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金刚石绳索取心钻杆接头上扣扭矩的有限元分析

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（ １ ． Ｆ ａ ｃ ｕ ￣ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ Ｏ ， ｏ ｆ Ｇ ｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ４ ３ ０ ０ ７ ４ ， Ｃ ｈ ／ ｎ ａ ； ２ ． Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｆ ． ｘ ｐ ｌ ｏ ｍｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ １ ７ ３ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｈｕ ｂ ｅ ｉ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ／ ｉ ａ ｎ ｇ Ｊｉ ｎ ｇ ｇ ｏ ｎ ｇＭａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓＴ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙＣ ｏ ． ， 工 Ｅ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ３ ６ ０ ｏ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第４ １ 卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 ｌ ０月
煤 田地质与勘探
ＣＱＡ Ｌ Ｇ】 日 Ｃ ｌ 【 ０Ｇ Ｙ＆ 嘲 ０Ｒ朗：
Ｖｂ ｌ ＿ ４１ Ｎｏ ． ５
Ｏｃ ｔ ． ２０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ １ — １ ９ ８ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ９ ０ － ０ ３
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｋ ｅ － ｕ ｐ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｏ ｆ￥ ７ １ ｄ ｉ ａ ｍｏ ｎ ｄ ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｐ ｉ ｐ ｅ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｗａ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ
ｐ ｉ ｐ ｅ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｗ ｉ ｈ ｔ ＡＮＳ ＹＳ ｗａ ｓ ｐ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ． Ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｎ ｔ ｗｉ ｈ ｔ ｈｅ ｔ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｓ Ｏ ｉ ｔ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｋｅ － ｕ ｐ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｐ ｉ ｐ ｅ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｔ ｈ ｒ ｅ ａ ｄ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｉｎ ｔ ｇ ； ｍａ ｋｅ — ｕ ｐ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ； ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
钻杆接 头是整个 钻杆 柱易折 断失效 的部位 。 据统 计， 绝 大部分 钻杆折 断事故 发生在 接头螺 纹大端 第一 扣处 ［ １ ０ 】 。国 内外 学者对 钻杆 接头 螺纹 做 了大量研 究
ｃ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｐ ｉ ｐ ｅ
Ｚ ＨＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ ｓ ｈ ｕ ａ ｉ ， Ｌ ＵＯ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｄｉ ｌ ｅ ｉ ， Ｙ ＡＮＧ Ｇｕ ｏ ｗｅ ｉ ， Ｚ ＨＡＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ ｂ ｉ ｎ ｇ ３
摘要： 在分析 ￥ ７ １ 绳索取心钻杆接头结构参数的基础上，建立 了其上扣扭矩计算公式．给 出了利用
Ａ ＮＳ ＹＳ对钻杆 接 头进 行上扣 扭矩 影响分析 的 实现 方法 ．所得 结 果与 实际情况相符 ，可用 于最佳上
扣扭矩的计算及钻杆接头螺纹参数的优化研究。 关 键 词： 绳索取 心 ；上扣扭 矩 ；有 限元
工作 ，目前普 遍认 为接头 的上扣扭 矩 、 几何 尺寸及 材 料性 能是影 响螺纹连 接强度 的关键 因素 。 随着有 限元 技术 的发展 ， 基 于轴对称模 型 的螺 纹有 限元 分析 得到 广泛 应用 ， 能够非 常直观地 给 出不 同结构参 数或 不 同 载荷 下 螺纹 的应 力 应 变 响应 ，这可 大 大缩 短 工作 周
金刚石 绳索取 心钻杆接 头 上扣扭矩 的有 限元分析
张 晓帅 ，罗光强 １ ， ２ 刘狄磊 ，杨 国巍 ，张建兵
（ １ ．中国地质大学（ 武汉） 工程学院，湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ；２ ．中国地质科 学院探矿工艺研 究所 ， 四川 成都 ６ １ １ ７ ３ ４ ；３ ． 湖北长江精工材料技术有 限公 司，湖北 鄂州 ４ ３ ６ ０ ０ ０ ）

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绳索取芯钻具的使用及维护

绳索取芯钻具的使用及维护

绳索取芯钻具的使用及维护一、前言绳索取芯钻进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。

现在我公司生产的绳索取芯钻具己形成系列:S56、S59、S598、S75、S75B、S95、S95A等，其规格如下:型号钻头扩孔器内/外径(mm)内/外径(mm)外管内/外径(mm)内管内/外径(mm)钻杆接头内/外径内/外径(mm)(mm)钻进深度(m)S56S59S75S75BS95S95A35/ 5644/ 56.545/ 5437/ 4144/5343/54100036/ 59. 547/ 6049/ 5R38/ 4346/55.546/56.5120049/ 7562/ 75. 563/ 7351/ 5661/7161/72100049/ 7562/ 75. 563/ 7351/ 5661/7161/72120064/ 9478/ 95.579/ 8967/ 7379/8978/9080064/ 9478/ 95.579/ 8967/ 7379/ 8978/901200经过多年的生产实践证明，我广生产的各种型号绳索取芯钻具性能良好,进尺快，打捞效率高，钻进时间利用率高，设备材料消乾低，使用范围广,既可用清水.也可用泥浆钻进。

