绳索取心钻杆的受力与失效分析
- 格式:pdf
- 大小:179.56 KB
- 文档页数:3
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。
提高绳索取心钻探质量方面的探讨摘要:绳索取心是一项功能相对全面的钻探技术。
事实证明,该项技术不仅能够很快的完成工程项目,而且相比普通的钻探技术而言,还具有投入少和效率较高的优势。
也正是由于这一优点,我国的钻探工程一半以上采用绳索取心钻探技术。
文章根据作者多年来使用绳索取心钻探技术的一些心得体会,结合同行业中使用该技术比较完善先进的一些经验,主要从提高绳索取心钻探质量以及提高效率等方面进行总结归纳,以此对以后的工作作为指导。
关键词:绳索取心钻探工程技术质量一引言随着我国经济最近三十年突飞猛进的发展,各行各业在各种资源的使用需求方面大幅度增长。
在资源勘探勘查方面,地质岩心钻探作为最直接且使用最广泛的手段,其中绳索取心钻探技术越来越普遍,为国民经济的发展发挥了不可或缺的作用。
特别是最近二十年来,在破碎松散等复杂地层的地质岩心钻探中,绳索取心钻探技术得到广泛使用。
因为在破碎松散等复杂地层钻探,经常性遇到岩心取心率低、取心困难及回次进尺比较短等问题,无法满足地质勘查需要,成为制约发展钻探技术及提高钻探质量的瓶颈。
使用绳索取心技术,提高了岩心取心质量和采心率,大大提高了钻探效率和经济效益,而且钻孔稳定性提高,钻孔斜度降低,钻探事故率以及钻孔报废率均大幅度降低。
因为绳索取心钻探不同于以往的钻探工艺,需要每个回次起下钻具,耗费许多时间在辅助工序上,绳索取心靠绳索快速的起下钻具,把大部分时间用在孔底钻探上,这样大幅度提高工作效率和经济效益,同时因不用频繁起下钻具,减少了钻具、钻井液对钻孔孔壁的抽吸等破坏,提高了钻孔的稳定性和钻孔的孔直度。
二绳索取心钻探概述绳索取心钻探是在不起钻的情况下,用细钢丝绳把内管总成里面的岩心迅速拉出地面,同时投下另外一套内管开始钻进,从而实现连续不间断钻探作业。
因为该技术减少起下钻次数和升降钻具的辅助时间,提高钻进效率,其特点是“三高一低”,即钻进速度高、金刚石钻头使用寿命高、时间利用率高、工人劳动强度低。
绳索取心钻进在水利水电勘探中存在的问题及解决思路周晓;易学文;李守圣;郭明【摘要】钻探是水利水电工程勘探中获取地下信息最直接、最重要的手段,钻探质量对水利工程的投资和安全具有极其重大的影响。
绳索取心是提高钻探质量十分重要的技术,在国土资、金、煤炭等部门得到了广泛的应用。
但是将该技术应用水利水电工程勘探还存在压水试验、绳索取心钻具不匹配、冲洗液限制等问题。
通过对上述问题的分析和研究,提出了解决思路和方法,且在工程实践中取得了良好的效果。
特别是研究设计的不提大钻压水试验方法,将压水试验和绳索取心钻进有机地结合在一起,很好地解决了绳索取心钻进难以适应水利水电勘探的关键技术难题。
%Drilling is a direct and important method of gaining the underground information in the water resources and hy-dropower engineering exploration, and the quality of drilling is very important for the water resources engineering's invest-ment and safety.The wire-line coring drilling is a key technology in improving drilling quality, which is widely used in land resources, metallurgy and coal.But there are some problems in water pressure test, unsuitable specification