提高岩心钻探取心质量的研究和技术
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一、前言时光荏苒,转眼间我在岩心钻探岗位上已工作一年。
在这一年的时间里,我在领导和同事们的关心与帮助下,通过自己的努力,取得了一定的成绩。
现将我的工作情况进行总结,以便更好地规划未来的工作。
二、工作回顾1. 熟悉业务,提升技能刚进入岩心钻探行业时,我对相关知识和技能了解甚少。
为了尽快熟悉业务,我积极参加公司组织的各类培训,努力学习岩心钻探的理论知识。
在实际工作中,我虚心向有经验的同事请教,不断提高自己的操作技能。
经过一年的努力,我已经能够熟练掌握岩心钻探的各个环节,为后续工作打下了坚实的基础。
2. 严谨态度,确保质量在岩心钻探过程中,我始终保持着严谨的工作态度。
从选址、钻进、取样到岩心描述,每个环节都严格按照规范操作。
在取样过程中,我注重岩心的保护,确保样品的完整性。
在岩心描述时,我认真记录各项参数,为后续的地质分析和研究提供准确的数据。
3. 团队协作,共同进步在岩心钻探工作中,我深知团队协作的重要性。
我积极参与团队讨论,与同事共同解决工作中遇到的问题。
在遇到困难时,我主动请教他人,共同寻求解决办法。
通过团队的努力,我们圆满完成了多项钻探任务。
4. 不断学习,提升自我为了适应岩心钻探行业的发展,我始终保持学习的态度。
在工作中,我关注行业动态,学习新的技术和方法。
通过不断学习,我提高了自己的综合素质,为公司的长远发展贡献自己的力量。
三、工作展望1. 深入学习,提升专业技能在未来的工作中,我将继续深入学习岩心钻探相关知识,提高自己的专业技能,为公司的钻探项目提供更有力的技术支持。
2. 严谨作风,确保工程质量在工作中,我将继续保持严谨的工作态度,确保工程质量,为公司树立良好的口碑。
3. 加强团队协作,共同进步我将积极参与团队协作,与同事们共同进步,为公司创造更多价值。
4. 持续学习,提升综合素质在今后的工作中,我将继续关注行业动态,学习新的技术和方法,提升自己的综合素质,为公司的长远发展贡献自己的力量。
复杂地层岩心钻探施工技术总结复杂地层岩心钻探施工技术总结复杂地层岩心钻探施工技术总结岩心钻探是在进行固体矿产地质勘探时经常采用的勘探手段之一。
在我国,岩心钻探仍然是目前和今后相当长一段时间内地质工作者在进行地质工程勘探时,获取直观地质资料的最主要方式。
本文对复杂地层特性和岩心钻探施工方法进行叙述,并就如何进行复杂地层的岩心机械钻探施工技术进行研究,进而提高钻探质量,降低勘探成本,以达到提高找矿效率的目的。
一、复杂地层分类根据钻探施工特点及地质情况,把复杂地层分为以下几类:(一)松散破碎地层:主要包括松散破碎和硬、脆、碎破碎地层。
较为典型的有胶结性很差的砂石和石灰岩组成的二叠纪地层,这种地层含有大量的砂岩,部分地区存在泥岩、砂岩和砾岩以及部分卵石。
受钻具振动碰撞和泥浆冲蚀作用,钻探钻孔易发生坍塌、漏失、超径等事故。
(二)水敏性地层:主要包括水化松散、水化剥落、水化膨胀和水化溶蚀煤系地层。
(三)漏、涌水地层:这类地层钻探施工护孔堵漏难度极大,漏失分大、中、小漏;涌水地层一般涌水量为10m3/h~50m3/h。
煤系地层硅质胶结,灰岩多破碎,且研磨性大,构造裂隙较发育,稳定性较差,透水性强,地下水丰富,承压水力大,钻孔缩径或涌水时有发生。
二、钻探方法和设备的选择(一)钻进方法的选择《岩心钻探规程》中按岩石硬度的大小分为四类十二级:软--可钻性1~3级、中硬--可钻性4~6级、硬--可钻性7~9级、坚硬--可钻性10~12级;按研磨性的强弱分为三类:弱研磨性、中研磨性、强研磨性;按完整程度分为三类:完整、较完整、破碎。
