金刚石绳索取心钻探技术ppt课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,金刚石绳索取心钻探技术,金刚石绳索取心钻探技术,金刚石绳索取心钻探技术,绳索取心钻进是指在钻进过程中，当岩心充满岩心管后，不需提钻取岩心，而是以钻杆为通道，借助于绳索和专用打捞工具，把钻进过程中贮存于内岩心管中的岩心提升到孔外的取心钻进方法。由于这种方法不需要将钻杆提升到孔外，所以极大地减少了起下钻具的时间。据统计，在金刚石岩心钻进过程中，升降钻具工序约占全部生产时间的,30,40,，而且机械化程度低，劳动强度大。为了增加纯钻进时间，提高钻进效率，采用绳索取心钻进是最有效的途径之一。,金刚石绳索取心钻探技术绳索取心钻进是指在钻进过程中，当岩心充,绳索取心钻进的特点,1,、钻进效率高,绳索取心钻头的壁厚比普通取心钻头厚，钻进时的机械钻速略低于普通钻头。但由于减少了辅助作业时间，增大了纯钻进时间，所以总的钻进效率仍比普通钻头高，且这种趋势随孔深的增大而增大。,2,、地质效果好,绳索取心钻具具有打捞速度快，提升平稳以及岩心堵塞后能即时报警等特点。因此，当岩心堵塞时，便于立即处理，可以减少岩矿心的损耗。所以绳索取心钻进岩心采取率高，完整度和纯洁性好。,3,、钻头寿命长,由于减少了提钻次数，因此钻头在升降过程中的拧卸、碰撞的机会及扫孔时的磨损减少。同时，钻杆与孔壁间隙小，钻头在孔内工作平稳，也可以提高钻头寿命。通常，绳索取心钻头寿命比普通钻头寿命高一倍左右。,4,、有利于复杂地层钻进、孔内安全和便于测斜工作,由于减少了提钻次数，因而缩短了孔壁的裸露时间，也减少了升降钻具时对孔壁的破坏。同时钻杆还可以起到套管的作用，有利于护壁，也使下放测斜仪器更加方便敏捷。,5,、减轻劳动强度,由于起下钻具次数少，因此减轻了劳动强度。孔越深，钻具越长，这个优点越明显。,6,、降低钻探成本,由于绳索取心钻进效率高、钻头管材以及动力消耗比较小，因此，钻进成本可大幅度下降。据有关资料统计，使用绳索取心钻进成本降低,30,一,40,。,绳索取心钻进的特点1、钻进效率高,绳索取心钻进的应用范围,绳索取心钻进方法已广泛应用于地质勘探、水文地质和工程勘察等多种钻进工程中。然而，在一个具体的工程中是否采取绳索取心，还必须考虑地层条件、钻孔深度、钻头寿命以及绳索取心钻具配套设备较多，一次性投资较大等因素，以便综合权衡其使用的合理性。,1,、地质条件,绳索取心钻进可用于钻进各种地层，在,6,9,级中硬岩层中效果最好。在目前的技术条件下，一般不宜钻进,10,12,级岩石，尤其是岩石的组织致密、颗粒细小无研磨性的极坚硬岩石，如石英闪长岩、石英砂砾岩、石英磁铁矿等，或研磨性很强的硬、脆、碎岩石。因为，钻进上述岩石时，钻头极易磨损，钻进效率极低，不能充分发挥绳索取心钻进的优越性。然而，绳索取心钻进与液动冲击器相配合，钻进此类地层有良好的前景。,2,、钻孔深度,绳索取心一般可在浅孔,(100,300m),和深孔中采用。通常，钻孔越深其经济技术效果越好。然而，绳索取心钻进的最大深度受钻杆强度的制约，应进行校核。,3,、钻头寿命,采用绳索取心钻进，如果钻头寿命短，钻进过程中经常提钻更换钻头，那么便失去了采用绳索取心钻进的意义。