S59绳索取芯钻进工艺在相山地区应用存在问题及其对策

摘要：介绍了S59mm系列绳索取芯钻进工艺在相山地区河元背地层应用实际生产存在的技术问题，结合实际情况，提出了相应的解决措施。

关键词：绳索取芯钻进工艺；问题；对策

中图分类号：U652.2文献标识码：A

1相山地区河元背地层大体简介

(1)碎斑熔岩：20.30m～450.90m ， 含石英，坚硬、致密，研磨性差。斑晶主要为长石、石英，斑晶含量约60%。不连续。

(2)流纹英安岩: 450.90m～768.70m， 斑状结构，块状构造。斑晶主要为长石、石英等。节理裂隙发育， 岩性硬脆，岩石完整致密，研磨性差，可钻性10级。

(3)花岗斑岩: 768.70m～802.40m， 斑状结构，块状构造，斑晶主要为长石和石英。较完整，夹有磁铁矿，弱研磨性。可钻性10级。

2孔斜问题

由于绳索取心钻进所选用的钻头是唇部面积大， 钻进时需要较大的轴向压力， 而绳索取心钻杆壁薄、刚性差， 在轴向压力下易产生弯曲， 容易产生孔斜。

为防止孔斜， 在钻探施工过程中应采取以下措施：

一是开孔前要用水平尺校正主动钻杆， 这是确保孔斜在允许范围内的重要保证。钻机安装要水平、牢固。立轴中心、天车要与设计钻孔中心在同一直线上。井身质量主要取决于开孔时主动钻杆的垂直程度。

二是适当增加金刚石钻头胎体的高度， 增加钻头在孔底运动稳定性， 在易斜地层选用导向好的钻头唇面形式， 如外锥型、阶梯型等。

三是采用组合式防斜扩孔器或稳定器， 保持钻具在孔底运动的稳定性。

四是严格控制钻头压力，实行减压钻进。钻进过程中换层时，不论岩层是由软变硬还是由硬变软，也不论岩层是由完整变破碎，还是由破碎变完整，均应减压、减速钻进。

3金刚石钻头的选择与寿命问题

3.1金刚石钻头的选择

在钻探施工过程中，经常遇到坚硬打滑地层，如何加剧钻头底唇面金刚石的快速出露，快速地钻穿，是困扰施工的一个难题。根据相关理论知识得知：岩石坚硬、致密，金刚石浓度应愈；岩石愈硬，金刚石粒度应愈小；岩石坚硬、致密、弱研磨性，应选择较软胎体金刚石钻头。结合该地区实际钻孔岩心情况，试采取改变金刚石钻头胎体硬度、金刚石粒度、胎体的唇面形状来攻克施工难题。

3.2金刚石钻头的寿命

该项目的钻孔深度设计大致为800-1000米，由于岩石坚硬，金刚石钻头寿命低，起下钻次数增加使钻孔稳定性差，会加剧钻杆等损伤，也极易发生孔内事故。

根据该地区钻探施工的条件和特点，金刚石钻头的寿命尤其重要。针对钻孔深度的增加，高效长寿命金刚石钻头的研究起着重要作用。从钻头结构设计和材料研究入手，对钻头的切削结构及水路结构进行优化设计，这包括钻头的结构形式、胎体性能、金刚石参数、水路参数设计以及相应的制造工艺研究。

上述简单地介绍了金刚石齿轮钻头在坚硬打滑地层的应用和高效长寿命金刚石钻头在稳定地层的应用效果。在坚硬打滑地层，也可以采用绳索取心冲击回转钻具钻进。

4不同地层冲洗液选择

钻进时采用的冲洗液应具有粘度低、防塌性能好、相对密度小、沉渣快等特性。在相山地区河元背地层，根据地层实际情况而选配。

其配制方法为：清水+膨润土+多效堵漏剂+ CMC +植物胶+磺化沥青粉制成，并视孔内情况加以调整。经测试其性能为: 密度1.05～1.08 g/cm3， 粘度20～30s，失水量8～10mL， 固相含量4%， pH 值8～9。该配制泥浆在钻孔zk 31-2得到实际应用，效果明显。如zk 31-2孔，开始采用ＰＨＰ 系列无固相冲洗液，钻进780.30～813.50m，地层破碎严重，孔内漏孔，不返冲洗液，提钻后孔壁有缩径现象，下钻要扫孔，孔内沉淀物一直保持3～5m。经反复处理1d均没有效果。随后换用低固相泥浆冲孔，经12h杂物沉淀排除，孔内开始有冲洗液返出，钻进至890.76m终孔，未发生孔壁缩径掉块现象。

结语

（1）加强技术管理工作，对孔斜进行及时的测量，及时准确地掌握钻孔孔斜变化。对遇到的问题要及时进行研究分析，进行有效的孔斜控制。

（2）随着钻孔深度的不断加深，针对地层实际情况如何选择合适的金刚石钻头钻进是"对症下药"的体现，特殊钻头的研制与应用给深孔钻探提高施工效率、降低钻探成本起到了至关重要的作用。

（3）正确掌握各种泥浆材料的基本性能和使用方法，根据实际钻探施工地层，配制出有效的冲洗液，从而保证高效、优质地完成钻孔。

参考文献

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