为使广大用户更好地掌握这项先进技术，正确地使用S系列组索取芯钻具,并充分发阵绳索取芯钻具的优越性，特编此说明书.以供广大用户参考。

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|可小异。

现以S75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。

外管总成包括弹卡挡头、弹卡室、扩孔器、外管及钻头所组成。

内管总成包括捞矛头、弹卡钳、调节机构、悬挂及内管保护机构、至IJ位与堵塞报信机构等。

金刚石绳索取芯钻探在煤系复杂地层中的实践与思考

金刚石绳索取芯钻探在煤系复杂地层中的实践与思考

煤， Ｂ ３ 煤层、 粉砂 岩 。钻 孑 Ｌ 设 计 目的 ： 了解 Ｔ ３ 以 、 Ｐ ａ 含 煤层 特征 ， 控制 【 ） ９ 、 Ｂ ４ 煤层 。施工基本要求 为 ： 岩 芯采取
率非含煤地层大于 ６ ５ ， 含煤层岩芯采取率大于 ７ ｏ ， 矿层顶第 一 回次及底 板最后一 回次岩芯采取 率大 于 ９ Ｏ ， 孔深误差每百米不超过 ０ ． １ ｍ。其余质量要求按照 煤田 地勘查钻孔质量标准执行 ， 甲级Ｓ Ｌ ￣ Ｙ Ｌ 斜每百米 以内 顶 角变化不超过 ｌ Ｏ （ ３ ０ ０ ｍ 内不超过 ３ 。 ） ； 乙级Ｓ Ｌ ￣ Ｙ Ｌ 斜每 百 米 以内顶角变化 不 超 过 １ ． ５ ｏ （ ３ ０ ０ ｍ 内不 超 过 ５ 。 ） 。根 据 邻 近钻孔施工 的情 况及 我们 对该孔 地层 条件 的判 断 ， 该
孔施 工的难点是地层破碎 ， 松散 的煤线夹层及 煤层 多 ， 取 芯困难， 煤层顶板遇水易膨胀、 缩径、 坍塌掉块 ， 岩层倾角 变化大 ， 钻进时钻 孔易 自然 导斜 ， 孔 位处 在 山上 ， 地下 水 位深 ， 冲洗液可能漏失严重 。
项目 上马后， 我 队领导及现场生产人员高度重视 ， 针对该 孔 的特点进 行 了专 项钻探施 工设计 ， 按 照设计 方 案， 采 用一 台套全新 的 Ｘ Ｙ～５ 钻 机 。主要配 套设 备 为 ： ＸＹ一５ 钻机 一 台（ 额定 钻深 １ ５ ０ ０ ｍ） ； 动 力为 ６ １ ３ ５柴 油 机一 台 ； 泥浆 泵 为 Ｂ ｗ一２ ５ ０往 复式 柱 塞 柱 泵 ； 钻 塔 为 ２ ３ ｍ管 塔 ； 钻具 组合设 计采用 ７ ７ ｍｍ金 刚 石绳 索取 芯 钻探 为主 。第一次 开孔配 以 １ ５ ０ ｍｍＸ １ ３ ０ ｍｍ 肋 骨 合 金钻具 ， 二 次开 孔 采 用 ｊ ２ 『 １ ３ ０ ｍｍ 金 刚石 钻 具 。施 工 过 程 中控制 孔斜 的测 斜仪 器采 用 上 海力 擎 地 质仪 器 厂 生产 的 ＫＸ Ｐ ～２ Ｘ型数字 罗盘测 斜仪 。 ２ 钻探 实施情 况 钻 孔孔位 确定后 ， 随 即进行 了设备 安 装 ， 安 装完 毕 我队按照岩芯钻探规程进行了设备的安装验收 ， 尤其进 行 了孑 Ｌ 口、 天车、 立轴 三点 一线 的检 查 。开 钻前 对 现场 操作人员必要的安全教育和技术交底 。 ２ ． １ 第一次 开孔
金刚石绳索取心传统钻具在深孔钻进中的应用

