特殊打捞工具制作

绳索取心钻进是不提钻取心(钻进)方法之一,即在钻进过程中,当岩心管装满岩心或岩心堵塞时,不需要把孔内的全部钻杆柱提升到地面,而借助专用的打捞工具从钻杆柱内把内岩心管取上来只有当钻头磨损失需要检查或更换时才提升全部钻杆柱的钻进方法。它是当代地质钻探的一种新方法在我国发展十分迅速。以绳索取心为主体的金刚石钻探,已成为地质钻探三大技术体系之一。

(一)金刚石绳索取心钻探的特点和功能

图2-1 绳索取心钻探示意图

1—金刚石钻头2—扩孔器3—内管总成4—外管5—打捞器6—钻杆柱7—绞车8—钢丝绳

金刚石绳索取心钻探是指在钻探施工过程中提取岩心时不用提升全套钻柱,而是通过绞车和钢丝绳把打捞器下放到孔内,将容纳岩心的内管连同岩心一同提至地表然后再将空的内管投放孔内(自重投入,干孔用钢丝绳送入,仰孔和水平孔用泵送入),继续钻进,如此重复进行(图21)的取心钻探方法。

1.绳索取心钻探的特点

在钻探施工过程的回次钻进中,不用提出全套钻柱(包括外管)、而借助绳索打捞器打捞内管取心,可实现长孔段连续钻进。

2.绳索取心钻探的主要功能

1)减少升降钻具时间,增长纯钻进时间,大幅度提高钻探效率,降低每米钻探成本。

2)有效提高岩矿心采取数量与品质。

3)明显提高金刚石钻头寿命。

4)增加钻孔的稳定性,减少坍塌掉块现象。

5)减少钻杆连接螺纹的磨损,延长钻杆寿命。

6)减少钻机升降作业系统的磨损与动力消耗。

7)便于根据岩层变化更换内管类型或更换无岩心钻进。

8)绳索取心钻具可兼用于下封隔器进行地层渗透性试验,输送聚合物混合液以护孔堵漏。

9)减轻现场操作人员劳动强度。

(二)金刚石钻进采用绳索取心的意义

1.普通金刚石双管的缺憾

普通金刚石双管钻进小时效率高、进尺快但突出存在以下两方面问题:

(1)回次钻进时间短

其原因是:

1)岩心容纳管的长度有限。

2)在破碎地层钻进或由于操作使用问题容易造成岩心堵塞,必须提钻。

(2)提、下钻辅助时间长

据统计,岩心钻探的纯钻进与升降工序时间各占计入台月时间的30%～40%。辅助时间主要部分是升降钻具时间,孔愈深所占比例愈大。

随着资源开发利用程度的提高,地质勘探钻孔的深度有增加趋势如何缩短辅助时间,研究认为:关键在升降工序。

减少升降工序时间的途径有以下几个方面:

1)改进升降设备及操作,减少升降钻具时间。这是过去一直强调的一个方面,但效果有限并且在金刚石钻进中,如果提下钻速度过快则会产生较大的抽吸及压力激动,不利于保持孔壁稳定甚至还容易产生事故。

2)采用绳索取心。采用绳索打捞岩心容纳管(内管)而不提出钻杆的方法,能大大节约升降钻具时间,这种方法简单、易行,适用范围广,有利于推广应用。

3)柔杆钻探。实施有一定难度,我国只进行过阶段性试验,适用孔深亦有限。

4)反循环连续取心。岩心随钻进被反循环冲洗介质携带到地表,不需专门捞取,能获得实时样品且更大程度地节约了升降工序的时间。但反循环连续取心对设备及工艺的要求较高,目前应用的钻孔深度也有限。

2.绳索取心钻进的优点

绳索取心能大幅度减少提下钻次数,提高钻进效率,同时能减少钻头与孔壁碰撞及扫孔造成的消耗岩心堵塞能及时打捞,既能保证岩心、矿心质量,也能提高纯钻小时效率和钻头寿命。此外,钻杆与孔壁间隙小,有一定屏蔽作用钻杆升降次数少则有利于保护孔壁和快速穿透复杂孔段打捞通道还有利用于钻孔弯曲测量及其他孔底监测等。绳索取心的优点可概括为“三高”、“两低”、“一优”。

1)“三高”即钻速及钻头寿命高,纯钻进时间利用率高,岩(矿)心采取率高。

2)“两低”即工人劳动强度低,钻探成本低。

3)“一优”即岩心矿心品质优良,结构清晰,完整度好,纯洁性高。

(三)金刚石绳索取心钻具结构

1.实现绳索取心钻进对钻具结构的基本要求

绳索取心钻进要求必须具有既能取心又能在钻杆内升降内管的钻具。因此,与普通金刚石小口径钻具相比,绳索取心钻具除了能够实现单动和卡取容纳岩心外,还必须完成下列主要动作:

1)内管必须从钻杆内通过。采取途径:①增大钻杆内径,使用薄壁、大径钻杆并要求内外平整。②适当缩小内管外径、增加钻头底唇面厚度。

2)内、外管相对独立(打捞时能分离)。

3)内管总成能悬挂在外管总成内的座环上。并使卡簧座端部离钻头内台阶有一定的间隙,保证钻具良好的单动性和底部的通水性。

4)内管总成到达外管总成中预定位置时,能及时反馈信号。

5)打捞器在一定速度范围内能从钻杆中下到内管总成上端,并把装有岩心的内管总成捞取上来。

6)钻进时内、外管有固定的相对位置。即需要限位装置,限位装置有上、下之分:①定位机构。防止内管总成在岩心推力及冲洗液上举力作用下上行,形成“打单管”现象。②悬挂机构。防止内管总成底端直接座在钻头内台阶上,堵水,摩擦或破坏单动性能。

7)需要有能抓住内管总成,且能取消限位,释放内管总成的打捞机构装置。

8)需要有安全解脱内管装置。

在打捞器捕捉住内管总成提拉不动或提升过程中遇阻时,能够安全解脱内管总成,以防止损坏钢丝绳。

此外,绳索取心钻具还应具有内管总成长度能够调节、内管受到保护、岩心堵塞报信等要求。

2.绳索取心钻具组成

根据绳索取心钻进的技术要求,为了使钻具结构简单,动作灵活,经久耐用,以达到提高钻进效率、减轻劳动强度、降低钻探成本之目的,我国在绳索取心钻进技术生产试验、扩大应用的同时,不断总结经验,研制、采用了多种形式的绳索取心钻具。随着使用经验的积累和应用领域的拓宽,绳索取心钻具的结构(部件)还在不断改进和完善,并且派生出新的钻具。但其基本结构原理和形式仍未发生变化。

它们虽然都有着各自的特点,但在钻具结构上,与世界各国的金刚石绳索取心钻具大致相似。

下面以我国研制、常用的S75型绳索取心钻具为例作介绍。绳索取心钻具可分为单动双层岩心管总成、打捞器总成、钻杆和钻头4个部分。随着钻探条件、取心要求、钻孔角度、深度以及孔内岩层、孔壁稳定和漏失情况的不同,局部结构会有变化。

(1)单动双层岩心管总成部分(图2-2)

图2-2 S75绳索取心钻具双管总成结构图

1—弹卡挡头2—捞矛头3—弹簧销4—回收管5—张簧6—弹卡室7—弹卡钳8—弹簧销9—弹卡座10—弹簧销11—弹卡架12—内接头13—锁14—碟形弹簧15—垫圈16—螺母17—开口销18—弹簧座19—黄油嘴20—螺母21—垫圈22—阀堵23—轴承24—调节螺母25—接头26—下轴27—外管28—内管29—扩孔器30—内管接头31—卡簧32—卡簧座33—钻头34—悬挂座环35—悬挂肩套36—扶正环