在具体施工中根据岩石可钻性、研磨性、完整程度等选择磨料和钻进方法。
1~6级和部分7级岩石可选用硬质合金、金刚石、复合片钻进;4~12级岩石可选用金刚石回转钻进,7~12级岩石也可选用钢粒钻进;6~8级岩石可选用硬质合金冲击回转钻进;6~12级可选用金刚石冲击回转钻进。
严格执行《岩心钻探规程》的规定是在复杂地层区提高钻探质量的保证。
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。
管理及其他M anagement and other 金属矿山复杂地层深孔岩心钻探技术分析姜春雷摘要:深孔岩心钻探关键在于地质勘探,创新技术如三维电磁导向、实时地质信息采集、智能化岩心分析、无人机等应用,提升了勘探效率和数据质量。
这些技术的综合应用将推动领域更高效、智能、可持续发展,为地球科学研究和资源勘探提供可靠支持。
本文旨在为科学家、工程师和决策者提供深孔岩心钻探技术发展的新思路。
关键词:深孔岩心;创新技术;地质勘探深孔岩心钻探作为地质勘探和资源开发领域的核心技术之一,在揭示地下结构、研究岩石性质以及勘探油气等自然资源方面发挥着不可替代的作用。
随着科技的不断进步和创新技术的涌现,深孔岩心钻探正经历着一场全面的技术革命,为这一传统领域带来了前所未有的机遇和挑战。
在这一背景下,本文将聚焦于探讨创新技术在深孔岩心钻探中的应用前景,这些技术如何促进勘探效率的提升、数据质量的改善以及科学研究的深入开展。
1 复杂地层特征分析1.1 目标矿区地质特征目标矿区的地质特征对于深孔岩心钻探至关重要,因为它们直接影响着钻井过程中的稳定性和采集到的岩心样品的质量。
了解目标矿区的岩石类型是关键的。
不同类型的岩石在其物理性质、抗压强度以及孔隙结构上都存在差异,这对于选择合适的钻具和工作参数至关重要。
地层结构在目标矿区地质特征中占据重要位置。
地层结构包括地层的厚度、倾角、产状等方面的特征。
了解这些结构特征有助于确定钻探的钻进方向和角度,从而最大程度地提高钻探效率和成功率。
构造特征也是目标矿区地质特征的一部分。
构造特征包括褶皱、断层、褶皱带等地质构造,这些构造对地层的变形和破碎产生重要影响。
在进行岩心钻探时,需要考虑这些构造特征,以避免钻具卡住或遇到其他困难。
对目标矿区的岩石组成、矿物含量以及地层的孔隙度等进行详细分析也是必要的。
岩石的物理和化学性质直接影响岩心样品的采集和后续的实验分析。
孔隙度的了解有助于评估地层的渗透性和储层容积,对矿产资源的评估有着重要的意义。
地浸砂岩型铀矿松散岩层取心钻进技术研究20世纪90年代初,核工业地质局作出了将铀矿勘查的重点由中国南方转向北方、由硬岩型转向盆地地浸砂岩型的重大调整部署。
目前,地浸砂岩型铀矿床已经成为我国铀资源勘查的主攻类型矿床。
我国地浸砂岩型铀矿床的勘查区域主要分布在北方的中新生代盆地中,钻探施工难度大,生产中出现的主要问题有:(1)岩矿心采取率低;(2)钻孔护堵困难,成孔率低;(3)孔内事故多;(4)钻进效率低,施工成本高;(5)卵砾岩层钻进困难。
“松散岩层取心”与“卵砾石层钻进”是盆地地浸砂岩型铀矿钻探施工中的两大重要难题。
论文选题来源于核工业地质局“十五”铀矿地质科研课题《地浸砂岩型铀矿松散岩层取心钻进技术研究及其应用》,主要介绍作者近年来在“松散岩层取心技术研究”和“卵砾石层取心钻进技术研究”方面所进行的一些课题研究及取得的部分成果。
论文全文共分四章:第一章绪论;第二章松散岩层取心技术研究;第三章卵砾石层取心钻进技术研究;第四章结论。
