钻进技术及装备
该期勘查虽然处于“文化大革命”时期,但是我国地质找矿事业并没有受到太大的影响。根据前人提供的有关地质资料和钻探技术报告,选择钻进技术方法:上部第四纪地层及灰岩、粉砂岩等地层采用大口径合金钻进,下部6~8级硬岩石主要采用钢粒钻进,见表4.2。
表4.2 不同地层采用的钻进方法
4.3.1 普通合金钻进
硬质合金钻进用于1~6级和部分研磨性较弱的7~8级岩石,如:第四纪冲积坡和黄土卵石层,侏罗纪的流纹岩、粉砂岩、泥岩、煤线、砂岩、泥质灰岩等。
4.3.1.1 钻头的选择
合金钻头的结构对钻进效率、使用寿命、操作技术都有一定的影响,因此,如何根据不同的地层选择不同的合金钻头极其重要。钻头的结构包括钻头的口径、水槽和水口、出刃、合金型号、数目及排列形式、镶焊角度等。
(1)空白钻头
选用35号或45号钢的无缝钢管由车间加工。根据地质情况,为了减少钻进时岩心堵塞,减少冲洗液循环的阻力和便于卡取岩心,空白钻头内壁制作内锥度:Ф110 mm口径采用3°25′的锥度,Ф130 mm口径钻头采用1°47′的锥度。
(2)水口和水槽
合金钻头水口和水槽的作用是满足保证冲洗液的畅通,充分冷却钻头和冲排岩粉需要。钻头水口形状和大小依钻进岩层岩性、钻头的结构形式、冲洗液种类的不同来考虑和选择。根据马坑地层情况,钻头水口面积的总和,一般大于钻头与岩心之间或者钻头与孔壁之间环状断面的面积;上部地层岩石较软,塑性不大,颗粒粗糙,钻进时岩粒多,则水口相应选择大些;水口高度为8~15mm,第四纪地层水口高度可增至20mm;水口数目可根据钻头合金排列来确定,一般3个、4个或6个不等。水口形式有:三角形、圆弧形、梯形、矩形等。
(3)合金钻头的出刃
合金钻头的出刃包括底出刃、内出刃和外出刃。
底出刃是钻进岩石的主要部分。底出刃的变化,可以使孔底产生不同的阶梯断面,能增加破碎岩石的自由面,降低破碎岩石的阻力,延长合金的工作时间,达到提高钻进效率的目的。
钻头的内、外出刃主要是保持钻头与岩心、孔壁之间的环状间隙,使冲洗液通畅。钻头的内、外出刃的大小,应根据岩石的性质来决定:马坑矿区上部松软地层,溶洞充填、断层破碎地层,钻头的出刃和水口数目应大些;如遇上塑性大、泥包石、遇水膨胀的地层通常造成憋泵现象,应采用肋骨式钻头;泥岩、砂岩、粉砂岩、灰岩等中硬地层,研磨性强、裂隙发育较强的地层,钻头的出刃应小些。
4.3.1.2 合金钻进技术参数
硬质合金钻进技术参数主要包括钻进压力、转速、冲洗液量等。
(1)钻压
钻压是利用钻具和钻杆重量或从地面上加压,使合金底出刃压入孔底岩石的力量,它对钻进效率影响很大。一般来说,泥岩、砂岩、粉砂岩、灰岩等岩石钻进,采用较大的压力;钻进较松软的岩石,采用较小压力;研磨性强的岩石,采用大压力;钻进灰岩溶洞或裂隙等地层,因合金容易崩刃,压力应比正常地层降低20%~30%,详见表4.3。
(2)转速
转速是指主动钻杆每分钟回转的次数,也是钻头在孔底每分钟回转的次数。转速对钻进效率影响很大,一般转速越快,合金切入、破碎岩石的次数也越多,钻进效率越高。表4.4是根据马坑矿区实践总结的不同岩层适用转速。
表4.3 普通合金钻进压力选择表
表4.4 普通合金钻进转速选择表
(3)冲洗液量(泵量)
冲洗液在合金钻进中的主要用途是冷却钻头、排除孔底的岩粉和保护孔壁。冲洗液在钻孔与钻具间隙中循环,必须具有一定的上升流速,才能保证将孔底岩粉有效地携带到地表或取粉管内。一般冲洗液上升流速达到0.25~0.5m/s,即能满足排除孔底岩粉的效果。
马坑铁矿区因地层复杂,一般开孔直径为大口径Ф150mm,需要较大冲洗液量以保证冲洗液循环的上升流速。口径越大、钻孔越深、岩石密度大、岩粉颗粒粗等,都要相应增加冲洗液量。
冲洗液量对孔壁的稳定性也有很大影响,严重时会导致孔壁坍塌。断层、裂隙发育、溶洞充填、松散等地层钻进时,应注意防止冲洗液对岩心的冲刷破坏,采用较小的冲洗液量。不同岩层所需冲洗液量见表4.5。
表4.5 普通合金钻进泵量选择表
马坑铁矿上部孔段(地层:风化泥岩、砂质泥岩、粉砂岩等;风化程度较弱的泥岩、砂质泥岩、粉砂岩以及大理岩等;灰岩及轻微硅化灰岩等)采用品字形合金钻头(外刃1.5 mm;内刃1.5 mm;底刃:超前刃3 mm;后刃2 mm)钻进,使用的钻进技术参数(单管钻进时)为:压力4000~8000N,转速150r/min,泵量80~100L/min(松散层适当调小)。
4.3.2 针状合金钻进