单动双层岩心管总成又分为外管总成和内管总成。

1)外管总成。由弹卡挡头—弹卡室—上扩孔器—外管—下扩孔器—钻头组成并按序连接。

2)内管总成。由捞矛头—弹卡装置—到位报信机构—岩心堵塞报警机构—单动机构—内管保护机构—调节机构—内管—卡心装置组成并连接。

绳索取心钻具单动双层岩心管总成是实现绳索取心的核心部分。其中弹卡钳又称定位机构,在钻进时防止内管上移。阀体及其有关组合部件又称到位报讯机构,这种机构国外大部分钻具没有,但生产实践中十分需要。该机构采用液压差报讯原理,其阀堵可以自动实现3个不同位置(内管下降、钻进状态、打捞状态),钻具到位报讯灵敏准确,可使钻探人员准确掌握开始钻进的时间。蝶形弹簧及其有关组合部件又称岩心堵塞报讯机构,当岩心充满内管或发生堵塞压缩弹簧,推动内管上移,使水眼三分之二面积被阻塞而泵压骤升,既防止了烧钻,又可使钻探人员及时中止钻进。扶正环又称扶正机构,固定在扩孔器与外管螺纹连接处,对内管起扶正定中心作用。内管和外管的长度可以根据具体需要情况作同步增长或缩短。内管通过上部轴承实现单动,其内壁宜光滑以减少岩心进入阻力。很多派生绳索取心钻具产品,都是从变化内管总成结构,增加若干功能机构来实现的。

(2)打捞器总成部分(图2-3)

图2-3 S75绳索取心钻具打捞器

1—打捞钩2—弹性圆柱销3—捞钩架4—弹簧5—铆钉6—脱卡管7—重锤8—弹性圆柱销9—安全销10—圆柱销11—接头12—油杯13—开口销14—螺母15—垫圈16—轴承17—压盖18—连杆19—索卡套20—绳卡芯21—圆柱销22—定位销套

打捞器总成由接头—单动防扭轴承—安全销—重锤—脱卡管—打捞钩组成并连接。

在钻探取心过程中,通过专用的地表绞车和钢丝绳下入或提升打捞器来安放和提取内管总成。只有在孔内充满冲洗液并且在不会造成损伤的前提下,内管总成才自由投入而不用打捞器送入孔底。在大斜度孔和水平孔钻进时,打捞器要通过泵送的方法才能到达孔内预定位置。打捞器能实现安全脱钩。当捞取岩心遇阻时,绳索取心绞车用力向上提拉,直至将安全销拉断。如不见效,则拉紧钢丝绳,由孔口沿钢丝绳投入脱卡管,当脱卡管到达打捞钩上端时,放松钢丝绳,打捞钩头部斜面沿捞矛头的圆锥体向下滑移并逐渐张开与此同时,打捞钩尾部向内收缩这样,脱卡管便可罩住打捞钩尾部,使打捞钩与内管总成脱开而提出钻孔,然后在地表处理。

整套钻具必须具有如下机构:

图2-4 弹卡定位机构

1—弹卡挡头2—捞矛头3—弹簧销4—回收管5—张簧6—弹卡室7—弹卡8—弹簧销9—弹卡座

1)定位机构。其主要作用是钻进过程中固定内岩心管在工作位置,它是钻具结构的关键部分。采取的结构形式各不相同,大体上分为弹卡和球卡两种类型,其中弹卡型应用较多,中国、瑞典、美国等均采用这种形式。图2-4所示为弹卡定位机构,它主要由弹卡架、弹卡、张簧等零部件组成。内管总成投入钻杆内后,弹卡借助张簧的弹力张开一定角度,并沿钻杆内壁下滑,到达外管总成中的预定位置时,弹卡两翼进一步张开,并贴在弹卡室的内壁上,其上端有较小内径的弹卡挡头,钻进过程中可以防止内管总成左右摆动和向上串动,同时,弹卡室内壁上所镶焊的合金或弹卡挡头上的拨叉带动内管轴承上部机构和外管总成一起旋转,以减少弹卡的磨损。

2)悬挂机构(见图2-2所示)。由内管总成上的悬挂环与外管总成中的座环组成,可使卡簧座与钻头内台阶保持2～4mm间隙。

3)打捞机构。它由打捞器的打捞钩、内管总成的捞矛头及回收管组成(见图2-2和图2-3)。打捞钩与重锤下行,冲击捞矛头后张开,继续下行至捞矛头颈部,弹簧使之复位收拢,抓住捞矛头。开动绞车上提,回收管上行迫使弹卡钳收拢,使内管总成从定位机构中释放出来(图2-5)。

图2-5 打捞示意图

1—回收管2—弹卡3—弹卡挡头4—打捞钩

4)单动机构。由轴、轴承、轴承座,及蝶簧座组成(图2-2)。

5)内管保护机构。见图2-2所示,它是由轴,轴承座、弹簧、弹簧套组成的缓冲机构。采心时,外管带动轴上行压缩弹簧,卡簧座坐在钻头内台阶上,可以避免内管承受大的拉力而损坏。

6)调节机构。见图2-2所示,它由调节螺母及调节接头组成,可调节卡簧座与钻头内台阶的间隙。

7)扶正机构。在外管下端近钻头处装置扶正环。扶正环用以扶正内管,保证内外管同心和便于岩心进入。扶正环常用黄铜或尼龙制作并开有通水槽。

8)安全脱卡机构。在打捞受阻时,为避免拉断钢丝绳,有两种安全脱卡形式:①打捞器上有安全销,其抗拉强度小于钢丝绳②稍放松钢丝绳,使打捞钩顺捞矛头的锥面向下并张开。顺钢丝绳投入脱卡管罩住打捞钩尾部,打捞钩无法收拢而与内管总成脱离接触。

9)干孔送入机构。干孔或孔内液面低时,内管总成高速下落可能造成钻具损坏。因此应用钢丝绳送入。但要求到位后能自动脱离、回收。干孔送入机构可与打捞器设计为一体(如YS-60可拆除),亦可另附装置。S75钻具可利用已有的附加装置,该装置亦可用于安全脱卡。

10)到位报信机构。由弹卡架、复位簧、阀体、定位簧、弹簧、调节螺堵、阀堵等组成。投放内管时阀堵关闭,液流从内管与钻杆的间隙中流通。到位后悬挂坐落在座环上,环隙被堵塞,冲洗液压力升高,克服张簧的张力使阀堵下移,阀门打开,阀堵的粗径移出定位簧后、定位簧即限制其复位,泵压下降。因此泵压的变化即到位信号。捞取岩心时,提捞矛,阀体及阀堵随之上行,直至阀堵越过堵水位置,不阻碍冲洗液下泄。内管总成提出地表后,复位簧使阀堵自动回到关闭位置。

11)岩心堵塞报警机构。由滑套、蝶簧、调节螺母等组成。内管打捞或岩心堵塞时顶起内管,压缩蝶簧,使滑套向上运动,直至堵塞悬挂接头上的通水眼,使泵压升高(图2-6)。

图2-6 岩心堵塞报警示意图

1—通水眼2—滑套3—碟簧4—外管5—调节螺栓

悬挂接头通水眼处有限位台阶,滑套只能堵塞通水面积的2/3,这样在报警的同时不致造成烧钻事故。

(3)绳索取心钻杆

其与常规金刚石岩心钻探用钻杆的不同点是,地质岩心钻探用的绳索取心钻杆一般要求内平和外平,以便在钻杆内升降内管总成并尽量减少钻头壁厚,采取较粗的岩心。

(4)绳索取心金刚石钻头

绳索取心钻探效果在很大程度取决于正确地选择金刚石钻头。通常把金刚石钻头有一定寿命作为某一工矿区采用绳索取心技术的先决条件之一。例如金刚石钻头寿命要是回次进尺长度的5～10倍,通常不低于30m只有最坚硬岩层才降低到15～30m。而大量情况下为30～300m,少数条件下高达500～1000m。

绳索取心钻头因克取环面较宽,特别讲究钻头唇面造型与水路冲洗冷却条件。

根据岩层情况,分别选用天然金刚石表镶钻头、聚晶钻头、复合片钻头和人造金刚石孕镶钻头。

(四)绳索取心钻具规格系列

金刚石绳索取心钻具的规格系列标准,随着推广应用的经验积累和应用范围的扩大而不断完善。

我国原地质矿产部于1976年完成第一种规格S56绳索取心钻具的试验、技术鉴定并批量生产,迄今已开发、形成S46,S59,S75,S91四种口径标准系列绳索取心钻具。同时还开发了专门用于煤田钻探、坑道钻探、水文地质钻探、深孔和复杂条件下用的增强型绳索取心钻具,派生出内管为半合管型的,带三层管的(第三层为塑料管,可与岩心一齐储存)、内管超前的、兼能采集气体的以及孔底局部反循环绳索取心钻具,专门应用于松软、脆碎、易被冲蚀的岩矿层钻探取心,或者用于采取非挠动岩矿心样品。并成功开发了带液动锤的绳索取心钻具和不提钻换钻头的绳索取心钻具,进一步扩大了绳索取心钻探应用领域与效果.特别是用于若干复杂地层和硬岩层钻进更为有利。

