論泥沙地層鉆具設計理念與合理應用范文

本站小編為你精心準備了論泥沙地層鉆具設計理念與合理應用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：目前在松軟泥沙地層的地理環境中存在取心率低的問題，需要設計新的具有實用性的鉆具。因此要對地層環境和鉆具取心率低的實際問題進行考察，設計解決方案，有效提高在松軟泥沙底層的取心率。文章對改進鉆具的設計理念和合理應用的方式進行了介紹，總結了相應的工藝問題，以期促進松軟泥沙底層取心鉆具的發展。

關鍵詞：泥沙地層；取心鉆具；設計理念；應用

引言

目前，在陸地鉆心鉆探的工程方面，常規單洞雙管鉆具得到了廣泛應用，該鉆具具有巖層取心率高，施工質量好的特點。但是對于松軟泥沙等復雜的地層，取心率比較低，不能滿足工程的需要。因此，需要設計出一種適合在松軟泥沙地層工作的取心鉆具，解決目前在該地質條件中取心率的問題，同時也為改進地層取心工作提供理論指導意見。

1松軟泥沙地層的具體情況和取心率低的原因

松軟泥沙地層的地質結構松散，地質受腐蝕嚴重，巖心的完整度不容易得到保護，容易出現取心失敗，取心質量低等問題。以常規單動雙管鉆具和超前單洞雙管鉆具為例，前者在取心過程中，因為巖心的密度低，很容易被沖洗液沖蝕，使巖心破碎，即使采集到部分巖心到內筒中，也會因為巖心太小而脫落，造成取心失敗。而超前單動雙管鉆具在實際的取心過程中，常出現鉆眼過高，這是由于取心內筒推擠和堵塞造成的[1]。分析原因是筒內巖心與取心筒的摩擦阻力太大，當超過臨界值，就會使筒下部的巖層不再進入取心筒，造成巖心堵塞取心筒。由于松軟泥沙地層的地質松散，通過擠壓可以得到鉆具的下探空間，致使堵塞現象不被發現，最終造成巖心丟失。

2松軟泥沙地層取心鉆具的設計理念

根據松軟泥沙地層的地質情況和兩種鉆具取心率低原因的分析，可以得出此地層環境中取心率低是因為巖心堵塞、沖蝕、破碎丟失三個主要問題，然后依據問題展開攻關，提出鉆具的設計理念，從而轉化為設計方案。

2.1以射流機構防止巖心堵塞

巖心堵塞是因為巖心與內筒的摩擦力過大，可以將射流機構進行優化，使沖洗液在高壓的狀態下通過射流機構，造成鉆具內筒形成真空環境，以真空力引導沖洗液向上流動，為取心筒中的巖心加上一個浮力，這樣就有效減少了巖心與取心筒內壁之間的阻力，可以有效防止巖心堵塞取心筒，保證巖心的取心率。同時這樣的射流機構有效地阻隔了泥漿的倒灌，減少了取心內筒中巖心的受擾動程度。在取心工程中對取心直徑都有明確的要求，要增加取樣的長度，就要減小巖樣層與筒內壁的摩擦系數，使堵塞情況延遲產生，就可以提高取心率。因此，取心筒內壁的材料選擇上要提高標準，要保證內壁的減阻性和防堵性，需要重視內壁的耐磨性，保證施工的進度，這樣的取心內壁要光滑，表面粗糙度不能大于0.4μm，硬度要與硬質合金接近，滿足提高取心率的工藝，提高內筒的使用壽命。

2.2采用超前壓入提前保護底部巖石，防止巖心被沖蝕嚴重

巖心沖蝕嚴重影響了巖心的完整性，可以采用超前壓入提前保護，避免高壓沖洗液沖蝕帝都巖層，造成巖心擾動。首先取心內筒采用管鞋超前設計。這種設計讓內筒的最前端管鞋先進入地層，提高整體鉆進取心的施工效率。這需要優化卡簧座，保證其能夠高效吃入地層的情況下還可以正常放置卡具。鉆頭設計為底噴隔水，增大內筒超前管鞋與鉆頭隔水間隙的通水阻力，使沖洗液流經此隔水面至鉆頭底唇面領取額內筒超前管鞋和其潤滑作用，保護巖心根部，這樣可以保證巖心的完整性，達到工程的目標。在機構上還是采用單動機構，不讓外筒轉動帶動內筒，減小對底部巖層的破壞。同時單動機構，可以保護底部巖層不被沖洗液沖刷，形成完整巖心。在單動機構中，巖心在內筒中的摩擦會減少，可以延長鉆具的使用年限[2]。

2.3以爪簧代替卡簧，防止巖心丟失

松軟泥沙地層取心巖心丟失的問題可以用爪簧代替卡簧來解決。因為在松軟泥沙地層中卡簧幾乎沒有任何作用，不能有效固定巖心，所以，將卡簧換成爪簧，可以有效固定巖心，防止巖心丟失。

3松軟泥沙地層取心鉆具合理應用

因為松軟泥沙地層的巖心不易成型，所以在取心鉆具的應用上一定要做好細節處理。在鉆進過程中，控制轉速在每分鐘100r左右，鉆壓5000～10000N之間，52L/min的泥漿泵排量等詳細的指標，保證底部巖石的沒有受到鉆進的擾動，提高鉆取巖心的成功率。當鉆至目標之后，將取心鉆具下到井底，然后循環泥漿，使用鉆具正常作業[3]。

4結語

總之，在松軟泥沙地層取心鉆具的設計要注意在以往施工中出現的問題，針對在此地層中取心易發生的巖心堵塞，受沖洗液沖蝕破損，巖心丟失的問題，對鉆具進行改革，采用射流機構，超前壓入，應用爪簧的設計理念，使鉆具能夠在此地層中正常工作，提高取心率。在應用中要注意細節掌控，注意施工中的各項指標，使鉆具可以發揮作用，獲取標準巖心。

參考文獻：

[1]王振，李糧綱，何有強.松散地層聲波鉆機配套取心鉆具的研制[J].勘察科學技術，2016(3):60-63.

[2]歐陽濤堅，程春紅.新型雙管取心鉆具及其在軟土地層中的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2017,44(9):65-67.

[3]陳妍，張巖.國產繩索取心鉆桿設計制造技術的分析[J].信息記錄材料，2018,19(7):29-30.

作者：劉宇 單位：中石油長城鉆探工程公司鉆具公司生產協調科