马坑铁矿下部孔段(地层:泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、硅化灰岩、透闪石灰岩;部分磁铁矿)采用针状合金钻头(胎块尺寸15 mm×20 mm×10 mm;胎块数量:Ф110 mm 6块,Ф91 mm 4块)钻进,使用的钻进技术参数为:压力4000~8000 N(硬岩取上限,软岩取下限),转速150~300r/min,泵量80~100L/min。
4.3.3 钢粒钻进
钢粒钻进与铁砂钻进工艺基本相同。马坑铁矿中部孔段(地层:泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、硅化灰岩等;硅质岩、矽卡岩、辉绿岩、部分磁铁矿等;局部石英岩化泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂砾岩等)采用钢粒钻头(单弧形水口,高140~170mm,上宽20mm,下宽1/5~1/4周长)钻进,使用的钻进技术参数为:压力4000~8000 N(硬岩取上限,软岩取下限),转速150r/min,泵量35~45L/min,投砂量0.5~1.5kg/回次(易斜地层严格控制投砂,取下限)。
钢粒钻进在马坑矿区钻探中应用,经常因判断失误、工艺操作、水量控制、投砂量把握等不当导致孔内事故,造成工作量报废、钻孔重打。根据实践经验,钢粒钻进应注意以下几个问题:
1)应摸清规律,总结经验,保证钻进操作规程及方法相对统一。相同地层投砂量的相对一致,可保持孔壁规整,有利提高钻孔质量,避免孔内事故。
2)在合金钻进换钢粒钻进或下套管后换径用钢粒钻进时应着重预防夹钻事故。一般采用少砂量、小水量:砂量0.5~1kg,水量12~18L/min;钻压3000~4000N,转速80~120 r/min。换径一般采用旧钻头,钻进孔段超过钻具长度方可采用正常的规程。换径操作时应根据孔内地层条件增加钻具稳定性,以防止孔斜。
3)钢粒钻进中应时刻注意保持孔内干净。一般钻具都带取粉管,每回次采心后应进行大泵量冲孔,将孔内残留的岩粉和钢粒粉冲到取粉管内提离孔内,以保持孔内清洁。
4)上班前、提钻后,都应认真对机场或孔内的钻头、钻杆、钻具、钢粒质量及磨损情况进行全面了解,发现未达规范要求的应及时更换。
5)保持较好的钻进参数,提高钻效,减少孔内事故。地层软硬不均时,钻进参数应采用低钻压、慢转速、少水量,避免顺层跑而造成孔斜。
井下定向钻进技术装备创1881米世界纪录
此次创纪录的定向超长钻孔主孔深度为1881米,总进尺2601米,施工周期为12天,平均日进尺210米以上,深孔钻进时效达到了较高水平。
(1)液动潜孔锤钻探
我国研发的液动潜孔锤钻探是对常规回转钻探的重大革新,是继现代金刚石钻探和空气钻探之后的钻探新方法。研发新一代绳索取心液动锤钻具(SYZX系列),可提高钻进效率,延长回次进尺及钻头寿命,降低钻孔弯曲,大幅度降低辅助工作时间。目前,勘探所研制的YZX、SYZX和 HHP系列液动潜孔锤已广泛用于地质、核工业、有色、煤田、水电、建材、化工及石油等领域。勘探所研发的螺杆马达液动锤金刚石取心钻探技术系统用于硬岩深井取心,钻进具有机械钻速高、回次进尺长、取心效果好、钻柱磨损轻微、功耗低以及钻柱对井壁扰动小等优点,是一项新型的组合式取心钻探技术,属世界首创,达到国际领先水平。
(2)反循环取样钻进技术及装备
瑞典Atlas Copco公司提供的资料显示,利用反循环钻进的工作量近年在不断增长,2008年,该方法的钻进工作量已占世界总钻探工作量的55%。目前,其平均比例在50%左右,其中澳大利亚最高,超过80%;美国80%左右;东南亚等国家60%左右;加拿大最少,不到10%。20世纪80年代末,勘探所完成了反循环取样钻机的研制,2008年以来,开发出了新型的FQC反循环气动潜孔锤,并在水文水井、砂金勘探等领域得到规模化应用,成为国内RC钻探的基础。但是,由于国内未制订相关的地质工作规范,该技术未能得到推广。
(3)定向钻进技术及装备
定向对接连通井技术是以螺杆受控定向钻探技术和水平钻探技术为基础的独特钻进技术。可使地面相距数百米的两井,在地下数百米甚至上千米的目的层处对接,从而实现两井连通水溶对流采卤。例如,在土耳其天然碱矿钻井工程三期中采用高精度定向磁中靶钻进新技术,成功完成18对对接井的对接连通。该技术在我国盐矿和煤层气开采中被成功应用。
关于中国国产战机发动机的研发和装备情况谁能详细的告诉我?
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