金刚石钻进技术.ppt

第五节 绳索取心钻进 20世纪20年代，绳索取心方法多用于石油钻井，但到50年代，国外已广泛用于岩心钻进。一些发达国家绳索取心钻进的工作量已占金刚石钻探工作量的90%以上。我国于1975年研制成功绳索取心钻具，现已广泛推广使用，在地矿、冶金、煤炭等部门都形成了各自的规格系列。它们的结构大同小异，现以国产的S75型为例加以说明。 不同类型金刚石钻头推荐采用的钻压值如表所示。 单位：kgf 选择和施加钻压时还应注意以下几点： (1) 岩石性质 钻进软的弱研磨性或破碎、非均质岩层时，宜选下限钻压，反之亦然。 (2) 金刚石钻头上的金刚石质量好、数量多、粒度大时，宜选用上限钻压，反之亦然。 (3) 钻头类型 钻头口径大、壁厚、胎体较软时，宜选用上限钻压。 (4)钻头的初磨 每个新钻头的钻进应分为磨合阶段和正常钻进阶段。在初磨阶段应使用低钻压、低转速，一般低25%~40%，让钻头唇面形状与孔底及岩心根部逐渐相吻合。 (5) 孔底实际钻压 一般地表测得的钻压值都是钻具自重加上或减去油压的指示值，而由于钻孔弯曲、泵压的脉动和岩性不均质造成钻具振动，使孔底实际的瞬时动载钻压可能是地表仪表指示钻压的0～3倍。因此，对于深孔、斜孔和非均质岩层应取较小的钻压。 2、转速 由金刚石钻进的机理可知，转速是影响金刚石钻头钻速的重要因素，在一定的条件下，转速越快，钻速也越高。转速与金刚石磨损的关系比较复杂，若其他条件不变，钻头转速存在着临界值，即在某一转速下金刚石磨损量最小。 （1）、表镶金刚石钻头的线速度 表镶金刚石钻头所用的金刚石粒度较大，出刃量也较大，允许有较大的切入量，所以转速应低于孕镶钻头。推荐的线速度为1～2m/s。 （2）、孕镶金刚石钻头的线速度 孕镶金刚石钻头所用的金刚石粒度很小（一般粒径0.2mm左右），出刃量微小，主要靠高转速来获取钻进效率。推荐的线速度为1.5～3m/s。 表镶和孕镶金刚石钻头适用的转速 单位：r/min 选择合理的转速时，还应考虑以下几点： (1) 岩石性质 如果岩层较破碎、软硬不均、孔壁不稳时，宜选用下限转速。 (2) 钻孔 如果钻孔结构简单、环空间隙小、孔深不大时，应尽量选用高转速，反之亦然。 (3) 设备和钻具 在实际工作中常因钻机的能力和钻杆柱的质量限制了选用高转速。 3、 冲洗液泵量　 冲洗液在金刚石钻进中除了排粉、冷却、护壁功能外，还将起到润滑钻具、帮助孕镶钻头自锐的作用。 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=6vF (L/min) 式中： v—环隙空间的上返流速，金刚石钻进要求v≥0.3～0.5m/s； F--钻孔的环空面积， cm2。 由于表镶、孕镶金刚石钻头钻进时钻孔环状间隙很小，冲洗液的流动阻力很大，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。泵量过大不仅增大工作泵压，容易冲蚀孔壁和岩心，还会过量抵消钻压，引起钻具的振荡。另外，泵压是反映孔底工况的敏感参数之一，必须密切加以注意。例如，钻进中突然钻速降低而泵压猛增时，可能是发生岩心堵塞或烧钻的预兆；泵压逐渐下降则可能是钻杆裂纹并正在逐渐扩大。 金刚石钻进中常用的泵量推荐值 同时还应综合考虑下述内容： (1) 岩层性质 钻进坚硬致密的岩层时，单位时间产生的岩粉量少，可选择下限泵量，反之亦然。钻进强研磨性岩层时，为了吸收摩擦产生的热量，需要较大泵量冷却，但携带岩粉磨粒的高速液流会严重冲蚀胎体，诱发金刚石颗粒过早脱落。因此，应该权衡利弊选择合理的泵量。 (2) 钻头类型 孕镶金刚石钻头出刃微小，钻头唇面与岩面间只存在漫流区，主要靠多个水口循环，加之常以高转速钻进，因此宜用较大的泵量，以防止发生烧钻。而表镶钻头的出刃较大，排粉和冷却条件也较好，故可选用较小的泵量。　 (3) 防止烧钻 防止金刚石钻头（尤其是孕镶钻头）烧钻是生产