论文第二章和第三章是全文的中心内容。
论文第二章综述了岩矿心采取率和采取质量的重要性,影响因素,以及要提高采取率和取心质量必须采取的一系列措施。
探讨了冲洗液在岩矿心柱表形成的“泥皮”对岩矿心采取质量的影响,适当厚度(1~3mm)且具有一定结构强度的“泥皮”对岩矿心起着保护作用。
通过对岩矿心在单动双管、双动双管与单管三种常用取心钻具钻头处和钻具内的受力状态分析,建立了相关的力学模型,得出了取心钻进时回次进尺长度与岩石的机械强度、钻具内管直径、冲洗液动压力、岩石与钻具内管内壁的摩擦系数、钻具的内外环间隙、冲洗液性能之间的影响关系。
地浸砂岩型铀矿钻探取心的目的层是含矿、含水的松散砂岩层,该岩层胶结程度差、松散、破碎,钻进过程中,岩心怕冲洗液水流冲蚀、怕震动、怕磨蚀。
另外,松散砂岩层与泥岩换层频繁,岩层软硬不均,取心操作工艺不易掌握,在这类松散砂岩层中,钻探取心难度较大。
论文第二章介绍了投球式单管取心钻具、投球式双动双管取心钻具、HD-216取心钻具、HD-216A取心钻具、射流式取心钻具、双阀式单动双管取心钻具、喷反式单动双管取心钻具七种钻具。
地质工程勘查中钻探技术的方法及应用分析摘要:在地质勘探中,钻探技术是影响勘查质量的关键技术。
在我国,这种技术已有相当长的历史。
本技术的主体设备为钻机,勘探时使用钻机对地面进行勘探,钻探时在地面上形成一根圆筒。
同时,通过与其他有关技术的协作,可以得到有关地层参数等信息。
将钻探技术用于岩土工程勘察,可以有效地提高地质勘探工作的效率,从而达到很好的经济效益和社会效益。
在这一背景下,文章对地质勘探中的钻探技术及其在地质勘探中的应用进行了分析和讨论。
关键词:地质工程;勘探;钻探技术;方法与应用前言:近年来,随着我国地质勘探与勘探技术的发展和应用,钻探技术也呈现出较大的技术发展趋势。
随着我国钻探技术的不断向自动化、智能化、精细化发展,对我国钻探地质矿产资源勘探技术开发和地质科学钻探技术勘查发展来说,具有一定的重要技术理论促进作用。
如何将钻探技术应用于地质勘探,已成为当前亟待解决的课题。
一、钻探工艺的重要意义地质钻探技术是一项具有悠久历史的技术,它在人类的生产和生活中占有举足轻重的地位。
人类通过地质钻探技术来探寻自然之谜,并获得天然资源。
我国幅员辽阔,矿产资源十分丰富,而地下埋藏的矿产要靠地质钻探技术来开采,而要利用这些技术来开采和开采,就必须依靠地质钻探技术。
除了勘探地下矿藏以外,勘探建设项目的地质情况,以及地下水的勘探和开发,都离不开地质钻探技术的支撑。
因此,地质钻探技术在人类的生产和生活中发挥着举足轻重的作用。
我国的地面矿产资源虽然丰富,但由于地质勘探技术和钻探技术的滞后,使我国的矿产资源利用率很低,有的甚至出现了供不应求的现象。
近年来,随着我国矿产资源的紧缺,政府对地质勘探项目的支持越来越多,而地质勘探技术的重要性也得到了越来越多的关注,根据实际的情况合理的采用地质钻探技术,从而更快、更准确的发现各种资源。
二、钻探技术在地质调查中的缺陷与分析1、钻探工艺设备落后,智能化程度不高虽然我国已有多年的地质工程勘察经验,但在实际作业中,我们的勘探与钻探设备大多采用老式的设备,虽然,有些施工单位对原有的设备进行了改进,但整体上显示出落后的智能程度和落后的装备,不利于其真正价值的实现。
地质岩心钻探技术要求主要是控制矿体的形态、规模、产状、品位变化特征。
钻探工程严格按《岩心钻探规程》六大指标执行。
采用小口径金刚石绳索取芯钻探工艺,提高钻探效率和施工质量。
设计钻孔终孔孔径不小于75毫米。
