金剛石繩索取心鉆探工藝

1繩索取心鉆探設備的選擇

　　1.1鉆機的選擇

　　 金剛石繩索取心鉆探必須選用轉速高和調速范圍廣的液壓鉆機，要配備可靠的孔底壓力指示表。鉆探設備的選擇受鉆孔深度的影響，選用合適的鉆探設備即可節省鉆探成本，又可提高鉆探的效率。選用中心較低，變速范圍較寬、立軸行程較大的鉆機較為合適。我隊現有XY-44、XY-5、HXY-6B型鉆機，可以滿足1000～2000米深孔的鉆探要求。實際工作中按鉆孔的設計深度選擇鉆機。目前，我隊與中國地質裝備總公司合作，共同研制的FYD-2200型（分體塔式全液壓動力頭鉆機）鉆機在在霍邱鐵礦ZK1725孔投入使用，終孔孔深達到2700米，鉆機運行平穩。實際工作中按鉆孔的設計深度選擇鉆機。見表2。

　　1.2鉆塔的選擇

　　 鉆塔應根據不同孔深，選擇不同高度和負荷能力的鉆塔。繩索取心常用有18.5米與23.5米四角鉆塔，此鉆塔穩定性較好，較適合中深孔巖心鉆探生產。

　　1.3水泵的選擇

　　 要求使用的水泵壓力不低于4O個大氣壓。最大泵量在100升／分以內的泥漿泵。要求泵量、泵壓穩定，易于調整，并配有泵壓表，最好配備流量計、穩壓罐。我隊金剛石鉆探使用過的水泵主要有BW250／50、BW250、BW300-12等。

　　2繩索取心其它附屬設備及工具的選擇

　　2.1繩索取心絞車的選擇及安裝

　　 繩索取心的絞車，可單獨裝配使用，也可以和鉆機組裝成一體。要求操作方便，起動離合器靈活，制動可靠，提升速度不易太快。一般在0.7米～2.2米／秒之間。根據孔深要求，配各直徑5毫米的鋼絲繩600～800米。絞車必須安裝周正，并且要固定在機臺木上，纏繞鋼絲繩時必須均勻平整。使用過程中發現有鋼絲繩斷股和嚴重磨損時，必須及時接修和更換。選用能力為1～2噸的單體滑輪、軸承要求轉動靈活，安裝時要對準井口，牢固的固定在井架上。

　　2.2井口夾持器的選擇

　　 可采用木馬式和重力式夾持器，要求的夾持器踩動靈活，部件可靠，卡瓦耐磨，夾持器架在井口上，并對準井口中心，在操作使用上禁止用大錘敲擊夾持器的曲柄連桿腳踏板等機構。

　　2.3提引器的選擇

　　 可采用手搓式、球卡式提引器，手搓式提引器螺紋加工質量必須嚴格，絲扣磨損超過規定要及時更換，經常檢查提引器的銷釘，及時潤滑球和滑套部分，要求套在鉆桿上時能上下自由滑動，上提時夾住鉆桿。繩索取心目前有二種，即普通和重索二種，普通繩索采用夾持器。重索采用接手卡槽，提降鉆具時用提引環，又可以使用擰管機，扭卸鉆桿。

　　2.4扭卸工具的選擇

　　 機臺配備適應各種管材扭卸用的多觸點自由鉗。要求備觸點在同一圓周上，以提高扭卸能力和提高管材的使用壽命。為鉆探施工中提下鉆頻繁、勞動量大，長期以來人工上扣預扭矩達不到預緊要求，提鉆卸扣時克服的敲打容易損傷鉆桿接頭等弊端而配備的繩索鉆桿擰、卸扣專用設備SQ114/8型液壓動力鉗。要嚴格按照液壓動力鉗的操作規范進行使用。

　　3繩索取心鉆進技術參數的選擇

　　3.1鉆壓(由75毫米直徑)

　　繩索取芯鉆頭比同口徑普通雙管鉆頭壁厚，克取的環狀面積大，要求的鉆壓也相應增大。鉆壓推薦值見下表

　　 在短時間內，鉆速隨鉆壓值的增大而提高，但鉆速過高時。鉆頭會產生輕燒現象，鉆頭壽命降低，此時鉆速急劇下降，因此壓力應適當控制。繩索取心的鉆頭比普通鉆頭壁厚，壓力可適當增大，但最大壓力也不應超過1800公斤。一般壓力應控制1000～1500公斤為宜。

　　 尤其是新鉆頭的初始壓力，更要適當降低。因為新鉆頭的胎體形狀與孔底的的形狀不相吻合，鉆頭的局部和孔底接觸，因此，如果開始就采用正常壓力，則單位面積上的壓強過大，易造成鉆頭損壞。

　　3.2轉速

　　 初磨轉數 100～200轉／分

　　 正常轉數 400～1000轉／分

　　 轉速與鉆速的關系也是成正比的，但必須在充足的水力條件下才能實現，否則對鉆頭必有損害，導致鉆速下降。S75繩索取心鉆進，金剛石鉆頭的轉速應在800轉／分左右為宜。尤其是新鉆頭的初始轉速，也要適當降低。因為新鉆頭的胎體形狀與孔底的的形狀不相吻合，鉆頭的局部和孔底接觸，轉速過快，鉆具的震動力過大，容易造成鉆頭胎體裂紋。

