近年来,国内外对复杂地层绳索取心钻具的研究取得了长足进步,但是未能很好解决卡心构件对岩心入管的阻碍和底喷式钻头易产生“泥垫”现象,从而影响取心质量和钻进效率的关键技术问题。以普通S95 绳索取心钻具为研究对象,通过在内管里增设0.7 mm厚度的不锈钢衬管,封隔卡簧等卡心构件装置,增加底喷式钻头水孔数量并增大水槽体积,设计可供选择的发夹式和卡簧式岩心提断器等技术改造,研制一款用于复杂地层钻进,具备隔水、隔卡、自动锁心的三层管绳索取心钻具。选用发夹式岩心提断器在水敏性强的破碎地层中试验,平均回次进尺1.13 m,获取岩心采取率94.48%,对比附近同类地层钻孔的岩心采取率提高了50%以上;选用卡簧式岩心提断器在裂隙发育的泥质地层中试验,卡簧卡心如同普通钻具上的卡簧一样可靠。试验结果表明:用衬管封隔卡心构件的取心技术方案可行,解决了卡心构件对软弱松散岩心入管的阻碍,有利于保护岩心的原状性;所用底喷式钻头孔底冲洗效果好,降低了钻头“泥垫”现象对钻进速度的影响。该钻具操作方便,使用成本低廉,有望在我国现行绳索取心机台推广应用,具有较强的普适性和广泛的应用前景。
1 双隔取心钻具的设计思路
2 双隔取心钻具的结构原理及特点
2.1 岩心堵塞报信机构
2.2 单向球阀
2.3 内管部分
2.4 岩心提断器
2.5 钻头
3 生产试验
3.1 在江西省大余县营孜里矿区试验
3.2 在江西省寻乌县族坑村水文孔中的试验
4 分析与讨论
4.1 取心机构设计的可行性
4.2 底喷式钻头的设计理念
4.3 碟簧与压力弹簧的使用效果对比
5 结论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会