一、岩矿心采取率与整理1、地质要求取心的岩层、钻孔平均岩心采取率不得低于70%;2、矿化带重要标志层以及矿层与矿层顶板不得低于80%;3、取出的岩矿心,应洗净后自上而下按次序装箱,不得颠倒或任意拉长,岩心应按规定编号,每回次应填放岩心票(包括没有岩心的回次),岩心箱应进行编号,箱子规格要符合要求且结实。
二、钻孔弯曲与测量间距1、钻孔轴线的形态及空间位置的三维坐标由设计部门提出,同时应给出实际轴线与设计轴线偏离的最大允许值。
2、机台应及时、定点测量钻孔顶角及方位角,将测量结果填入“钻孔弯曲度测量记录表”。
通常情况下,在直孔施工中每100米顶角偏斜不应超过2°,在斜孔施工中每100米顶角偏斜不应超过3°。
有特殊需要时,按设计书或合同的要求执行。
3、施工部门应及时计算确定钻孔轴线的形态及空间位置。
4、设计或实测钻孔顶角小于或等于3°时,每钻进100米测一次顶角(不测方位角);顶角大于3°时,根据地质要求每钻进50米测一次顶角和方位角。
定向和易斜钻孔,应适当缩短测量间距。
三、简易水文观测1、使用清水或无固相冲洗液的钻孔中,每班至少观测水位1~2回次。
每观测回次中,提钻后、下钻前各测量一次水位,间隔时间应大于5分钟。
2、每个钻进回次应根据水源箱水位、泥浆池液位变化和补充冲洗液量计算冲洗液消耗量。
3、钻进中遇到涌水、漏水、涌砂、掉块、坍塌、缩径、逸气、裂隙、溶洞及钻柱坠落等异常现象时,应及时记录其深度。
4、在地下水自流钻孔中,根据水文地质要求接高孔口管或安装测试装置测量水头高度和涌水量。
5、孔内发现热水,应测量孔口和孔底温度。
四、孔深误差测量与校正1、下列情况应校正孔深:(1)钻进深度达100m及其倍数时;(2)进出矿层时(矿层厚度小于5m时,只测量一次);(3)经地质编录人员确认的重要构造位置及划分地质时代的层位;(4)下套管前和终孔后。
地质岩心钻探钻探工程质量有六项指标:岩矿心采取率、钻孔弯曲度、简易水文地质观测、孔深误差测量与校正、原始报表填写、钻孔的封闭。
为了保证达到这六项指标的要求,我们就必须采取必要的方法与措施来提高钻探质量。
一、提高岩矿心采取率的措施1. 根据各矿区地质条件、岩矿层的物理机械性质和技术因素,正确地选择取心方法和工具。
2. 取心困难的岩矿层中,应尽可能选用金刚石或硬质合金钻进。
3. 在取心困难的矿层中钻进时,应限制转速、压力和泵量,适当控制回次进尺长度和时间。
4. 钻进时回次进尺不得超过岩心管长度。
5. 在矿层、矿层顶底板和重要标志层中,岩、矿心没有采取上来时,须专程捞取,不应继续钻进,必需钻时不得超过0.5米。
捞取岩、矿心时应尽量采用喷反、无泵或钢丝钻头等有效方法。
6. 退取岩心时要细心,尽可能地避免人为地破碎,并严格防止岩、矿心上、下顺序颠倒。
二、预防钻孔弯曲的措施1. 确保安装质量,保证“天车、回转器、孔口”三点一线。
不准使用旷动的立轴(导管)。
2. 开孔时,应选用锋利的钻头,主动钻杆不得有偏摆,轴心压力要均匀,要随钻孔加深而加长岩心管。
3. 在易斜岩层地区施工,应根据地层、见矿深度等条件合理设计开孔角度和弯曲强度。
要尽量选用金刚石或硬质合金钻进。
4. 深孔钻进时,应尽量采用钻铤加压。
5. 遇到片岩地层、倾斜岩层、破碎带、软硬互层时,应使用锋利的钻头和长、直、重、厚、刚的钻具,有条件时也可试用冲击回转钻进。
6. 扩孔时要带内导正器,换径时要带外导正器。
粗径钻具要用综合式异径接头连结,其中心线必须一致。
换径时导正管要长于4米,第一回次的小径岩心管长度要短于1米。
三、做好简易水文地质观测的措施要及时观测水位及其他应测项目;水位观测的基准点必须一致,读数要准确,测绳不得任意割接。