　　3.3沖洗液與轉速

　　 巖心鉆探沖洗液量不宜過大，盲目使用大泵量沖洗液會使鉆具震動增大，孔底有效鉆壓降低，影響鉆進效率甚至使鉆頭打滑。保證沖洗液應從水道的合理設計及沖洗液的質量著眼。合適的泵量是保持上返流速在0.45～1.5m?Ms范圍內。轉速及泵量參考值見下表

　　 水量正常情況下是采用50～90升／分，一般情況是水量應隨鉆速加快而增加。水量過小易造成燒鉆，水量過大，造成蹩泵，泵壓也隨之升高，使送水管路損壞，也易造成人身事故。再加之鉆孔漏失。機臺送水量過大時，供水站送水量達不到機臺的要求。因此，泵量要適當才好。

　　4．繩索取心鉆進技術的優缺點

　　4.1優點

　　1、易于通過復雜地層。這是因為

　　 (1)、繩索取心提鉆次數少，減少了抽吸作用。

　　 (2)、滿眼鉆進，減輕了鉆具失穩。

　　 (3)、鉆桿外徑均勻無大小變化。故回返的水流流速均勻，減輕了因水力激動對井壁的破碎作用。

　　 (4)、鉆桿本身又起到了套管的作用，對于一般的坍塌掉塊地層均有保護作用。

　　 (5)、鉆進效率高，速度快，易于快速通過復雜地層。

　　2、效率高

　　 這一點在孔深的條件下尤為突出，輔助時間少，時間利用率較高。如能進一步采用優質的繩索取心鉆頭，則能大幅度的提高鉆探施工效率。

　　3、工人勞動強度低

　　 主要體現在提下鉆，特別是在孔深時，減少了提下鉆的次數，有時幾個小班都不用提鉆。深受鉆探工人的歡迎。

　　4、事故少

　　 繩索取心一是有鉆桿護壁，容易快速穿過復雜地層。鉆桿加工的質量好，不易造成鉆桿折斷。繩索取心的鉆頭壁厚，不易造成燒鉆。比普通金剛石鉆進事故率低。

　　5、質量商

　　 鉆具與鉆桿的級配合理，不易孔斜。從施工的鉆孔來看，鉆孔孔斜指標均在要求之內，并且偏斜量很小。采取率較高，平均達93％以上。另外，S75繩索取心鉆具性能穩定，采用優質鋼材制做，采用數控機床加工，經久耐用。

　　4.2缺點

　　 1、提鉆間隔還不夠理想，有待進一步提高。應從盡量避免燒鉆、巖心脫落、打單管等方面加以改善。非正常提鉆有不少還是人為的，這還有待于提高工人。尤其是鉆探班長的操作水平。進一步學習和掌握繩索取心鉆探的新工藝。

　　 3、到位報警機構還不夠靈活，泵壓反映不明顯，還有待改進。

　　 4、繩索取心鉆進因結構的因素，鉆頭壁較厚，時效比普通要低。同時需要的鉆壓大，增加了磨損阻力。繩索取心在堅硬致密，弱研磨性的打滑地層鉆進效率低。

　　 5、繩索取心鉆頭目前國內還沒有廣譜型的。對于打滑地層的鉆頭壽命低。造成經常提鉆，失去了繩索取心的優越性。

　　 6、對于泥漿處理孔內坍塌掉塊地層鉆進，由于環狀間隙小而受到一定的制約。在有些地層鉆進鉆桿內壁結皮影響內管投放和打撈。

　　5繩索取心鉆進技術的發展展望

　　 1.研究深孔鉆具取芯系統，重點是研究鉆進2500米以深的高強度鉆桿及大環狀間隙快速下降型鉆具總成。

　　 2.研究薄壁鉆具取芯系統，重點是薄壁高強度鉆桿及長壽命金剛石鉆頭，以減小碎巖面積，提高堅硬面積的地層的鉆進效率。

　　 3.研究繩索取心→沖擊回轉→螺桿馬達→孔底換鉆頭組合式鉆具，使鉆探技術的優越性進一步提升，為深部探礦提供了新的機遇與挑戰。

　　 4.進一步增加鉆頭品種的類型，使不同的鉆頭適合不同的鉆進需要，特別是硬巖打滑地層與深部巖層所需的高強度長壽命金剛石鉆頭。

　　 5.隨著社會的發展，深部鉆探是一種社會趨勢，鉆穿的地層越來越多，遇到的地層問題更加復雜，對泥漿護壁、減磨降阻、流變性能、隨鉆堵漏等提出了更高的要求。因此，潤滑性能好、散熱性能優良、攜帶巖粉能力好對保證施工的順利進行，提高鉆進效率，降低鉆探成本具有重要意義。

　　結束語

　　 繩索取心鉆探技術得到了廣泛推廣和運用，并取得了顯著地經濟和社會效益，被譽為“四高、三低、兩好”（工程質量高、時間利用率高、鉆進效率高、鉆頭壽命高；停鉆事故低、勞動強度低、鉆探成本低；地質效果好，經濟效益好；）先進的、多功能的、有效的鉆探方法，也是一門熟練技術。