我国地质系统研制和采用的绳索取心钻具规格系列。按用途分为如下六类:

1)常规绳索取心钻具规格有46mm,59mm,75mm,91(95)mm。

2)坑道内水平孔用绳索取心钻具规格有46mm,59mm。

3)带液动冲击器的绳索取心钻具规格有59mm,75mm,91mm。

4)增强型绳索取心钻具(用于复杂地层和深孔)规格目前有75mm。

5)不提钻换钻头绳索取心钻具规格有75mm,91(95)mm。

6)水文钻探用绳索取心钻具规格目前有135mm。

在国内,除原地质矿产部研制采用的绳索取心钻具外,其他部门和地方省市地勘单位亦研制了若干品种系列的绳索取心钻具:如原冶金部门和有色金属总公司系统的YS系列和TK系列,原煤炭部门的SQ系列,原四川省地矿局的SM系列原北京市地矿局的JS系列原河北省地矿局SZG系列以及原黄河水利委员会设计院的SG型绳索取心钻具等。上述绳索取心钻具包括带液动锤的、在坑道内使用的、带三层管和半合管的,以及增强型绳索取心钻具等类型,都有各自特点,并在生产中推广应用。

(五)绳索取心钻探技术的应用领域

随着地质勘探事业的发展,绳索取心钻探技术的进步,在世界范围内其应用领域亦不断拓宽。已经应用的领域有:固体矿产钻探、砂矿钻探、石油、天然气钻探、工程地质钻探、地热钻探、水域钻探、冰层钻探、科学深孔钻探、坑道钻探。

(六)金刚石绳索取心钻探工艺

在进行绳索取心钻探施工之前,现场操作人员必须经过技术培训,要求熟悉绳索取心钻具结构原理和使用维护规程,能熟练根据钻探施工条件,合理掌握钻进参数,充分发挥金刚石绳索取心钻探优越性,减少各类事故,保证绳索取心顺利进行。

1.钻探准备工作

1)钻探设备的选择包括钻机(最好能实现机上捞心,采用大通孔立轴钻机或动力头钻机)、泥浆泵、绳索取心绞车等设备以及拧卸、提引工具等进行合理选择,性能可靠。

2)钻孔结构设计通常情况下当钻孔不超过1000m时,宜用一径或两径到底的钻孔设计。只有在地层复杂,孔深较大时,才采取多径成孔的钻孔结构。金属矿多用69mm孔径,煤田多用75mm,95(91)mm孔径。

3)钻具选择根据所钻探的岩、矿层情况,合理选择取心管的类型。例如采用常规结构、带半合管或三层管结构等。

4)钻杆选择根据岩层复杂程度和孔深情况,合理选用常规绳索取心钻杆或增强型钻杆。

5)钻头选择按照钻探所遇岩层和矿层,合理选择不同结构和磨料的钻头,达到保证质量、提高效率、降低成本的目的。

6)冲洗液的选择根据地层稳定性和完整程度,合理选择冲洗液类型。如果使用泥浆,要保证泥浆性能,防止钻探过程中出现各类孔内事故和钻杆内结泥皮现象。

2.绳索取心钻具的组装、检查与调整

新采用的绳索取心钻具下孔前,应按照说明书对内、外管和打捞器总成进行认真检查,然后将内管总成装入外管总成,调整内外管长度配合,并用打捞器试捞内管总成,确认符合技术要求后方能下孔使用。

1)外管总成的组装和检查外管总成由钻头、扩孔器、稳定器(上部),外管、弹卡室、弹卡挡头、座环及扶正环组成。检查时注意:①外管每米弯曲度不大于0.3mm②扶正环无变形③稳定器之外径宜略小于扩孔器④所有螺纹处要涂丝扣油,以增强密封性能,方便拧卸。

2)内管总成的检查内管总成由捞矛头、弹卡、单动轴承、内管、卡管座等组成。检查时注意:①各部件丝扣拧紧,尤其要防止卡簧座倒扣(有用反扣设计)②装入弹卡动作应灵活,两翼张开间距应大于弹卡室内径③钻具有到位报信机构时,宜根据孔深调节工作弹簧预压力,单位机构灵活,轴承套内注满黄油④内管平直无弯曲现象和凹坑⑤卡簧内径与钻头内径相匹配,比钻头内径小0.5mm为宜。

3)打捞器检查将打捞器与绳索取心绞车的钢丝绳相连接,并注意检查:①打捞钩安装周正,无偏斜②尾部弹簧灵活可靠,头部张开距离以8～12mm为宜③脱卡管能确保安全脱卡作用。

4)内外管总成装配和调整 装配时注意检查:①弹卡与弹卡挡头的顶面应保持一定距离,一般为3～4mm②卡簧座与钻头内台阶保持合理间隙,一般为2～4mm。该间隙可通过内管总成调节螺母进行调整③内管总成在外管总成卡装牢固,捞取方便灵活。

3.金刚石绳索取心钻进工艺参数

绳索取心钻进和常规金刚石岩心钻探一样,必须根据岩层特性、钻头类型、钻孔深度、钻孔倾角、钻孔直径,冲洗液类型和所用设备和钻具性能等因素选择优化钻进工艺参数,主要指钻压、转速和冲洗液量。上述参数的合理选择,是决定取心质量、钻速、钻头寿命、回次进尺长度、提钻间隔等技术经济指标的主要因素。

1)钻压绳索取心钻进环状克取面积比常规取心钻进要大,因此钻进时所用钻压亦相应增大。绳索取心一般用于中硬至硬(6～11级)的岩层中钻进,当用常规表镶和孕镶金刚石钻头时的钻压范围,推荐值如表2-1所示。实际采用钻压应按具体岩层条件、钻头类型、钻头实际尺寸(如超径钻头)等,通过实践合理确定。为减少钻孔弯曲,降低钻压,绳索取心钻进宜选用底唇面接触面积小的钻头,如多水口、交错唇面和齿形结构的钻头,可以明显降低钻进时所需的钻压,利于防止孔斜。

表2-1 绳索取心钻进用钻压推荐值

2)转速和常规金刚石取心钻探一样,在孔径、孔深、冲洗润滑条件、孔壁稳定性、岩层研磨性、钻杆坚固性以及设备等条件允许下,尽量取较高转速钻进。当用孕镶钻头时,平均钻头的线速度一般为1.5～3.0m/s当用表镶钻头时则为1～2m/s。上述转速亦宜根据具体施工条件确定。

3)冲洗液和冲洗液量。绳索取心钻进在条件许可时宜用无固相和低固相并加有润滑剂的冲洗液。当用泥浆时宜用优质搬土做原料,防止在钻杆内结泥皮现象。确定冲洗液量的要素有两种:①保持环状间隙上返流速在0.45m/s至1.0～1.5m/s范围内。②保持钻头唇面单位面积(cm2)冲洗液量在3～5L/min(中硬至硬岩)或2.4～4.0L/min(硬至坚硬岩)。根据后者用不同直径的绳索取心孕镶金刚石钻头,钻进时所需冲洗液量推荐值见表2-2所示。上述冲洗液量亦宜根据具体施工条件合理确定。

表2-2 绳索取心钻进冲洗液量推荐值

4.绳索取心操作要领

(1)投放内管

将检查合格的内管总成,由机上或孔口投入孔内。遇漏失层孔内无冲洗液时不用投放内管,应用打捞器干孔送入机构送入孔内,亦可泵入适量冲洗液后迅速投入内管总成。

(2)开始钻进

当在孔口投入内管并确认内管已下降到位后,才能开始扫孔钻进。钻进过程中如发现岩心堵死.或者当进尺已接近岩心容纳管长度时,应停止钻进,并适当冲洗钻孔。

(3)捞取岩心

捞取岩心根据所用设备采用孔口下打捞器捞取法或机上下打捞器捞取法。

1)孔口打捞法。操作程序包括提断岩心、提升主动钻杆、卸开主动钻杆、钻机移离孔口、下放打捞器、开动绳索绞车提升内管总成、将备用内管总成二次投入。

2)机上打捞法。操作程序包括提断岩心,钻具不离开孔底,卸开机上捞取岩心专用水龙头压盖(图2-7),打捞器通过水龙头下入机上钻杆而到达孔底,开动绳索绞车,提升内管总成。尤其在采用机上打捞法时宜用回水漏斗(图2-8)将溢出的冲洗液引向水源箱。

