头（金刚石无芯钻头）、金刚石无芯钻头、金刚石刮刀钻头、金刚石扩孔钻头等属于同一系列产品。

二、产品规格型号三、产品优势金刚石复合片取芯钻头镶齿方式属于潜铸式钻钻头，是将金刚石PDC复合片通过高温银焊固定在钻头体的刀翼槽内，因其刀翼设计，复合片一般采用1304/1305复合片，针对F≤10以内岩层使用。

主要用于煤矿及地质勘探施工取芯使用，在我们所针对的煤矿行业，金刚石复合片取芯钻头被大量使用。

钻进比较松软的泥岩类岩层时，推荐使用金刚石复合片取芯钻头，因为这类钻头的耐磨性能突出，水口大，对于泥土层有比较好的进尺效率和工作时间。

金刚石钻头是矿物勘探行业中最常用的钻头。

因为它们的应用范围最广。

精心挑选的优质人造金刚石牌号分布在浸渍钻头的基体系列中。

的ZM矩阵层包含这些晶体分布均匀，镶嵌在金属粉末粘结。

我们的孕镶钻头的基体设计为在磨损时将新金刚石暴露在钻头切削面上。

由于此动作，快速穿透率保持不变。

C6，C9、C12系列我们的浸渍钻头制造，以提供最佳的渗透速度和钻头寿命，这是必需的。

将金刚石钻探成本降低到最低限度。

可用的尺寸如下：AQ，BQ，NQ，HQ，PQ / AQTK，BQTK，BQ3，NQ2，NQ3，NQTT，HQ3，HQTT，PQ3，PQTTT2系列：T246，T256，T266，T276，T286，T2101 T6系列：T676，T686，T6101，T6116，T6131T系列：T36，T46，T56，T66，T76，T86四、注意事项1、正常作业时，严禁突然反转改变运行方向，以防止复合片钻头脱落；2、在正常作业时，空压机主风路不能有漏气现象，要保证足够的风量与风压，以延长金刚石复合片钻头的使用时间；3、新复合片钻头第一次使用时、要低速磨合半个小时，再逐步正常使用；4、在地质恶劣的环境中运行，要降低轴压和转速，防止钻头断裂；5、在正常的钻孔作业时，若中途须更换钻头，要严格检查孔内是否有杂物，须保证孔内干净方可使用新的复合片钻头；6、新复合片钻头第一次使用时，要注意打孔部位的清洁，防止有杂物影响正常的使用；7、在正常的钻孔作业时，若中途须更换钻头，要严格检查孔内是否有杂物，须保证孔内干净方可使用新的复合片钻头；8、严禁使用弯曲的钻杆，以避免钻头因受力不均而加速钻头的损坏，影响正常的使用时间。

106 /矿业装备 MINING EQUIPMENT绳索取芯金刚石钻头在复杂地层中的应用研究□ 梁振德 桂林金刚石工业有限公司 广西桂林 5411991 复杂煤田地层特点复杂煤田地层主要岩层分布有中粒的砂岩、细粉的砂岩、泥砂岩、粉质砂岩等。