of wire-line co-ring drilling tools and the flushing fluid limitation.By the analysis and study on the above problems, the solution was put forward and good effects were received.By the designed method of water pressure test with no-hoisting drill, the combina-tion of water pressure test and wire-line coring drilling solved the technical difficulties in wire-line coring drilling to adapt water conservancy and hydropower exploration.【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P24-27)【关键词】绳索取心钻进;水利水电工程勘探;压水试验;冲洗液【作者】周晓;易学文;李守圣;郭明【作者单位】黄河勘测规划设计有限公司地质勘探院,河南洛阳471002;黄河勘测规划设计有限公司地质勘探院,河南洛阳471002;黄河勘测规划设计有限公司地质勘探院,河南洛阳471002;黄河勘测规划设计有限公司地质勘探院,河南洛阳471002【正文语种】中文【中图分类】P634.50 引言在水利水电工程勘察中,钻探是获取工程区域地层信息最直接、最准确的不可替代的勘探手段。
直连式绳索取心钻杆轴向拉力分析摘要:钻杆轴向拉力是设计钻杆的重要因素之一。
本文通过分析直连式绳索钻杆的轴向拉力情况,为直连式钻杆的研制提供重要的指导依据。
关键词:直连式钻杆;不全丝扣;轴向拉力计算;破坏拉力试验绳索取心钻进技术在我国应运已经非常普遍,由于绳索取心钻进往往要钻进几天、十几天甚至几十天才能提钻一次,所以对绳索取心钻具的要求也越来越高。
目前,国内绳索钻具普遍采用的是螺纹连接公母接头式钻杆,这种钻杆螺纹端数量多,容易造成失效,在钻进过程中经常出现事故,因此结构更加合理、材质更好的直连式绳索钻杆越来越受到市场的欢迎。
1. 概述直连式绳索钻杆与螺纹连接公母接头式钻杆在相同的工作条件下,其综合机械性能应与螺纹连接公母接头式钻杆相当甚至更高,否则就很难满足当前绳索钻进条件下的使用要求。
在钻进过程中,钻杆是整个钻杆柱的关键和主要组成部分,受到多种力的影响,包括:轴向拉压力、弯曲力、离心力等等,其中轴向拉压力对钻进影响极大,钻具拥有足够的轴向拉力,对科学钻进具有重要的意义。
因此,对直连式绳索钻杆进行轴向拉力分析就显得非常重要,这也是决定直连式钻杆能否被市场接受的一个重要因素。
2. 钻具轴向拉力理论分析钻具有多大的轴向抗拉力,对钻进深度有直接的影响,准确掌握钻具的轴向拉力,是科学钻进的重要前提。
对直连式钻杆进行轴向拉力分析,首先要确定钻杆在钻进过程中轴向拉力会受到哪几种因素的影响。
一般说来,钻杆在钻进过程中,轴向拉力主要受两方面的影响:一是重力作用的影响,钻杆柱最下面的拉力为零,井口处的拉力最大;二是钻柱与井壁之间的摩擦力。
基于这两种因素的影响,设计钻杆时,轴向拉力必须要考虑一定的安全系数。
目前,国内常用的直连式绳索钻杆多为NQ、HQ两种,设计孔深大约在1000-1500米之间,下面我们将着重以NQ钻杆为例,通过理论计算和实际拉力试验分析其轴向拉力情况。
现阶段,国内直连式绳索钻杆材料一般选为XJY850,这种材质的管材综合性能好,具有较高的强度和良好的工艺性能,甚至可与国外同类产品相媲美。
钻杆及其接头的早期失效分析与措施研究[摘要]钻杆失效表现在三个方面:本体断裂、刺漏、钻杆螺纹处失效。
本文将分析并探讨钻杆及其接头的早期失效类型、失效形式、失效原因,并且根据分析原因去寻找应对的方法以及预防的办法。