(4)大斜度和水平孔绳索取心钻进

在钻进大斜度和水平孔用绳索取心时,钻杆柱有专门机构进行起下钻。投放内管和打捞岩心时则由专门设计的安全输送装置进行(图2-9)。操作程序是:①投放内管。将内管塞入钻杆。再塞入安全输送器,接上封接头,启动水泵,借泵压将内管送下,到位后提出输送器,进行钻进。②捞取内管。回次终了,将卸去加重杆的打捞器接在输送器上塞入钻杆,接上密封接头,启动水泵,借泵压将打捞器送抵孔底内管总成顶部,捞住矛头,拉出内管总成并取心。

图2-7 机上捞取岩心专用水龙头

1—压盖2—三通接头3—轴承4—内套5—异径接头胶管

图2-8 回水漏斗

1—漏斗2—接头3—胶管4—卡盘

图2-9 绳索取心内管和打捞器安全输送装置

1—内管总成2—打捞器3—输送器4—密封接头

图2-10所示为专门设计用于水平孔的水龙头结构图。其上部带中心孔的塞堵是泵送内管和打捞器用的。钻进时则更换实心塞堵。水龙头内孔能通过打捞器和内管总成。

图2-10 水平孔用水龙头结构图

5.钻具的维护保养

为了保证绳索取心钻具的正常使用,防止钻具零部件失灵。捞取岩心失效而导致提钻处理甚至发生孔内事故,必须经常检查钻具,作好维护保养工作。重点检查项目是:

1)弹卡磨损情况和张簧是否变形,并经常注油润滑。

2)单动轴承是否灵活,并定期清洗注入黄油。

3)内管有无弯曲和凹坑变形,发现不合用时宜修理或更换。

4)卡簧及卡簧座有无变形和过磨损,卡簧座水口深度不小于4mm。

5)每次提钻要检查弹卡挡头拨叉磨损断裂情况,发现磨出圆角要用锉修平。

6)悬挂环和座环磨损情况,发现吻合面已磨成圆锥面时要及时更换。

7)每次捞取岩心前检查打捞钩头部和尾部弹簧磨损情况,如有明显磨损变形要及时更换。

8)钢丝绳有无损伤断股情况,并注意涂油保养。

9)全套钻具、钻杆螺纹磨损情况,并经常涂丝扣油保护。平常应平整堆放,防止锈蚀。

6.常见故障及排除方法

1)打捞器捕捞不住内管总成。其原因是捞矛头损坏,打捞器钩挂不住,岩粉沉淀或有实物覆盖矛头,打捞钩损坏或尾部弹簧断而失灵等。其处理方法是反复提放打捞器数次,如无效,提出打捞器,然后提钻检查处理。

2)打捞器捕捞住内管总成后提拉不动。其原因是岩心堵死或卡簧倒扣,使内管总成在钻头内台阶和弹卡挡头间顶死,岩心下端呈倒蘑菇头状并卡在钻头底部弹卡的弹性轴销脱出卡住回收管,卡簧座下端和内管螺纹部分因岩心堵死变形,通不过外管总成座环,悬挂环和座环严重损坏相互卡死,弹卡挡头拨叉折断,内管总成被卡等。其处理方法是使用安全脱卡机构使打捞器脱钩。如确认是岩心蘑菇头造成的,则将钻具放到孔底研磨片刻,再下打捞器试捞。如无效,提钻处理。

3)打捞途中遇阻提拉不上来。其原因是钻杆螺纹变形,阻挡内管通过,内管严重弯曲变形,通不过钻杆,所用泥浆低劣,杂质多,在钻杆内结成泥皮,阻碍内管等。其处理方法是:首先使用安全脱卡机构提出打捞器,继而提升钻具检查原因,并更换不合格的钻杆或内管调整泥浆性能,并有效采用循环沉淀系统,增设除砂器和除泥器。

4)打捞出的内管缺失岩心或无岩心。其原因是岩心直径与卡簧不匹配,造成没有拔断岩心或未卡紧中途脱落弹卡不起作用,钻进时内管上窜,形成“单管”钻进,内管总成因各种原因下放未到位,钻进时形成“单管”钻进岩心松软(如煤层)未采取合理结构的钻具和钻进规程等。其处理办法是检查卡簧是否合格,弹卡是否磨损失灵,以及造成打“单管”之原因如因地层松软宜更换合理结构的(内管超前、带半合管、用底喷式钻头和带孔底反循环的)钻具等。

5)钻进效率低。其原因是岩层致密坚硬,超过10级,钻头金刚石质量差或胎体性能与岩层不匹配钻头内径过度磨损,岩心变粗,进不去卡簧,形成堵塞卡簧已损坏,岩心受阻,内管有损伤、阻碍岩心顺利进入等。其处理办法是将内管总成提出并检查卡簧、卡簧座和内管,采用与岩层性能匹配的钻头和钻进规程,必要时换常规钻进或用带液动锤的绳索取心钻具。