在复杂煤田地层钻探具备几个特点：（1）严重遗失钻孔。

特别是在发育溶洞的石灰岩地质层，溶洞高度可达20 m，在破碎带断层与风化带地层漏失严重，它属于裂缝裂隙带，而且容易有小溶洞存在，并伴有地下水流动。

此外，因为绳钻环境空间小，压力损失较大，常常造成地层平衡无法保持而引发漏失的发生。

（2）经常出现施工时井壁坍塌，坍塌现象主要出现在破碎断层带。

另外厚煤层钻进（尤其是粉煤层），因为钻孔孔壁具有不稳定性，提钻、下钻过程中容易出现坍塌煤层的事故，这在煤炭勘探中经常出现。

（3）硬岩层钻探容易出现“打滑”硬岩层属于硅质石英沙胶结的岩层。

它含有部分隧石，其硬度达到X 级之上，使用普通金刚石的钻头进行施工，效果很差、效率低，钻头使用寿命低。

（4）多煤层地质。

在勘探钻进时，可能遇到十几层的煤层，主要有粉煤层和块煤层。

粉煤层钻进取芯时难度非常大，经常会出现采取不达要求钻孔降级。

（5）岩层的倾角出现变化幅度过大，软层硬层变化频繁，它属于容易出现倾斜的地层。

（6）水膨胀的泥岩层，在勘探作业中容易出现缩径。

总之，复杂煤田地层地质特点主要表现为：胀、斜、塌、漏、碎、脆、硬绳索进行取芯的工艺就是不用提钻，在钻杆内孔捞取所需岩心的技术。

它的主要特点是，煤矿勘探过程需要获取岩心时，钻柱无需全套提升，只需使用钢丝绳与绞车在钻杆内孔放入打捞器，在提取岩心时将内管内的岩心与内管一起提取到地面，取出岩心后将内管再放入钻杆内孔里继续钻探。

本文通过研究复杂条件下煤矿区，也就是破碎的地层、可钻性比较差的岩石以及软硬多层的地质条件，怎样选用钻头才能提高钻头使用寿命以及提高取芯效率，从而为同行业施工提供技术上的借鉴。

金刚石钻头硬度选用原则金刚石钻头的质量和金刚石材质有很大的关系，金刚石硬度，决定金刚石钻头硬度。

金刚石钻头的种类有很多种分法，如天然的、人造的；单管的、双管的；绳索取芯的、定向钻进的；取芯的、全面钻进的；矿山的、油井的。

根据钻进和碎岩特点，可分为表镶金刚石钻头、孕镶金刚石钻头和聚晶烧结体钻头。

不同类型的金刚石钻头使用的地方不一样，对金刚石钻头硬度的需求也不一样。

1表镶金刚石钻头英文：surface set diamond bit释文：金刚石钻头的一种。

钢质的圆筒状钻头体,上部车有丝扣,下部烧结有钻头胎体,金刚石的颗粒是包镶在钻头胎体的表面上。

胎体的外径略大于钢体直径、内径略小于钢体内径,内外侧和底部都有可以过水的沟槽,在钻进时流过冲洗液带走岩粉和冷却钻头。

表镶金刚石钻头都是包镶的天然金刚石,故价格昂贵,因而只用在一些特殊难钻进的硬地层。

石油钻井用表镶金刚石钻头较多。

2孕镶金刚石钻头英文：impregnated diamond bit释文：金刚石钻头的一种。

钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒的钻头。

钻进时胎体磨损,金刚石不断出露克取岩石,可以一直将胎体全部磨完,都有新出露的金刚石进行工作,类似于砂轮磨削金属材料。

胎体有一定高度,外径略大于钻头体外径、内径也略小于钻头体内径,胎体的外侧面、内侧面和底面均有水槽,以便通过冲洗液排除岩粉和冷却钻头。

大多数的孕镶金刚石钻头是使用的人造金刚石,称为人造孕镶金刚石钻头。

人造金刚石比天然金刚石价格便宜很多,也能较广泛地用在硬地层中钻进。

3电镀金刚石钻头英文：electro～plated diamond bit释文：又称铸造金刚石钻头。

中国独有的利用电镀原理而制成的金刚石钻头。

金刚石的胎体是在电镀槽里被一层一层镀覆在钻头体上,电镀覆盖电解金属的同时,撒布金刚石颗,金刚石就被包裹在电镀金属层里。

长时间的反复补砂和镀覆就形成了钻头的工作层。

电镀时钻头钢体也采用塑料模具定型,使镀层沿钻头轴线方向增长,并保证胎体的内外径尺寸和小槽等。

金刚石取芯钻头钻进规程[指南] 孕镶金刚石取芯钻头钻进规程钻进参数(以φ130mm钻头为例)钻压转速泵量钻进参数(KN) (r/min) (L/min)孕镶钻头 10~17 150~300 80~150一、钻压1、初压(10~15min):2.5KN。