四、降低孔深误差的措施1. 机场使用的木尺或铁尺必须保持两端平齐,刻度准确、清楚,并注意经常校正。
2. 丈量机上就时应停止立轴回转,基准点必须一致,并应准确丈量,及时记录。
提高岩心钻探取心质量的研究和技术摘要:文章论述了作者二十多年来在研究深厚砂卵石覆盖层和基岩复杂地层金刚石钻进提高取心质量的成果和一套独立完整的工艺技术方法。
上述地层岩心采取率可达到95%以上,并可取得原结构状岩心样。
关键词:岩心钻探,金刚石钻进,取心岩心钻探仍然是目前和今后国内外地质工作者获取直观地质资料的主要手段之一。
提高岩心钻探取心质量是钻探工作者的主要职责和奋斗目标。
勘探工作者经过数十年的努力,不断取得了一些进步,如各种取样器的研制,绳索取心钻具的推广,都提高了岩心钻探的取心质量。
尤其是S系列植物胶钻井液的研制和SDB(及SD)系列金刚石钻具的改进,岩心钻探取心质量有了新的突破。
大多数松散地层(砂卵石覆盖层)和破碎地层(基岩复杂地层)岩心采取率可提高到95%-100%,而且可以取得保持原结构状态的岩心,砂卵石层金刚石钻进获得成功并已普及,曾获得国家和省部级科技进步奖,国际金奖,获准三项国家专利。
取心质量从最早的概念和要求来说,就是岩心采取率,只要取出的岩心数量多就可以了。
现代由于工程勘察的发展和质量要求的提高,还要求取出代表岩层结构、构造、成分、颗粒级配的原结构状岩心样。
即使矿床勘探,取得原结构状岩心也是必要的,如金矿,可以防止分选和人为贫化;对于任何脉状矿体,都可以防止打丢,并保证含矿层的真实厚度和品位。
因此现在的取心质量应该包括岩心采取率和岩心的原状结构程度两个指标。
植物胶类钻井液的应用,金刚石单动双管钻具的改进和操作工艺技术的完善,为取原结构状岩心样创造了条件,它已成为一套完整的工艺技术。
二十多年来在全国许多大、中、小水电站的勘探,部分黄金矿的勘探,煤田地质勘探和金属矿床勘探,公路、铁路、桥基勘探和成都市所有中、高层建筑基础及地铁勘探,都采用了上述材料和工艺技术,取得了可靠的地质资料,解决了大量工程勘探难题。
有些是过去常规方法多年无法解决的难题,如铜街子电站解决了河床基岩深埋隐伏断层取样,太平驿电站解决了深厚河床砂卵石覆盖层中多层透镜体砂层取样,三峡电站花岗岩全强风化层和滑坡体滑带取样率达到100%,广西百色电站取得了硬、碎硅质岩柱状岩心才使电站获得批准立项。
还有许多电站探明了100米以上深覆盖层结构和解决了软弱夹层和滑坡体取样等等,矿床勘探的实例也比比皆是。
但是就全国地质勘探及工程勘察行业来说,还有许多单位不了解上述材料和工艺技术的优越性,或者没有真正掌握它的要领。
诚然,任何一项新的技术,新的工艺都不可能是万能的,都会有它的适应性和局限性。
因此目前还有许多勘探工程取心质量上不够理想或者存在难题。
本文企图将自己二十多年在深厚砂卵石覆盖层和基岩复杂地层岩心钻探提高取心质量的研究、体会和实践整理出来,与同行共同探讨,希望在有生之年,能看到同仁们在更多的勘探工程解决取心质量的难题。
借此机会,感谢曾协助研究和试验的边广儒、崔金海、陈德俊等同志及有关单位的支持。
影响取心质量的因素可归纳为三个方面,即地质因素、技术因素和人为因素。
掌握影响的因素就可探索提高取心质量的有利因素,消除不利因素。
2.1地质因素地质因素是地质条件决定的取心难易程度,不论是覆盖层或者是基岩,大致可以分为三大类岩层:第一类,是比较容易取心的地层,如比较完整或不很严重破碎的基岩以及泥岩等,用常规的钻探方法就可以满足取心的质量要求。
