种豆资源网

当前位置:首页 > 百科 > 百科综合 / 正文

超深孔取心

(2020-06-03 06:12:57) 百科综合
超深孔取心

超深孔取心

超深孔一般在5000m以上深,多位于结晶岩地区,地质条件複杂,岩石坚硬、研磨性强,有裂隙。为减少起下钻次数,应儘可能採用不提钻取心钻进技术,如绳索取心、反循环取心等。

基本介绍

  • 中文名:超深孔取心
  • 外文名:Extra-deep hole coring
  • 学科:水利工程
  • 领域:检测
  • 深度:一般在5000m以上深
  • 位置:位于结晶岩地区

简介

超深孔一般在5000m以上深,多位于结晶岩地区,地质条件複杂,岩石坚硬、研磨性强,有裂隙。为减少起下钻次数,应儘可能採用不提钻取心钻进技术,如绳索取心、反循环取心等。钻进深部结晶岩层时,钻头振动较大,会导致钻头取心切削刃的强烈磨损,岩石的天然裂隙也促使岩心在管内产生自楔。钻孔穿过有应力的岩层时,岩心会自动碎裂(或碟片化),给取心工作带来极大困难。钻孔越深,取心越难,取心率越低。岩心碎裂加大了岩心堵塞的机率,一般可採取以下措施预防:反循环沖洗;在岩心管内壁敷涂低摩擦因数的材料(金属石墨或玻璃珐瑯相结合);加润滑剂;岩心管内注油。

深孔取心钻探施工效率评价

深孔取心钻探施工的效率可以通过一些具体的钻探技术指标予以评价,其中最重要的4项技术指标是机械钻速、回次长度、起下钻速度和起钻间隔。在钻进施工中,钻进效率会随着这几技术指标的变化而有不同。每一项技术指标对钻进施工效率的影响作用是不同的:机械钻速是4项技术指标中对钻探施工效率影响最显着的。
在研究範围(机械钻速0.8-2m/h)内,机械钻速的较小变化便可带来钻进效率较明显的变化。回次长度对钻进施工效率影响比较显着,但此项指标超过4.5 m之后,其对施工效率的影响变弱。起下钻速度对钻进施工效率的影响也较显着。不同型式的钻机,立根长度不一样,在起下钻速度方面会有明显的区别。起钻间隔对钻进施工效率影响相对较弱,超过40 m后影响已经不大;超过60 m后,影响微弱。但不管怎幺样,每一项技术指标的提高,都可能带来钻进效率的提高。钻探装备配置的优劣,可以从这几项技术指标得到充分的体现。开展钻探装备的最佳化配置,其目的就是要获得最佳的钻探技术指标,最终获得最佳的钻探施工经济性。

深孔取心钻机

市场可得到的深孔取心钻机有2种,即立轴式钻机和液压动力头钻机。液压动力头钻机的给进行程长,一般为3-6m,比立轴式钻机的0.5-0.8m要长得多。对于3-6m进尺,动力头钻机可一气呵成,而立轴式钻机则需倒桿多次。每次倒桿不仅多耗时间,还可能造成岩心断裂,使得倒桿后的初始钻进速度慢,并加大了岩心堵塞的机率,这些问题在破碎地层尤为明显。因此动力头钻机在机械钻速、钻头寿命、回次长度和提钻间隔方面都要优于立轴式钻机。立轴式钻机在已开发国家已基本被液压动力头钻机所取代,这是主要原因。常规动力头钻机的最大弱点是没有钻塔,钻桿立根短,起下钻速度慢。孔深在1000m以内时,起下钻时间在整个施工时间中占的比例小,所以问题不大,动力头钻机的综合效率要高于立轴式钻机。随着钻孔加深,动力头钻机起下钻速度慢的缺点愈加明显。根据技术经济分析和现场套用的数据,在钻孔较浅时,液压动力头钻机比立轴式钻机在施工效率方面有明显的优势.随着钻孔加深,这种优势逐渐减小,原因是随着孔深的加大,动力头钻机的起下钻时间增加较快。为了解决动力头钻机在深孔钻进时起下钻速度慢、时间长的问题,有专家提出为深孔动力头钻机配钻塔,实现长立根起下钻。此外,有钻塔和塔衣的钻机可为钻机操作人员提供一个较好的环境,有利于进一步提高施工效率。

深孔取心钻进方法

由于提钻取心方法用于深孔施工时起下钻时间太长,施工经济性太差,深孔取心钻进应该考虑绳索取心钻进方法。可能用于深孔取心钻进的绳索取心方法有普通绳索取心方法、液动锤/绳索取心方法和不提钻换钻头方法。
通过技术经济分析可知,液动锤/绳索取心钻进方法是经济性最好的深孔取心钻进方法。该方法在提高机械钻速和取心钻进的回次长度方面具有十分显着的效果,应该作为深孔硬岩取心钻进的首选取心钻进方法。儘管不提钻换钻头方法可明显减少提钻次数,加大起钻间隔,但由于起钻间隔在超过一定值后,其对钻进施工时间的影响作用变小,该方法的优点不会带来显着的成效。而不提钻换钻头钻具结构较複杂、可靠性较差、机械钻速和回次长度都较低,导致综合效益差。
液动锤钻进是一种先进的钻进方法,这是早就得到了公认的。20世纪80~90年代,该方法是地勘钻探行业大力推广的钻进方法。后来由于地质工作陷入低潮,许多先进方法被弃用,液动锤钻进方法也未能倖免。随着地质行业的复甦,液动锤钻进方法重新得到了重视,推广套用的势头很好。通过实施中国大陆科学钻探工程“科钻一井”,该方法用于深孔的可行性得到了证实,液动锤取心钻进的深度超过了5000m,并且获得了很好的钻进效果。

深孔绳索取心钻桿柱

绳索取心钻桿是深孔取心钻进非常关键的一个环节,直接影响深孔钻探施工的成败和经济性。与深孔绳索取心钻桿有关的问题有钻桿强度和钻深能力问题、钻桿拧卸机械化问题和钻桿长度问题。国产绳索取心钻桿使用的孔深纪录是2104 m。人们对深孔绳索取心钻桿的主要担心是钻桿强度问题,因为超过一定孔深之后钻桿柱会因为超过其强度极限而发生破坏。大家都很关心国产的绳索取心钻桿的钻深能力能否达到2500—3000m或更深的问题。

总结

深孔取心钻探装备配置合理与否,对深孔取心钻探施工的经济性有着显着的影响作用。根据技术经济分析和钻进实践的结果,现提出深孔取心钻探装备配置的建议。希望通过深孔取心钻探装备配置的最佳化,能够提高我国深部地质矿产勘探的技术水平,提高深孔钻探效率并降低深孔钻探成本。

标 签

搜索
随机推荐

Powered By 种豆资源网||