金刚石绳索取心传统钻具在深孔钻进中的应用

式 中： Ｖ
＾ ｙ 一
１ １ ０ ０ ～ １ ８ ０ ０
２ 关于泥浆泵 的选择
深 孔 绳 索取 心钻 探 回 次钻 进 时 间 长 ， 钻孔外环 间隙小， 冲 洗ห้องสมุดไป่ตู้循环压 力大 ． 工 艺特 殊 ， 要 求 泥 浆 泵 能 无 极 或 多级 变 速 ． 流量调节范围大 ， 泵送压力 高， 易损 件使 用 寿 命 长 并 可 快 速 更
１ １ ０ ／ ９ １
９ ｌ ， ７ ５ ７ ５ ／ ６ ０
５ ～ １ Ｏ
１ Ｏ 一 １ ４ １ ０ — １ ４
４ ｏ ｏ ６ ０ ０
６ ０ ０ － １ １ ０ ０ ６ ０ ０ ～ ｌ １ ０ ０
５ ０ － ９ ０
４ ０ — ７ ０ ４ ０ － ６ ０
孔越深压力损失越大 ． 要 求 泵 压越 高 ， 而 环 状 间 隙是 影 响 流 阻 的 最 敏 感 因素 。
弛 — 器
壁
选择 合 适 的 冲洗 液 和 泵 量 是 深 孔钻 探 技 术 的 关键 。 绳 索 取 心金 刚 石 钻 进 泥 浆 是 一 种 剪 切 稀 释 流 体 ，剪 切 稀
求： ①具有 良好的护壁性能。 冲洗液具有较低 的滤失量和较强
的造壁性， 具有吸附 、 粘 结孔 壁作 用 ， 形 成 的 泥 皮 薄 而韧 性 强 ， 能 有 效保 护孔 壁 稳 定 。 （ 具 有 良好 的 润滑 性 能 。粘 附 系数 小 ， 能 有 效 降低 摩 擦 阻力 ， 降低回转 阻力 ， 防 止 粘 附卡 钻 等 ， 减少
换， 同 时要 求 流 量 、 压 力控 制 准 确 。 数 字显 示 。 泥 浆 泵 是 随钻 机 的钻 进 能 力 配 套 的 。 钻进深度 大， 泵 压 也 较 大 ． 泥 浆 泵 的 泵量 需根 据 地 层 因 素 和 钻进 方 法 不 同进 行 调 整。 现 有 引进 国 外 的液 压 动 力头 钻 机 ， 钻进深度 １ ０ ０ ０ ～ ２ ３ ０ ０ ｍ，
绳索取芯钻具结构原理

绳索取芯钻具结构原理

绳索取芯钻具结构原理一、绳索取芯钻具概述绳索取芯钻具是一种特殊的钻井方式，适用于山区、沼泽、大漩涡等艰苦环境下的钻井作业。

它的钻具结构简单，而且不需要大量压力来进行钻探。

绳索取芯钻具由绳索驱动旋转钻头，通过钻头部位上的玻璃管吸取样品。

这种钻具的优点是钻井速度快、设备简单、成本低，适用于无处不在的困难地形。

1、绳索绳索是绳索取芯钻具的关键组成部分，它是驱动钻头旋转的动力来源。

钻井中使用的绳索主要有钢丝绳和聚酯绳两种。

钢丝绳质地硬，寿命较长，但重量大、弹性较小。

聚酯绳轻便、弹性好，但易断、寿命短。

2、旋转系统旋转系统主要由套管、转盘、转杆等组成。

套管是绳索取芯钻具的核心部件，它在钻井过程中起到引导和支撑钻具的作用。

转盘是钻井车上的装置，用来带动钻杆和套管旋转。

转杆则是连接套管和钻头的关键零部件，它通过旋转套管促进钻头的旋转。

3、钻头钻头是绳索取芯钻具的关键组成部分，由钻头本体和钻头位于头部的玻璃管两部分组成。

钻头本体是钻井中的主要工作零部件，它由重钢制成，底部有特殊纹理，可在钻探时带走岩层的样品，同时也起到了掏孔的作用。

钻头顶部的玻璃管可吸取局部的地下水、气体等样品，研究钻孔周边地质构造及水文地质条件。

4、取心工具绳索取芯钻具通过钻头部位的玻璃管吸取样品，因此需要一个取心工具进行样品装填。

常使用的取心工具有拓印装置、取样管、扫描仪等。

拓印装置是常用的工具，它可以对岩芯进行分类和描述。

取样管主要用于采样，样品填充后它被封闭，保障样品不被污染。

扫描仪则是另一种重要的取心工具，它可用于样品图像采集，有助于进行岩芯分析。

绳索取芯钻具的工作原理是利用绳索转动钻头，从而在钻孔壁上切削出岩层样品。

具体的过程为：绳索通过转盘带动转杆旋转，转杆再带动套管旋转，套管下端的钻头在旋转中切削直径略小于套管内径的一定长度的岩层，并通过钻头顶部的玻璃管将样品吸入管内。

随着钻杆的不断垂直下降，岩层样品逐渐填满套管内部，钻探结束时，岩层样品被取出并进行进一步分析。