6)钻孔偏斜严重。其原因与处理方法与普通金刚石钻进类似,不再赘述。

钻井设备及工具

中文名称

储能器

循环池

（刹把）调节螺栓

进气管

搅拌器

空气包

气管线

气动绞车

交流电驱动

环形BOP

消音器

球阀

井口喇叭管

老虎钳

钻头

钻头装卸器

钻头规

盲板防喷器

剪切闸板防喷器

防喷器

螺栓

防喷器控制盘

防喷器平台

底塞

母扣

刹把

刹带

桥塞

梯形扣

蝶阀

旁通

旁通塞

卡钳

套管打捞筒

套管接箍

套管隔刀

套管吊卡

套管悬挂器

套管头

套管平台

岩心烘箱

变换接头

天车

天车梁

死绳

死绳固定器膜片

死绳固定器

除气器

井架

除砂（泥）器

直流电驱动

排出管线

排出阀

双闸板防喷器

入井工具

绞车

绞车电机

通径规

钻铤

钻铤卡瓦

钻杆

钻杆卡瓦

钻杆刮泥器

钻柱

司钻控制台

司钻监视器

钻井大绳

钻杆防喷器

驱动轴

从动轴

传动链条

滚筒

滚筒容量

滚筒离合器

滚筒高速（低速）

空气离合器

分级箍

涡磁刹车

吊卡

吊卡耳环

吊卡-卡盘

应急牙嵌离合器

（刹带的）平衡杠

外卡钳

液压泵

液压油箱

液压大钳

液动阀

液动试压泵

液压绞车

惯性

惯性刹车

入口

内岩心筒

中间套管

钻刚内防喷器

内卡钳

内外加厚

内平钻杆接头

震击器

牙嵌离合器

接头，单根

笼式打捞篮

打捞爪

打捞杯

方补心

方钻杆考克

方保接头

方钻杆旋转短节

键槽破坏器

压井管线

弯管

梯子

水平仪

提伸短节

滑车装绳数

缸套

尾管

锁紧螺栓

锁紧法兰

低压管线

润滑油泵

加油孔

磁力打捞工具

卸扣猫头

钳子

撬杠

活塞

活塞皮碗

活塞杆

手钳子

旋塞阀

气动工具

硅酸盐水泥

动力卡瓦

动力供应设备

动力大钳

动力扳手

缓冲罐

生产层套管

滑轮

反循环接头

短钻杆

快速联结

（井架大门处）坡板

大鼠洞

正规钻杆接头

调节阀

放压管线

承托环

反循环阀

反循环打捞篮

反循环孔

导档齿轮

倒扣工具

钢圈

梅花扳手

铆钉

转盘

转盘电机

转盘风机

安全卡瓦

安全接头

安全限位档块

安全开关

安全带

捞砂滚筒

筛布

护丝

三牙轮钻头

大钳

大钳平衡器

大钳牙板

钳头

大钳刻痕

大钳搭绞部位

工具接头

工具钢

顶（底）塞

水泥面

TOTCO承托环

游动滑车

泥浆计量罐

两通阀

井架大门

阀门

阀，凡尔

凡尔体

阀盖，阀帽

凡尔座

阀面

阀杆

阀密封

起阀座器

阀弹簧

灵敏指针

虎钳

壁钩

冲管

耐磨补心

井口装置

造斜器

翼状扶正器

20"“ L”型接头

临界速度

天车防碰装置

天车防碰装置

割大绳

危险品

除垢剂

井斜测量

压差卡钻

定向钻井

定向井

狗腿

狗腿率

停工时间

通径

钻具组合

钻进突变

钻进承包商

钻井成本

钻进时间

钻井作业

钻井程序

钻井报表

钻井日报

钻井水

钝钻头分级

戴纳钻具

乳化剂

刺坏

评估井

初探井

疲劳极限

自动灌浆浮鞋

泥饼

降失水剂

絮凝作用

流压

失水

地层

地层测试

地层水

淡水

功能测验

气含量

气侵

泥浆中的气

气层

裸眼

作业者

上提，遇卡

上扣过紧

钟摆钻具组合

机械钻速

塑性黏度

塑料

水泥回堵

管内压降

压力试验

泵入水泥塞

泵效

泵压

泵速

泵冲

额定流量

划眼

记录

记录纸

松开捞矛

缓凝剂

反循环

钻台

转盘转速

下套管

运转时间

下入工具

砂桥

饱和盐水泥降

晕船

海水泥浆

坐卡瓦

浅层气

泥质砂岩

短起下

关井

关井套压

关井钻杆压力

请病假

侧钻

倒大绳

坍塌

苏打

软地层

固相含量

锚

抛锚船

风速表

重晶石

气压计

般土

锅炉

爬杆

防喷演习

手提式CO2灭火器

空压机

冷凝器

吊车

甲板

柴油机

吃水线

电动机

排烟管

柴油

逃生呼吸器

传真

消防报警系统

消防演习

太平门

消防斧

消防管线

消防面罩

消防服

急救设备

急救箱

泡沫灭火系统

燃油（柴油）

防毒面具

发电机

砂轮机

硫化氢气体检测系统

热交换器

加热盘管

直升机平台

可膨胀式救生阀

升降室

升船

升降系统

信号、信号灯

车床

桩腿

卸载

可变载荷

排气孔

电焊条

绞盘、绞机

工作救生衣

气压表

流量警报器

流量指示器

流量计

泥浆流量计

泥浆体积指示器

油压表

泥浆液位计

位置指示器

压力表

泵冲数计数器

泵冲数指示器

泵冲数传感器

转盘转速表

转盘扭矩表

灵敏度

指重表

钻井设备及工具

中文名称

储能器

循环池

（刹把）调节螺栓

进气管

搅拌器

空气包

气管线

气动绞车

交流电驱动

环形BOP

消音器

球阀

井口喇叭管

老虎钳

钻头

钻头装卸器

钻头规

盲板防喷器

剪切闸板防喷器

防喷器

螺栓

防喷器控制盘

防喷器平台

底塞

母扣

刹把

刹带

桥塞

梯形扣

蝶阀

旁通

旁通塞

卡钳

套管打捞筒

套管接箍

套管隔刀

套管吊卡

套管悬挂器

套管头

套管平台

岩心烘箱

变换接头

天车

天车梁

死绳

死绳固定器膜片

死绳固定器

除气器

井架

除砂（泥）器

直流电驱动

排出管线

排出阀

双闸板防喷器

入井工具

绞车

绞车电机

通径规

钻铤

钻铤卡瓦

钻杆

钻杆卡瓦

钻杆刮泥器

钻柱

司钻控制台

司钻监视器

钻井大绳

钻杆防喷器

驱动轴

从动轴

传动链条

滚筒

滚筒容量

滚筒离合器

滚筒高速（低速）

空气离合器

分级箍

涡磁刹车

吊卡

吊卡耳环

吊卡-卡盘

应急牙嵌离合器

（刹带的）平衡杠

外卡钳

液压泵

液压油箱

液压大钳

液动阀

液动试压泵

液压绞车

惯性

惯性刹车

入口

内岩心筒

中间套管

钻刚内防喷器

内卡钳

内外加厚

内平钻杆接头

震击器

牙嵌离合器

接头，单根

笼式打捞篮

打捞爪

打捞杯

方补心

方钻杆考克

方保接头

方钻杆旋转短节

键槽破坏器

压井管线

弯管

梯子

水平仪

提伸短节

滑车装绳数

缸套

尾管

锁紧螺栓

锁紧法兰

低压管线

润滑油泵

加油孔

磁力打捞工具

卸扣猫头

钳子

撬杠

活塞

活塞皮碗

活塞杆

手钳子

旋塞阀

气动工具

硅酸盐水泥

动力卡瓦

动力供应设备

动力大钳

动力扳手

缓冲罐

生产层套管

滑轮

反循环接头

短钻杆

快速联结

（井架大门处）坡板

大鼠洞

正规钻杆接头

调节阀

放压管线

承托环

反循环阀

反循环打捞篮

反循环孔

导档齿轮

倒扣工具

钢圈

梅花扳手

铆钉

转盘

转盘电机

转盘风机

安全卡瓦

安全接头

安全限位档块

安全开关

安全带

捞砂滚筒

筛布

护丝

三牙轮钻头

大钳

大钳平衡器

大钳牙板

钳头

大钳刻痕

大钳搭绞部位

工具接头

工具钢

顶（底）塞

水泥面

TOTCO承托环

游动滑车

泥浆计量罐

两通阀

井架大门

阀门

阀，凡尔

凡尔体

阀盖，阀帽

凡尔座

阀面

阀杆

阀密封

起阀座器

阀弹簧

灵敏指针

虎钳

壁钩

冲管

耐磨补心

井口装置

造斜器

翼状扶正器

20"“ L”型接头

临界速度

天车防碰装置

天车防碰装置

割大绳

危险品

除垢剂

井斜测量

压差卡钻

定向钻井

定向井

狗腿

狗腿率

停工时间

通径

钻具组合

钻进突变

钻进承包商

钻井成本

钻进时间

钻井作业

钻井程序

钻井报表

钻井日报

钻井水

钝钻头分级

戴纳钻具

乳化剂

刺坏

评估井

初探井

疲劳极限

自动灌浆浮鞋

泥饼

降失水剂

絮凝作用

流压

失水

地层

地层测试

地层水

淡水

功能测验

气含量

气侵

泥浆中的气

气层

裸眼

作业者

上提，遇卡

上扣过紧

钟摆钻具组合

机械钻速

塑性黏度

塑料

水泥回堵

管内压降

压力试验

泵入水泥塞

泵效

泵压

泵速

泵冲

额定流量

划眼

记录

记录纸

松开捞矛

缓凝剂

反循环

钻台

转盘转速

下套管

运转时间

下入工具

砂桥

饱和盐水泥降

晕船

海水泥浆

坐卡瓦

浅层气

泥质砂岩

短起下

关井

关井套压

关井钻杆压力

请病假

侧钻

倒大绳

坍塌

苏打

软地层

固相含量

锚

抛锚船

风速表

重晶石

气压计