,绳索取心钻进的应用范围绳索取心钻进方法已广泛应用于地质勘,金刚石取心钻具,金刚石取心钻具,金刚石钻进工艺,Diamond drilling techniques,合理选择金刚石钻头（,To choose diamond bit properly,）,金刚石钻进规程参数（,Diamond drilling regime,）,金刚石钻进的临界规程（,Critical condition of drilling,）,金刚石钻进工艺Diamond drilling tech,合理选择金刚石钻头,选用不当存在的问题：,选用的一般原则：,孕镶钻头：坚硬、致密、弱研磨性（优质金刚石、较低的金刚石浓度），均匀性差、完整度差、破碎地层（金刚石浓度高、胎体硬度大）；,表镶钻头：硬度较低、完整岩层；,PCD,或,PDC,钻头：中硬及中硬以下岩石；,从钻头唇面形状：,岩石坚硬、致密、研磨性小者，应选择接触面积小的同心的或交错的尖齿形或梯齿形唇面；钻裂隙的、软硬互层、研磨性的岩层，应用内外径补强、耐磨性好的半圆唇面；当钻进倾角大、易斜的岩层，应选用阶梯形或锥形唇面，以便钻头起导正作用。,合理选择金刚石钻头,金刚石钻进规程参数,评定金刚石钻进规程的主要依据：钻速、钻头总进尺和单位进尺的金刚石耗量三个指标。（钻压）,不同钻压下转速与钻速的关系,金刚石钻进规程参数不同钻压下转速与钻速的关系,表镶金刚石钻头的钻压,P,P=Gp,（,kg or dN,）,式中,G,钻头上的金刚石粒数；,p,单位金刚石上允许的压力，,Kg/,粒。,对细粒金刚石：,p,约,1-1.5 Kg/,粒,;,对中粒,:p,约,1-1.5 Kg/,粒,;,对粗粒金刚石,:p,约,2-3 Kg/,粒,;,特优级金刚石,:p,约,5 Kg/,粒,;,孕镶金刚石钻头的钻压,P=Sp,（,kg or dN,）,式中,:S-,钻头实际的工作唇面面积,cm,2,;,p,单位底唇面积允许的压力，,Kg/cm,2,。,对中硬岩石,推荐,:p,约,40-50 Kg/cm,2,;,对坚硬岩石或金刚石质量高者,p,约,60-70 Kg/cm,2,。,表镶金刚石钻头的钻压P,直径,类型,36,(36),46,(46),59,(56),(66),75,(76),91,表,镶,钻,头,初始压力,50-100,50-100,100-200,100-200,100-200,250,常压,200-400,300-600,400-750,500-880,600-1000,800-1100,孕镶钻头,250-450,400-700,450-850,500-1000,600-1100,800-1500,不同金刚石钻头的比压,直径3646597591表初始压力50-1,具体确定钻压时，应分别对待,:,1,、岩石性质：,2,、钻头类型：,3,、金刚石：,4,、克取岩石的面积：,5,、施加钻压的阶段性（磨合和正常钻进）,6,、有关孔内压力的传递问题（钻孔深度、冲洗液、转速对钻压的影响）,具体确定钻压时，应分别对待:,转速,转速；影响金刚石钻进的另一个重要因素。在一定条件下，转速越快，钻速越高。转速与金刚石的磨损关系比较复杂。若其它条件正常，二者之间存在一个合理值，即在某一转速下，金刚石磨损量为最小。转速过大或过小，金刚石的磨损量都较小。,通常以圆周线速度来规定钻头的转速。孕镶金刚石钻头的周速应达到,1.5-3m/s,。表镶钻头所用的金刚石粒度较大，在钻进中允许有较大的切入量。所以，要求的转速可比孕镶钻头低些。由于出刃量大，在回转中容易折断或损伤，不宜高转速。线速度一般为,1-2m/s,。,转速,选择合理的转速还应考虑以下：,1,、岩层 的性质，在中硬完整的岩层中钻进，可采用高转速；如果岩层破碎、裂隙发育、软硬不均、孔壁不稳、不均，宜采用低转速。,2,、钻孔的结构和深度，钻孔结构简单、环空间隙小，孔深不大，宜采用高转速；反之，应降低转速。,3,、机械设备、钻杆柱及钻具的能力。,选择合理的转速还应考虑以下：,冲洗液量,冲洗液通常是金刚石钻进的另一重要规程参数。一般根据液流上返速度来确定金刚石钻进所需的泵量,Q,：,Q=6sv,（,L/min),(6,是由单位换算所产生的系数,),式中：,v,不小于,0.3-0.5m/s;s-,钻孔的环空面积,cm,2,.,由于表镶、孕镶金刚石钻头钻进时钻孔环状间隙小，冲洗液的流动阴力很大，所以金刚石钻进基本是以不大的泵量和较高的泵压来工作的。