通过设计优化的钻杆结构,提升钻杆质量,使钻杆失效事故发生的概率下降。
[关键词]分析原因钻杆失效优化设计预防措施钻具0前言失效分析是分析判断材料的失效模式、性质、原因、研究失效事故处理方法和预防再失效的技术活动与管理活动,是一种科学的分析方法。
本文将对钻杆失效进行分析。
钻杆很容易受到磨损以及腐蚀等问题的影响从而引发失效事故。
而仅仅是在我们国家的油田之中发生的钻杆失效事故就多达数百起,钻杆失效不仅会造成极大的经济财产的损失,并且常常影响到工程的进度,后果十分严重。
失败乃是成功之母,通过研究钻杆失效,推进提高钻杆质量以及加强研究钻杆的使用和管理,尽量避免失效事故。
1失效类型分析在钻进过程中的受力繁杂,不仅仅是拉力,还有各种应力,因此失效的种类十分复杂,环境也很苛刻,井下的介质之中还包含有一些具有腐蚀性质的液体,而钻具运转起来后会促使钻杆与井壁之间产生高频率的撞击以及摩擦。
钻杆失效的类型种类繁多,主要可以概括为三大类型:断裂失效或者是刺穿失效;表面受损以及过量变形。
断裂或者是刺穿失效在失效事故比较常见,疲劳以及腐蚀等因素是罪魁祸首。
而腐蚀也极易造成表面受损,机器磨损也是表面受损。
当所受到的应力超过钻杆能承受的极限的是,则会引起过量变形[1]。
1.1断裂失效①过载断裂:如“鳖钻时的钻柱体断裂”,“钻杆遇卡提升时焊缝热影响区的断裂”。
②氢脆断裂:金属中的氢含量过多时,材料在拉力和应力的作用下很容易产生氢脆。
很多人不知道,由硫化氢和盐酸引起的钻柱应力腐蚀断裂也是由于氢的作用造成的。
③应力腐蚀断裂:如“钻杆接触某些腐蚀介质时的应力腐蚀开裂”,“钻柱在含硫油气井中工作时的硫化物应力腐蚀断裂”。
④低应力脆断:此类失效在钻杆失效中占了很大的比例,是最危险的断裂方式之一。
绳索取芯钻进技术应用及工艺分析摘要:在岩土钻探工程中,为了保障施工效率和质量,避免施工安全问题的出现,采用科学有效的钻探技术是十分必要的。
绳索取芯技术是一种十分常见的钻探技术,该技术可以不提出钻头、钻具也能获取岩心的钻探技术,其不仅能够节省人工成本的投入,还能够提升钻探工作的效率和质量,受到了我国钻探技术人员的青睐。
本文主要就绳索取芯技术在岩土钻探施工中的应用进行了相应的分析和说明。
关键词:绳索取芯;岩土钻探;技术应用绳索取芯技术不需要大量的人力资源亦可完成,其效率、质量、安全性相对较高,且对设备的消耗较低,所以受到了钻探施工人员的青睐。
随着该技术的广泛应用,其也在不断的改进和创新。
该技术不需要提出钻头、钻具也可以获取岩芯,在钻杆内部填满岩芯,然后从钻杆内将岩芯搬运到地面。
在实际施工的过程中,受到钻探地质、土层环境等因素的影响,钻探效果会产生一定的差异,所以技术人员要根据实际施工环境进行技术的应用和设备的选取,不能盲目施工。
如果选用绳索取心技术,首先要做好钻杆的检测工作,避免钻杆断裂、脱扣等问题,这些问题不仅影响钻探工作的开展,还会造成钻孔、器材的损失,进而影响工程效率和经济效益。
为此,如果钻探环境复杂,一定要结合实际情况进行施工,确保绳索取芯技术的有效性。
1、绳索取芯技术的应用范围由于该技术的普遍应用,我国对该技术已经有了一定的研究,但与发达国家仍有差距。
随着技术的进步,绳索取芯技术的应用范围也在不断的扩大。
目前其主要应用于岩土地质勘察、水利工程等方面。
在钻探工程中使用该技术要从多方面进行考虑,其中包括地层条件、钻头质量、辅助设备、钻孔深度等等,也要考虑工程的资金和资源成本,不仅确保钻探工作的技术性,还要保障其经济性。
目前,在我国该技术的使用效率已经达到了每月每台设备钻进600m-1000m,平均1小时钻进7-10m,且钻杆使用寿命较长,普遍在2万米左右。
从实际应用情况来看,该技术可以应用在各种环境之中,即使是6-9级的硬岩层,应用该技术也能够确保钻探的效率和质量。
绳索取芯钻具的利用及保护一、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式。