般土

锅炉

爬杆

防喷演习

手提式CO2灭火器

空压机

冷凝器

吊车

甲板

柴油机

吃水线

电动机

排烟管

柴油

逃生呼吸器

传真

消防报警系统

消防演习

太平门

消防斧

消防管线

消防面罩

消防服

急救设备

急救箱

泡沫灭火系统

燃油（柴油）

防毒面具

发电机

砂轮机

硫化氢气体检测系统

热交换器

加热盘管

直升机平台

可膨胀式救生阀

升降室

升船

升降系统

信号、信号灯

车床

桩腿

卸载

可变载荷

排气孔

电焊条

绞盘、绞机

工作救生衣

气压表

流量警报器

流量指示器

流量计

泥浆流量计

泥浆体积指示器

油压表

泥浆液位计

位置指示器

压力表

泵冲数计数器

泵冲数指示器

泵冲数传感器

转盘转速表

转盘扭矩表

灵敏度

指重表

中文名称

刮管器

套管鞋

套管卡瓦

套管打捞矛

套管四通

套管大钳

锚头绳

锚头绳爪

锚头轴

锚头

井口甲板

水泥

水泥伞

水泥塞

水泥阻流环

固井质量检查

水泥头

固井管线

固井泵

链

链钳

链钳

房间，寝室

阀箱，闸室

灌注泵

止回阀、回压凡尔

节流阀、阻流器

阻流管线

节流阀位置指示器

节流阀

阻流管汇

离合器

导管

牙轮

牙轮打捞器

牙轮卡死

冷却水泵

取心筒鞋

取心爪

取心钻头

岩心爪

岩心爪外套

外部割刀

吊耳、吊环

绳套、接环

灌泥浆管线

失水测定仪

指梁

打捞钩

打捞头

打捞震击器

打捞颈

打捞公锥

打捞作业

打捞母锥

打捞矛

打捞管柱

打捞公锥

打捞工具

法兰

扁锉

扁嘴钳

平地铣鞋

绕性接头

浮鞋

浮阀

浮箍

四通阀

卡点测定仪

贯眼钻杆接头

漏斗粘度计

储气筒

大门

闸门阀

鹅颈管

锤子

加重钻杆

厚壁钻杆

高压管线

开眼器

大钩

大钩弹簧

水龙带

卸扣液缸

液压锚头

上扣猫头

手摇钻

手动阀

转盘大补心

铣鞋

铣具

混合漏斗

混合泵

猴台

电机，马达

小鼠洞

泥浆比重计

泥浆清洁器

泥浆槽

挡泥板

泥浆枪

泥浆泵

泥浆泵安全阀

泥浆返出管线

泥浆池

钉子

近钻头扶正器

针形阀

扳手加长套筒

镊子

非磁钻铤

常闭阀

常开阀

水眼

螺帽

带帽螺栓

自动螺母扳手

油位

油位检查丝堵

油柜

油尺

开口扳手

外岩心筒

出口

油漆刷

领眼钻头

公扣

销子

螺钉

螺丝刀

无缝钢管

立根盒容量

沉砂池

轴

振动筛

减震器

倒开门吊卡

单根吊卡

单闸阀防喷器

计算尺

管钳

吊索

卡瓦

卡瓦补心

卡瓦牙板

卡瓦槽

卡瓦牙

卡瓦打捞筒

(卡瓦)锥形座

套筒扳手

卡盘

螺旋钻铤

钢丝绳打捞钩

开眼钻头

插入式注水泥

对扣台（下套管用）

扶正器

不锈钢

立管

插人头

（内管）注水泥管柱

双端螺栓

双头螺栓

盘根盒

接头

吸入管线

吸入阀

表层套管

水龙头

卷尺

三通

丝扣

丝扣油

先行水

环空流速

表观黏度

倒扣

回压

打好背钳

泥包

压舱水

尾水

宾汉模型

钻头成本

钻头直径

钻头进尺

钻头IADC编码

钻头寿命

钻头位置

钻头系列号

钻头齿

钻头时间

钻头类型

钻头磨损

吹扫作业

扫线用管线

吹压压力

井喷

防喷

防喷设备

装卸防喷器

沉砂

井底压力

双母接头

套管程序

套管尺寸

阳离子表面活性剂

烧碱

水泥胶结

水泥串槽

固井失败

水泥冲洗

水泥浆

固井配方

循环

粘土泥浆

控制钻进

岩心取样

腐蚀

气显示

硬地层

井眼尺寸

井眼纠斜

大钩负荷

大钩位置

初切力

内管注水泥

表面活性剂

方入

方入深度

方入

方余

键槽卡钻

井涌

控制井涌

压井

甩钻杆

漏失实验

左旋“J”型槽

迟到时间

低固相泥浆

最小速度

平均海平面

平均潮面

泥浆添加剂

泥浆柱

泥浆柱

调节泥浆

泥浆处理材料

泥线

泥浆录井

泥浆量

不漏

无返出

水眼效率

水眼尺寸

离开井底

海上

漏油

油层压力

耐油橡胶

油封

油页岩

油基泥浆

接触井底

开钻

开钻泥浆

挤水泥

分级注水泥

待命

待命费

启动（泵）

静压

卡钻

卡点

泵冲

抽吸压力

抽吸

转盘高度

转盘扭矩

试纸

绸化时间

错扣

造扣

脱扣

滑扣

缩径井眼

大钳扭矩

起下钻

起下钻时间

事故

垂深

增稠剂

侯凝

壁厚

开泵循环下放

冲刷井段

水击

钻压

加重材料

井口流压

井位

通井

作业指令

工作压力

救生圈

救生衣

救生艇

照明

水位报警器

定位浮标

人孔、检修孔

人孔盖

指示灯、标志灯

隔膜泵

锚泊系统

马达油

拖航灯

空载、空车

障碍灯

超载

泥浆池测定演习

可移动式1211灭火器

手提式干粉灭火器

生活水（淡水）

压载水

压载

通风设备

软（绳）梯

接线盒

安全网

卫生水管线

海水淡化装置

海水管线

分离器

值班船

担架

潜水泵

救生服

电话

电传打字机

电传打字电报

试运转、试车

温度计

可控硅

计时器、秒表

气焊

拖缆

收发报机

变压器

打字机

一旦孔内发生故障（无论何种故障）,都应积极面对,采取主动措施加以处理,尽快地消除孔内故障,恢复正常钻进工作。

烧钻、卡钻、埋钻事故的预防与处理已在本工种系列教材的高级工中讲述,此处只对上述其余孔内故障的预防与处理进行探讨。

（一）钻杆折断事故

1.钻杆折断的原因

随着钻孔的不断加深,钻杆柱随之加长,钻杆柱的径长比（钻杆直径与钻柱长度之比）逐渐变小,钻杆在孔内不具刚性,而是一个具弹性和柔软性的细长柱,钻进时,钻杆柱在下部受到压力、上部受到拉力的情况下,还得克服回转时产生的扭矩力。即钻杆柱是在多种复杂的力的作用下工作的,因而极易折断。引起钻杆柱折断的主要因素有：

1）施加于钻头上的压力过大,即钻压过大。

2）钻杆柱承受各种过大应力的情况下,其转速过高。

3）钻头切削岩石时,嵌入岩石的深度过大,岩石抗破碎阻力过大时,扭力增大。

4）下入孔内的钻杆不合格（如弯曲的钻杆,已超过磨损限度的钻杆）或新旧钻杆以及磨损程度不同的钻杆没有分批分段排序使用。

5）卡、埋、烧钻后强拔硬顶。

6）孔内岩粉没有彻底清除,钻具阻力过高,孔内蹩劲还强行开车。

7）接头与钻杆丝扣选配不当,连接太紧或过松,丝扣被污损而没替换,上扣时未对正强行扭接损伤丝扣等出现的丝扣“滑丝”现象,是钻杆折断的致命伤。

2.钻杆折断的征兆

1）泥浆泵压力表上的压力值降低。钻进过程中,泥浆经过钻杆柱和粗径钻具到达孔底,冷却钻头后携带岩粉又从孔壁间隙中返回地面（正循环下）,在其流经的通路中,不断受到管壁、孔壁的摩擦阻力,钻杆柱中心孔缩小的水头损失以及孔内泥浆的液柱压力等,在同一孔深,其泵压是一样的,随孔深增加,泵压是逐渐升高的。当钻杆折断后,泥浆循环出现“短路”现象,泥浆到不了孔底便从断裂处往上返,此时孔内摩擦阻力和液柱压力减小,泵压立即减小,压力表的指针也会骤然降低,由压力降低的多少大致可以推测钻杆柱折断的深度,压力降得越多,折断的部位越靠近孔口。

2）钻机指重表指针急剧摆动之后即行升高或降低。钻进时,钻压确定后,钻机指重表的指针常保持一定的指数,若钻杆折断,钻机立轴油缸的压力会突然发生变化,传递给指重表,所以指重表的指针即发生急剧的摆动,如果折断在孔内的钻杆多,其质量超过原加给钻头的压力,则指重表指针下降,因为此时立轴油缸的负荷已减轻。同时立轴油缸夹带有剩余钻杆往上行；若折断在孔内的钻杆少,其质量小于原加给钻头的压力,因立轴油缸承受的负荷上升,所以指重表的指针升高。此时,可提钻验证,即把钻具提离孔底称重（下钻到底前应称重）,与下钻到底前的称重数值比较,只要发生钻杆折断,折断后的称重都比原来的低,但折断在孔内的钻杆太少,就不明显。

3）钻杆折断且断在孔内的少（深处折断）时,残余钻杆下降轻快,如果遇到折断的钻杆,旋转时会有磨铁的声音,并伴有蹩车跳动现象出现。

4）如果钻杆在岩心管附近折断,钻杆下降后能插入取粉管或岩粉中,继而发生蹩泵或钻杆蹦跳现象。

5）残余钻杆柱提起再下放时,孔深发生差异。

3.预防钻杆折断的措施

1）选用优质钢材加工钻杆,改善连接方法,提高钻具强度。提高修配加工质量。

2）新旧钻杆分组、倒换使用。新旧程度不一或是磨损程度不同的钻杆,如果混用,整个钻杆柱承受相同的负荷,将使旧钻杆加速磨损,继而折断。因此,应将钻杆按使用年限和磨损程度进行分类,一般分为好、中、次、劣4个等级,评为好级别的钻杆用于钻深孔；中级别的钻中深孔,次级别的钻杆用来钻浅孔；劣级钻杆立即报废,不准使用于钻孔。同级钻杆在使用时也应分成几个组,钻进一定深度后定期倒换使用。