另外，泵压是反映孔底工况的敏感参数之一。,防止金刚石钻头烧钻是生产中一项重要的工作。试验表明：当转速为,800r/min,，钻头唇面压力为,10Mpa,时，钻头每转一圈，胎体温度升高,1.73,。所以钻进中若冲洗液停止循环,1-2min,，便可能造成烧钻的恶性事故。,冲洗液量,金刚石钻进存在正常规程和临界规程。,在正常规程中，钻头胎体温度正常，功率消耗平稳，同时钻头磨损轻微；,而在临界规程下，钻头胎体温升急剧上升，功率消耗剧增，钻头磨损严重，甚至出现烧钻。,1,、胎体温度与钻压和转速的关系,2,、功率消耗、机械钻速与钻进规程的关系,3,、胎体温度与冲洗液的关系,4,、钻头磨损与钻进规程的关系,金刚石钻进的临界规程,金刚石钻进存在正常规程和临界规程。,转速,r/min,轴向压力（,kg,）,100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,600,60,160,190,190,560,750,100,70,100,590,950,70,80,80,620,650,670,1180,90,120,640,1500,50,70,120,550,金刚石（,200-400,微米）钻头胎体温度与轴向压力和转速的关系,转速轴向压力（kg）10020030040050060070,金刚石绳索取心钻探技术ppt课件,钻进功率消耗,(kw),与轴向压力和转速的关系,转速,r/min,轴向压力（,kg,）,100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,600,1.71,1.86,1.92,2.32,5.34,750,1.80,1.86,2.04,5.67,950,1.95,2.31,2.79,5.37,6.56,6.91,1180,2.16,2.64,5.52,1500,0.48,1.44,2.16,5.56,钻进功率消耗(kw)与轴向压力和转速的关系转速轴向压力（kg,用该 钻头钻进花岗岩时,其最高钻速不得超过临界值,37mm/min,否则将出现胎体温度剧增的严重后果。,指标,冲洗液泵量（,L/min,）,15,20,30,胎体温度,725,640,550,钻进功率消耗,kw,5.67,5.22,5.13,冲洗液泵量对胎体温度和功率消耗的影响,用该 钻头钻进花岗岩时,其最高钻速不得超过临界值37mm/m,钻头磨损与钻进规程的关系,钻头磨损与钻进规程的关系,第二节 绳索取心钻具,第二节 绳索取心钻具,一、对绳索取心钻具的技术要求,当内管总成下到外管总成预定位置时，能即时发出到位信号，且内、外管之间的相对位置能够确定。在钻进过程中内管不上窜、下滑；内、外管之间能保证有良好的通水性。,钻进过程中岩心充满内管时，能及时向地表发出堵塞信号。,由于是双管结构，因此应保持内、外管的同心度，以便使岩心顺利进入内管。在提取岩心时能防止内管因受力过大而损坏。,应保证打捞器顺利下入，并将内管总成安全抓提到地面。,一、对绳索取心钻具的技术要求 当内管总成下到外管总成预定位置,二、绳索取心钻具的规格和型号,二、绳索取心钻具的规格和型号,三、绳索取心钻具的结构和工作原理,三、绳索取心钻具的结构和工作原理,打捞机构,打捞机构,1,、绞链式矛头机构,该机构由捞矛头、定位卡块、捞矛座等组成。由于捞矛头可在其转动平面内转动,180,，因在地表吊挂打捞器与内管总成卸岩心可在,0,土,90,内转动、变换位置，防止捞矛头从打捞器的捞钩中脱出。,1、绞链式矛头机构该机构由捞矛头、定位卡块、捞矛座等组成,2,、弹卡定位机构,它是由弹卡挡头、弹卡板、张簧、弹卡室等零件组成。当内管总成在钻杆柱内下降时，张簧,5,使弹卡板,6,向外张开一定角度，并沿钻杆内壁向下滑动。当内管总成到达外管总成中