第二类,取心比较困难,或者相当困难的复杂地层,如砂卵石覆盖层、基岩的断层带、软弱夹层、严重破碎的挤压破碎带、软酥脆岩层以及自然状态下完整,但一经钻进就成为粗砂颗粒的岩层(如白云岩、硅质岩等),这类地层必须经过人们采用特殊的工艺技术措施和特殊的工具才能满足取心的质量要求。
第三类,取心非常困难,目前只能通过一定特殊工具采取部分代表性样品的地层,既不能保证岩心采取率要求,更不能保证岩样结构的地层,如基岩中已挤压破碎成均匀粗颗粒,又无粉状物充填的硬碎地层;砂卵石地层中的架空层,近代沉积的浅表层、人工堆积层、无细颗粒充填的均匀砾石层,石英砂岩卵石层,以及抽水井、降水井周围卵石层等等。
后者砂卵石层通过一定的措施在一定的范围内,可以提高岩心采取率,但不能取得原结构岩心样。
下面重点研究解决的是第二类复杂地层钻进和取心问题。
2.2技术因素技术因素是指人们采用的取心工具、材料和工艺技术措施对取心质量的影响。
2.2.1冲洗液的影响从传统的要求来说,钻探冲洗液的作用只是冷却钻头,排除岩粉,保护孔壁(部分冲洗液)和润滑钻具(润滑冲洗液)四大功能。
传统的冲洗液如清水、加润滑剂的水溶液、泡沫液、泥浆及聚丙烯类无固相冲洗液,都对岩心有冲刷、浸润和液化作用,岩心中的松软破碎的细颗粒成分都会溃散而被冲掉,因此很难取得高质量的岩心。
现代植物胶类粘弹性钻井液的研究和应用,除了上述功能以外,还具有保护岩心(护胶作用),粘弹性减振作用和降摩阻效应三大特殊功能,这三大特殊功能为上述第二类复杂地层提高取心质量创造了必须的先决条件。
S系列植物胶钻井液是目前使用最简单,效果最好的粘弹性钻井液。
2.2.2取心钻具的影响取心钻具的影响包括钻具的种类、结构和加工质量。
单管钻具只在完整岩层和取心质量无严格要求的地层中使用,孔底反循环钻具因为岩心严重分选和混乱,现在也很少应用。
金刚石单动双管钻具(绳索取心钻具也属于单动双管钻具)是当代国内外普遍使用的取心钻具。
它的基本原理都是一样,但各自的结构、技术性能和加工质量都不一样,在其他条件相同的情况下,取心质量有很大区别。
钻具的单动性能是钻具影响取心质量的主要因素,它是钻具的结构设计和加工质量的综合效果,只要其中有一个零部件加工和配合有问题,都将会影响取心效果。
绳索取心钻具,由于加工精度要求较高,普遍单动性能较好,但由于各个厂家水平不一样,因而还是各有差别。
SDB系列钻具由于它的结构设计比较合理,只要保证它的加工质量要求,目前仍然是国内外单动性能比较好的单动双管钻具。
但在深孔钻探中,存在有起下钻的麻烦。
技术性能是指所用钻头的种类、技术参数和加工钻具的材料质量及磨损程度。
单动双管钻具所用钻头可以是热压孕镶金刚石钻头、电镀金刚石钻头、硬质合金钻头和复合片钻头,根据岩石选择相适应的钻头的种类和设计技术参数,才能获得最好的取心效果。
其基本要求是钻进速度快,不易堵岩心,不磨损岩心,不因切削具的振动而破碎岩心。
不难理解:选择的钻头进尺快,岩心在钻头处停留的时间短,被冲洗液冲刷的时间短;钻头设计的保径效果好,内径磨损小,不呈喇叭口,则不易堵岩心,避免岩心自磨;硬质合金双管钻头和复合片钻头不设计内出刃,在软岩中钻进不会因为钻具的晃动使岩心直径变小;在某些硬度不高的脆性岩层中钻进如果选用硬质合金钻头和复合片钻头,会因为振动较大,岩心破碎呈小颗粒状和砂砾状而无法卡取(如白云岩、大理岩、硅质岩等),实践证明上述这些因素都对取心质量有重大影响。
生产钻具的材料质量(主要是钢材质量)及其热处理效果,直接影响钻具零部件寿命和变形程度。
零部件很快磨损和变形到一定程度,就不能保证钻具的单动性能,都会严重影响到取心质量。
2.2.3操作技术的影响操作技术包括钻进参数和施工工艺。