3）保护好丝扣。保管堆放钻杆时,管壁及丝扣部分必须涂抹浓机油或润滑脂,以防锈蚀,为降低成本,也可使用废机油或废润滑脂防锈蚀。钻进连接钻杆时,在丝扣处应涂抹专门的“丝扣油”,以产生润滑、防锈、防蚀和接合密闭的作用,保护钻杆丝扣。转场搬运时,钻杆丝扣应带护丝,以免在运输过程中损伤丝扣而误下入孔内使用。

4）钻头压力不用钻杆柱加压,而改用钻铤（加重钻杆或加重粗径钻具）加压,改善钻杆柱的受力条件和应力状态。钻铤连接在岩心管与钻杆柱之间,钻杆柱便只承受拉力,而不承受压力,防止了钻杆柱的弯曲,除去了钻杆的弯曲应力和压应力,钻具回转平稳、防止孔斜,减少了孔壁磨损,也即减少了钻杆折断事故。

5）合理选用钻进参数,细心操作。根据岩层的软硬及破碎程度,选用适当的钻压和转速,钻进冲积层,颗粒不均且破碎的硬岩地层适当降低钻压和转速。保持钻孔孔径均匀,钻孔正直,防止钻孔超径和缩径,减少钻柱摩擦阻力。孔内岩粉过多或其他原因致使孔内阻力过大时,不得猛然开车,应缓慢启动或待清除后再启动。孔内发生烧、埋、卡钻时,不能用升降机（或千斤顶）强力起拔,起拔应缓慢均匀,同时应上顶与下放交替进行,以防钻杆折断。

4.钻杆打捞工具与打捞方法

（1）钻杆公锥

钻杆公推是打捞掉入（折断在）孔内钻杆的一种专用工具。它有两种形式,即正丝公锥和反丝公锥。正丝公锥是用来打捞掉入孔内的全部钻杆柱的,很显然只有在钻杆柱没有被卡或被卡但程度不严重时,才能打捞成功。反丝公锥是在钻杆柱被卡死的情况下,用反丝钻杆连接下入孔内,分段反回捞取断落的钻杆。公锥是用优质钢材制成且丝扣部分经过“渗碳”热处理,使其具有足够的硬度和耐磨性,当与断落于孔内的钻杆咬合时,能在钻杆内壁套出丝扣来,使它们牢固地啮合在一起,以便将断落钻杆打捞起来。公锥呈圆锥形,便于在打捞时能顺利进入钻杆断头内。若断落钻杆稍有偏斜,可在公锥上部接一根短而稍为弯曲的钻杆下入孔内,便于套取钻杆断头。

（2）钻头公锥

钻头公锥的下部带有一个圆柱形且中空的引体,可以通水,引体的唇面镶有几颗硬质合金,用于钻碎断落在钻头内的残留岩心,岩心清除后,公锥即可捞取钻头。

（3）钻杆母锥

钻杆母锥是把断落钻杆头包裹住并把它打捞上来的专用工具。它是用锻制的优质短钢管,内壁车制丝扣并经渗碳热处理硬化制成的。上端车制的丝扣与钻杆相连。母锥也分正丝和反丝两种,以便打捞整根钻柱和分段反回断落钻杆。由于其下端是喇叭口状,它比公锥更容易套住钻杆断头,然后扭转在钻杆断头外壁套扣,以利于连接牢固,把断落钻杆打捞上来。有时断落孔内的钻杆稍有偏斜,母锥能起一定的导引作用。

还有带导向器的公锥和母锥,由于其自身带有圆筒状的外壳和导向器,从而增加了将倒向孔壁的钻杆断头导入导向器的可能,让公锥或母锥便于抓住钻杆断头,把断落于孔内的钻杆打捞上来。

（4）钻杆捞矛

它是一种打捞钻杆的专用辅助工具,断面呈正方形,整体呈棱锥形。用它可拨正斜靠在孔壁上的钻杆,探寻钻杆断头位置。先用钻杆把捞矛下入孔内,找到断头并插入其中,再缓慢扭转钻具,解除钻杆断头对孔壁的斜靠依附后,再下入公锥或母锥捞取孔内断落钻杆。

（5）钻杆导正钩

当断落钻杆在孔内歪倒时,就须先下入钻杆导正钩将其导正,才能下入带导向器的公锥、母锥捞取断落孔内的钻杆。

各种打捞钻杆的专用工具如图1-39、图1-40、图1-41所示。

图1-39 钻杆公锥、母锥

a—钻杆公锥；b—钻杆母锥

图1-40 钻杆卡取器

图1-41 钻杆打捞钩

5.岩心管脱落与打捞

岩心管脱落有以下三方面的原因：一是岩心管上端丝扣磨损或丝扣处管壁磨薄受力易变形；二是岩心管与换径接头丝扣连接松弛；三是钻孔弯曲过多或在直孔中使用了弯曲的岩心管。

岩心管脱落后,可用与岩心管内径相适应的公锥,通过钻杆连接下入孔内捞取,如果有岩心且将岩心管卡住时,可先用小径十字钻头下入岩心管内,将岩心钻碎并清除,待岩心管活动后,再用钻杆公锥捞取,如果岩心管上端的换径接头仍在,应用钻杆公锥捞取,或用钻杆反丝公锥先把换径接头反出后,再用上面的方法捞取岩心管。

（二）硬质合金钻头切削具的崩刃与脱落

1.合金切削具崩刃与脱落的危害

1）硬质合金钻头上的切削具若发生局部崩刃,将使其他完整的切削具承受过大的不均匀的负荷进行钻进,增快了切削具的磨损速度,被迫缩短回次进尺长度,增加了起下钻时间,减少了纯钻进时间,影响了钻进效率。这种影响在深孔钻进中特别明显。

2）若硬质合金钻头内刃崩落,岩心极易折断堵塞,对取心不利。若外刃崩落,孔径将变小（完整坚硬岩层）,下入另外的钻头时,必须先扩扫钻孔,否则易被卡夹。

3）硬质合金片崩刃较大、断裂或脱落后,由于其密度较大,冲洗液不可能把其携带走,合金粒便混杂在岩粉里停留在钻头周围,加之它本身又坚硬,就逐渐把完好切削具四周的焊铜和钻头体磨损,使更多的完整切削具从钻头上掉落下来,孔底的硬质合金将越聚越多,造成更为严重的恶果。

4）崩刃、脱落的硬质合金颗粒存留在孔内或黏（嵌）在孔壁上,就像是一把合金“车刀”,钻具回转时,便不断地车削管材、钻具,对钻头体和岩心管的车削更为严重。一般会使钻头体、岩心管因切痕深、磨损大而报废,严重者会造成岩心管脱落甚至折断在孔内。

切削具虽小,崩刃、脱落于孔内处理较简便,但若不及时处理,任其发展,给钻孔工作带来的危害不亚于其他故障。

2.切削具崩刃与脱落的原因

1）地层原因。钻进倾角陡、裂隙多、节理片理发育、软硬不均以及夹有石英脉、燧石结核等岩层,切削具容易产生崩刃,钻进砾石层、河床、堆积层,硬质合金片更易崩刃与折断。

2）加工镶焊质量差,肯定造成切削具的崩刃与脱落。

3）操作不当也是产生崩刃、脱落的重要因素。①拆、装钻头时,钳子咬合到硬质合金片,将其压裂或挤碎。②下钻过程中,当钻头通过换径、钻孔缩径、钻孔弯曲等处时速度过快,发生强烈碰撞,致使切削具崩刃或折断。将钻头猛放猛蹾到孔底,也会使切削具崩刃和折断。③扫除脱落的岩心或切削事故钻具时,也极易造成切削具崩刃、折断。④每回次下钻到底,刚开始钻进时,没有先用轻压慢转磨合孔底,而是采用较大钻压和较高的转速钻进,致使切削具崩刃。这种情况在实际工作中比较普遍。

（三）孔内硬质合金的打捞方法

1.取粉管冲捞法

此法适合于孔内岩粉较少,孔底残留岩心不多,崩落的硬质合金粒小的情况。将取粉管下到孔底,开大泵量冲洗钻孔,而且不断地上下窜动,回转钻具,充分搅动孔底冲洗液,将硬质合金粒冲起,当其冲起高度超过取粉管时,由于孔壁环状间隙突然增大,冲洗液上返速度骤降,质量较大的合金颗粒下沉,落入取粉管内。搅动冲洗一定时间后,应暂时停搅停泵,便于合金粒下沉。