新的钻头须有一个低压、低钻速与孔底摩合的阶段，钻头下入孔底时的钻压，要小一些，同时配合较低的转速，主要是保养金刚石，适应孔径，防止崩刃。

2、一般钻压:初压加到一定时间(10~15min)，孕镶钻头可选用钻压10~17KN。

3、钻进强研磨性、粗颗粒或破碎地层，应适当降低钻压。

4、钻压要准确计算，首先准确计算或称量钻具重量，并要考虑到钻进过程中孔壁磨擦、孔斜等因素对钻压的影响。

5、钻进破碎硬岩层时钻压要相应下调二分之一。

二、钻头转速金刚石钻进在设备允许的情况下，应采用高转速。

转速高效率也提高，特别是孕镶钻头转速应更高些。

孕镶钻头采用350~700转/分钟。

三、泵量与泵压1、对7~10级硬岩层，泵量取60~80升/分钟。

钻头每增加或减小一径，泵量就增加或减小5~10升/分钟。

提倡低泵量，以满足排岩粉为宜。

2、在转速较高、钻进速度较快、岩石研磨性越强时，应选用较高泵量。

3、金刚石钻进时泵压损失较大。

一般情况下水泵管路系统、双管和钻头的泵压损失为8个大气压左右;每百米钻杆递增损失2个大气压左右。

操作中必须随时观察泵压变化，严防送水中断和钻具中途泄漏。

四、操作注意事项1、拧卸钻头或扩孔器时要用专门的自由钳子，不要用管钳子(牙钳)，以免拧扁钻头或扩孔器。

同时不要让钳子的牙咬住钻头或扩孔器的胎体，防止压碎金刚石或压裂胎体。

2、下钻时，要把钻具抬起拉入孔内，不能在地下拖，下降速度要慢，防止脱落岩心碰坏钻头上的金刚石。

3、扫孔时压力要轻，转速要慢。

如果孔内有残留岩芯、掉块扫孔，最好用针状自磨钻头进行扫孔。

4、倒杆时，为避免压坏金刚石，倒杆之前要把钻具绷起。

钻进研磨性强的岩石时，不要让钻头离孔底。

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XY－2、XY－3、XY－4、XY－5、XY－6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SNB－90、BW－150、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0.7－2.2米/秒之间，配直径3－5毫米的钢绳600－800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。

金刚石钻头硬度选用原则金刚石钻头的质量和金刚石材质有很大的关系，金刚石硬度，决定金刚石钻头硬度。

金刚石钻头的种类有很多种分法，如天然的、人造的；单管的、双管的；绳索取芯的、定向钻进的；取芯的、全面钻进的；矿山的、油井的。

根据钻进和碎岩特点，可分为表镶金刚石钻头、孕镶金刚石钻头和聚晶烧结体钻头。

不同类型的金刚石钻头使用的地方不一样，对金刚石钻头硬度的需求也不一样。

1表镶金刚石钻头英文：surface set diamond bit释文：金刚石钻头的一种。

钢质的圆筒状钻头体，上部车有丝扣，下部烧结有钻头胎体，金刚石的颗粒是包镶在钻头胎体的表面上。

胎体的外径略大于钢体直径、内径略小于钢体内径，内外侧和底部都有可以过水的沟槽，在钻进时流过冲洗液带走岩粉和冷却钻头。

表镶金刚石钻头都是包镶的天然金刚石，故价格昂贵，因而只用在一些特殊难钻进的硬地层。

石油钻井用表镶金刚石钻头较多。

2孕镶金刚石钻头英文：impregnated diamond bit释文：金刚石钻头的一种。

钻头胎体里均匀包镶着金刚石颗粒的钻头。

钻进时胎体磨损，金刚石不断出露克取岩石，可以一直将胎体全部磨完，都有新出露的金刚石进行工作，类似于砂轮磨削金属材料。

胎体有一定高度，外径略大于钻头体外径、内径也略小于钻头体内径，胎体的外侧面、内侧面和底面均有水槽，以便通过冲洗液排除岩粉和冷却钻头。

大多数的孕镶金刚石钻头是使用的人造金刚石，称为人造孕镶金刚石钻头。

人造金刚石比天然金刚石价格便宜很多，也能较广泛地用在硬地层中钻进。

3电镀金刚石钻头英文：electro 〜plated diamond bit释文：又称铸造金刚石钻头。

中国独有的利用电镀原理而制成的金刚石钻头。

金刚石的胎体是在电镀槽里被一层一层镀覆在钻头体上，电镀覆盖电解金属的同时,撒布金刚石颗, 金刚石就被包裹在电镀金属层里。

长时间的反复补砂和镀覆就形成了钻头的工作层。

电镀时钻头钢体也采用塑料模具定型, 使镀层沿钻头轴线方向增长, 并保证胎体的内外径尺寸和小槽等。