就岩心钻探来说,钻进参数是指钻进时的压力、转速和泵量。
泵量是影响取心质量最关键的钻进参数。
不论哪一种冲洗液,泵量越大,冲刷岩心越严重,对软弱、破碎的岩心十分不利,因此应根据岩石的性质选择冲洗液的种类,保证冷却钻头和排除岩粉的条件下,应尽量采用最小的泵量。
泵压在正常条件下不作为钻进参数的要求,但是泵压在不正常时,会影响取心质量,应引起操作者注意,查明原因,采取措施排除。
如泵压迅速增高或蹩泵,其原因如果是孔壁缩径坍塌或者粘性岩层糊钻及钻头磨损后水口太浅,钻具内泵压增高,冲洗液在高压下会破坏软弱、破碎和松散的岩心,因而会降低取心质量。
如果是钻具或钻杆内堵塞,则可能产生烧钻或金刚石微烧。
施工工艺包括施工设计方案和具体操作细则,内容较多,在以后各章节中陆续叙述。
2.3人为因素人为因素对取心质量的影响是人们对取心质量的要求和付出的努力的程度。
由于工程勘探的目的不同,对取心质量的要求不一样,对于取心质量要求不高的钻孔,自然毋须花大的代价去追求高的取心质量。
但对于取心质量要求高的工程和钻孔,特别是取心难度大的钻孔,不花代价是较难达到目的的。
俗话说一分钱一分货,我这里说一分代价一份货。
这个代价包括单位领导直到机组人员的重视程度、组织措施和经费的付出。
质量管理亦如逆水行舟,不进则退,不可能一劳永逸,窍门就是一个字--"抓"。
S系列植物胶钻井液最早创硏于1984年,当时只有唯一的一个产品,商品名称叫SM植物胶钻井液,系发明专利。
在国内地质勘探中畅销二十余年,由于原料资源减少,故已逐渐淘汰。
2005年以来新研制开发的产品有SH和ST两种类型的植物胶,与SM胶一起统称为S系列植物胶。
SH和ST与SM胶一样,它们配制的钻井液,都是粘弹性钻井液,不仅具有其他钻探冲洗液的基本性能,而且具有与其他冲洗液不同的特殊功能;它们不仅可以配制无固相钻井液,而且是多功能的泥浆处理剂。
SH和ST植物胶配制的钻井液,与SM胶一样,由于胶体的吸附成膜作用,失水量较低,一般在10毫升/30分钟左右,在钻孔中,尤其是软、酥、脆地层和砂卵石地层护壁效果较好;使用中因为配制的表观粘度比较高,即使采用较小的泵量,排粉的能力也很强,可以排除3毫米以上的砂砾;它本身具有一定的润滑性,可降低水的润滑系数?,起到润滑钻具的作用。
在采用必须的泵量保证冷却钻头的条件下,它们能够充分地起到普通钻探冲洗液四大功能的作用。
值得深入探索和充分利用的是S系列植物胶(也包括其他较好的植物胶)配制的钻井液的特殊功能,这些特殊功能起到了普通钻探冲洗液不能起到的作用,因而解决了岩心钻探中一些较难解决的难题。
S系列植物胶配制的粘弹性钻井液表现出突出的特殊功能有三项:1、护胶作用(也叫护心作用);2、粘弹性减振作用;3、减摩阻效应。
(详细内容参见《水利水电钻探》1997年第1期《砂卵石层金刚石钻进和取样技术》3.1护胶作用S系列植物胶是天然多糖类支链型高分子材料,用水溶胀后形成体型网状结构,在岩心表面吸附形成胶膜,防止水份渗入和穿透,避免液化和崩塌,因此也避免岩心被冲刷,起到隔水的作用。
浓度越高,网状胶膜越厚而密实,因而护心、护壁的效果好。
同时这种粘弹性胶体在砂样和软弱岩心表面及一定深度的表层具有胶结作用和粘弹性强度,抵抗钻具的振动破坏和地表其他外力的破坏,保持原状结构,而泥浆产生的泥皮是粘塑性体,胶体很少,大多是固体颗粒,护壁原理不一样,效果也就不一样,因而不能护心。
3.2粘弹性减振作用粘弹性是指流体既有粘性又有弹性,是高分子类流体的一种特性。
它的性能有一个很重要的特点是时间效应,外力作用于该流体的时间越短,该流体的弹性模量越高,流体的变形和位移也就越小。