它与一般钻进方式相较,具有地质成效好,生产效率高,钻进本钱低等优势。
同时因其结构简单,性能齐全,牢固耐用,维修方便,而被普遍利用。
此刻我公司生产的绳索取芯钻具己形成系列:S5六、 S5九、 S59八、 S7五、 S75B、 S9五、 S95A等,其规格如下:通过量年的生产实践证明,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,钻进时刻利用率高,设备材料消乾低,利用范围广,既可用清水.也可用泥浆钻进。
为使广大用户更好地把握这项先进技术,正确地利用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利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,合在一路统称双管。
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、调剂机构、悬挂及内管爱惜机构、至IJ 位与堵塞报信机构等。
这几个要紧机构的工作原理如下:1.弹卡机构要紧由弹卡挡头,弹卡钳、张簧等部件组成。
其作用是内管总成沿钻杆中t:内使其贴在壁下放时,弹卡钳在张簧的作用下张开必然角度,抵达弹卡:在时,弹卡室内壁上,这时上有弹卡挡头,可避免内管向上串动,夕|、有弹卡室,限J1-. 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,以避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路转动,二、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(一样相差一lmm)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维持清洁-4mm的间隙,以避免损坏卡簧座与钻头,并保证内管的单动性能。
地浸工艺钻孔施工中的绳索取芯技术分析摘要:本文介绍了在地浸工艺钻孔施工过程中,应用绳索取芯技术的意义与实例,以期通过合理应用绳索取芯技术的方式,在保证取芯效率、质量满足工作要求的基础上,降低取芯成本、缩短取芯工期,为后续工作的顺利开展提供有效的支持,希望能够给读者带来启发。
关键词:地浸工艺;钻孔施工;绳索取芯技术引言:在当前矿井勘探工作开展的过程中,为切实了解矿层的实际情况,则需要相关工作人员采用钻探取芯的方法,获取符合测量标准的样本,以便为后续矿层的开采、管理等工作的开展提供有效的支持。
近年来,随着勘探技术的不断发展,地浸工艺钻孔取芯施工中的绳索取芯技术,因具备较为良好的使用效果,得到了广泛的应用。
一、地浸工艺钻孔施工中应用绳索取芯技术的意义在当前的地浸开采过程中,为切实了解层岩的具体特征,需要部分工艺在钻孔过程中,对目的层进行取芯操作,现阶段,较为常见的操作方法主要可以分成两种,一种是采用大直径钻杆或岩芯管进行取芯操作,另一种是先用岩芯钻机进行取芯操作,然后用多级扩孔工艺实现工艺孔的扩大。
对上述两种方案进行比较后可以了解到,尽管第一种工艺不需要多级扩孔,但由于取芯孔相对较小所以取芯的难度比较大,并且在取芯操作过程中,需要频繁提下大口径钻具,同时,在操作过程中受泥浆堵塞矿层难度较大的影响,这种操作方式的劳动强度相对较大。
第二种方案在实际使用过程中,由于需要进行多级钻孔操作,耗费的人力、物力以及时间相对较多,并且最后成井的质量控制难度相对较大。
面对上述情况,相关工作人员可以在地浸工艺的基础上,结合施工区域的实际情况,通过采用绳索取芯技术方式,在保证取芯技术符合相应技术标准的同时,降低工作对矿层的污染,缩短单孔成井所消耗的时间[1]。
二、地浸工艺钻孔施工中应用绳索取芯技术的实例为切实了解地浸工艺钻孔取芯施工中的绳索取芯技术的使用效果,本文主要以某矿区为例,介绍了在该矿区中相关工作人员利用现有的转盘式钻机与直径为127mm的绳索取芯相互配合,实现快速钻探取芯的方法。