若切削具崩落严重,硬质合金颗粒较大,则可在取粉管底部接一个平底磨子钻头或十字钻头,回转辗磨加上下冲击后再用大泵量冲洗捞取。

2.钻小孔法

即用比原钻孔直径小两级的钻头在孔底钻一个10～20cm深的小眼,使崩刃、脱落于孔内的合金颗粒落入其中,再用原钻孔直径的钻头钻取岩心,把合金颗粒包裹上来。

用此法时,钻出小眼后应开大泵量冲洗钻孔,并上下窜动钻具充分搅动,使孔内合金粒尽量多地或全部落于小眼内,下入原钻具套取时,钻具应缓慢下到孔底,罩住小眼后,先低压慢转并使用小泵量钻进,超过小眼深度后,再正常钻进,采取岩心时,应保证成功,否则会前功尽弃。

（四）工具等小物件掉入孔内的打捞

起钻后,由于孔口遮盖不严实或忘记遮盖,就在孔口附近作业,一不小心,使用的小工具（如锤子、扳手、牙钳、螺母、螺栓、垫叉等）失手落入孔内的事故常常发生。由于这些工具形状各异,若不制作或准备专用打捞工具,就很难将它们打捞上来。

因此,为避免工具等小物件掉入孔内,起钻后应立即用废旧麻袋等将孔口遮盖严实,孔口未盖严实之前,不能在孔口附近用小工具等作业。孔口附近使用的小工具最好事先用绳索系于附近机架上,在用千斤顶起拔套管或处理孔内卡埋钻事故钻具时,卡瓦必须用绳索系在一起方能使用。

小物件等掉入孔内后,必须用特殊的打捞工具才能顺利地将其打捞上来。下面介绍几种特殊打捞工具及打捞方法。

1.抓筒

抓筒可在现场用废旧岩心管或套管制作。将选定制作抓筒的管材的一端放在火中加热退火,使之变软,再用钢锯将其割成长150～250mm的牙齿,牙齿下端锯成尖锥状且略向内偏,另一端丝扣必须完好,便于连接异径接头和处理事故。工具等小物件掉入孔内后,便用钻杆将抓筒送入孔内,遇到脱落物件若没完全套住,可以稍稍转动抓筒,等套住后向下加压,并轻轻顿动几次,使抓筒牙齿向中心靠拢并闭合,即可将落物抓住。

为有效地把偏小的、光滑的或呈片状的落物牢固地卡在抓筒内,可先向孔内投入适量带麻丝的黏土球,再下入抓筒抓取。

2.磁力打捞器

磁力打捞器是用来打捞金属小型工具、金属小物件以及脱落的钻头牙轮、钻头翼片等的专用打捞工具,其打捞效果良好且可无故障工作。购买时,应选用磁性较强的磁铁合金制造的,这种磁铁经久耐用,而且不受震动和温度剧变的影响,锈蚀后也不失去磁性。

3.钢丝绳捞矛

螺旋式捞矛是专供打捞落入孔内的钢丝绳的专用工具,是用12～20mm直径的钢筋锻造扭制而成。下端呈钳形,上端用丝扣与钻具相连。捞矛表面应尽量粗糙,两矛之间的间距应大于掉入孔内的钢丝绳直径,以利于捞取工作。

脱落于孔内的钢丝绳呈螺旋状杂乱地卷曲在孔内,送入孔内的捞矛插在卷曲的钢丝绳上,适当加压转动钻具,使钢丝绳牢牢地缠绕在捞矛上,然后提升钻具,便可将其捞出钻孔。

抓筒、钢绳捞矛、钻杆永磁打捞器结构分别如图1-42、图1-43、图1-44所示。

图1-42 抓筒结构示意图

图1-43 钢绳捞矛

图1-44 钻杆永磁打捞器

1—钻杆；2—异径接头；3—导管异径接头；4—母锥；5—导管；6—偏心喇叭接头；7—铝青铜夹具；8—永久磁铁

正确挂法：起重机吊钩和钢丝绳固定，用粗钢丝绳把吊钩串进去，在缠绕，用大老钳子捏紧，就可以了。

钢丝绳绕法不是不一样的。不同的滑轮组和卷筒的配合出的绕法也是不一样的。没有固定的规律。有的卷筒采用双绳，有的采用单绳，所以绕法也不一样，主要参考滑轮组的个数。

吊车开动提升机构，缠绕新钢丝绳，起升吊钩。全部更换工作完成。缠绕新钢丝绳时，小车上要有人观察缠绕情况，观察人员必须特别注意安全。

吊钩使用注意事项

新钩在吊装使用前必须要做负荷试验。吊钩在使用前，应检查吊钩上标注的额定起重量，不得小于实际起重量。如没有标注或起重量标记模糊不清，应重新计算和通过负荷试验来确定其额定起重量。

对吊钩三个危险断面应用火油清洗，用放大镜看有无裂纹。对板式钩应检查村套，销子磨损情况，起重吊装作业使用的吊钩，其表面要光滑，不能有剥裂、刻痕、锐角、接缝合裂纹等缺陷。

安徽庐枞科学钻探LZSD-1孔,设计孔深2500～3000m,实际终孔孔深3008.29m,终孔口径Φ77mm,钻孔结构见图3-36。该孔施工较为顺利,曾发生一起测斜仪器被卡及钢丝绳拉断的孔内事故,处理3天时间才打捞上来。

(1)事故原因分析

事故发生时钻孔口径为Φ97mm,孔深1100m,在裸眼中测斜。仪器探管外径Φ40mm,长2m,用Φ6mm钢丝绳送入孔内。仪器下孔后,上提仪器复测过程中遇卡,卷扬机未及时刹车将钢丝绳拉断,约200m钢丝绳及仪器落入孔内。经探孔,孔内仪器上部钢丝绳位于孔深1006m处。分析事故原因是:

1)上部破碎孔段异常掉块

2)下孔前未详细检查钢丝绳,仪器处钢丝绳的安全绳段强度过大

3)操作者精力不集中。

(2)事故处理

事故处理方案:先用Φ50mm钻杆制成捞钩打捞若钢丝绳被捞断,再用钻具套捞仪器探管,如图11-21所示。处理时先将钢丝绳从安全绳头处拉断,提钻后下入Φ97mm绳索取心外管钻具,下接旧金刚石钻头,轻压、慢扫,使被卡仪器解卡并进入打捞钻具,在钻杆内投入卡料(粒度不等的石子)卡牢仪器后,上提钻具,孔内事故处理完毕。经检查打捞上来仪器较为完好。

一、原因及处理方法：1、地基松软造成桩位偏移 冲击钻机其工作原理为通过卷扬机收、放钢丝绳使梅花形钻头在重力作用下冲击岩层，形成孔洞。依靠筑岛形成的钻机平台地基松软，钻头在钻孔过程中带动钻机下沉，钻头偏移桩中心，最后造成桩位偏移。对于这种情况，首先应积极采取预防措施：筑岛过程中将填土夯实；安装钻机时在钻机前部多垫枋木、钢轨，减轻基础的局部压力。钻孔过程中高频率检查钢丝绳与各护桩之间的距离，若发现偏移，立即将钻机下沉一侧用千斤顶升起，采用枋木、楔子垫实。2、倾斜岩、漂石造成偏孔 冲击钻钻进过程中遇到岩层变化，下层岩较上层岩坚硬，变化面不在同一水平面。钻头作用在施工面上，各部位受破坏程度不同，进而使钻头偏向被破坏程度大的一方，造成偏孔。遇到此种情况应及时处理，以避免偏孔或钢丝绳挫断，发生掉钻的现象。若已经发生偏孔，应停止钻进，回填粘土与块石的混合物，在经过反复冲击，消除倾斜岩(或漂石)，修正偏孔，保证成孔质量。3、掉钻头、卡钻钻机长时间的冲击会使钢丝绳与钻头连接处磨损，加上钢丝绳一直处于抗拉状态，造成钢丝绳疲劳断裂，发生钻头掉入孔内事故。如果此时孔深已较大，打捞工作将非常困难，致使原订的施工计划延误。该问题发生后应及时用打捞钩进行打捞，必要时可采用潜水员潜入孔内打捞的方法。二、钻孔灌注桩的简单介绍：灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。