绳索取芯钻进和普通取芯钻进的组合使用在宝鸡老爷岭煤田勘探中的显著效益
发表时间：2014-12-15T09:57:01.530Z 来源：《科学与技术》2014年第10期下供稿 作者： 白香云 渠永义 李勇
[导读] 在普钻钻进中，为了更好的提高效率效益，针对不同的地层采取了不同的钻头，施工过程中也少走了不少弯路。湖北煤炭地质物探测量队 白香云 渠永义 李勇
摘要：本文阐述了绳索取芯钻进和普通取芯钻进组合使用在X12-31 孔中的显著效益。 关键词：绳索取芯钻进；普通取芯钻进；金刚石钻头；牙轮钻头；复合片钻头；效率效益
钻探工艺的选择主要取决于地层，针对不同的地层采取不同的钻探工艺。在宝鸡老爷岭煤田勘探中，勘探区内发育有中生界三叠系中统铜川组（T2t），下侏罗统富县组（J1f），中侏罗统延安组（J2y）、直罗组（J2z）、安定组（J2a），上侏罗统芬芳河组（J3f），下白垩统宜君组（K1y）、洛河组（K1l）、环河组（K1h）、上新统保德组（N2b）、更新统（Qp）和全新统（Qh）。以中侏罗统安定组（J2a）和上侏罗统芬芳河组（J3f）为界，也是砾岩层与砂泥岩层分界，砾岩巨厚层，硬度8 级左右。安定组（J2a）砂泥岩见水和遇空气极易分化破碎。
一、绳索取芯钻进和普通取芯钻进在宝鸡老爷岭地层中的优缺点绳索取芯钻进本身具有钻进效率高、岩煤芯采取率高、有利于岩芯完整性好的中硬地层钻进、孔内事故率低和孔身直，减少钻进辅助时间，减少劳动强度和降低钻探成本等优点。其缺点是钻杆内径大而管壁薄，连接强度要求高。操作技术要求高，孔内事故不易处理。
目前，绳索取芯在理论上可以用于钻进各种地层，绳索取芯钻进方法已经广泛用于地质勘探、工程勘察和水文工程地质等多种要求采取岩芯的钻进工程中。在我国东北地区，绳索取芯不仅在金属矿种广泛应用也在煤炭勘探中广泛引用，而西北地区主要用于金属矿种勘探。
根据宝鸡老爷岭勘探区地层以及以往的施工经验，对勘探区的钻探工艺精心选择验证，最终得知以下经验：绳索取芯钻进不适宜钻进易风化砂泥岩等软弱地层以及一些岩芯破碎的复杂地层，钻进这些地层易出现岩心堵塞，钻头包钻，不易取出，孔内坎塔，孔径变大，易断钻杆，泥岩缩径影响大，钻进效率低，孔内事故高且孔内事故不易处理。而钻进8级硬岩层效果较好，特别是勘探区内的巨厚层砾岩，辅助时间短，钻探成本低。
深孔砾岩层厚，在深孔施工采取绳索取芯钻进经济技术效果好。
普通取芯钻进适宜钻进易风化砂泥岩等软弱地层、岩芯破碎的复杂地层，钻进效率比绳索取芯钻进高，泥岩缩径影响不大，孔内事故便于处理。但钻进硬地层效率低，钻头寿命短，易孔斜，劳动强度大，采取率低，辅助时间长，钻探成本高。 根据地层将绳索取芯与普通取芯钻进组合使用，可发挥各自优点，提高效率。发挥组合钻进的最大效益。
二、绳索取芯钻进和普通取芯钻进组合使用与普通取芯钻进的对比由于勘探区内上部为砾岩层段，下部为易风化砂泥岩等软弱地层，根据以往钻探经验以及本勘探区内已施工钻探工艺的特点，勘探区采取了新的钻进工艺。对于巨厚层的砾岩段采取绳索取芯钻进，对于易风化砂泥岩等软弱地层、岩芯破碎的复杂地层采取普通取芯钻进。由于当地地层顺序，施工顺序上也是先绳索钻进，后普钻钻进。避免了普钻易孔斜而无法使用绳索取芯钻具的弊端。（以本区X12-26、X12-31钻孔为例）对比效果见表一。
组合钻进在宝鸡老爷岭煤田勘探中的实践经验：（1）绳索取芯在砾岩层钻进??效率高，事故少。绳索取芯减少起下钻的辅助时间，增
加纯钻进时间，钻孔越深经济效果越显著。减少冲洗液抽吸和孔壁压力失去平衡机会，从而减少孔内事故；有利于钻反复地层，避免孔壁坍塌掉块。
??孔身直，岩心采取率高，降低劳动强度。由于绳索取心钻进钻杆、钻县以及钻头之间的级配合理，减小了钻杆柱与孔壁之问的环状间隙，不仅改善了孔底钻具的工作条件，增强了钻具的稳定性能，而且使孔壁对钻具产生良好的导向扶正作用，有利于钻孔防斜。岩心堵塞可立即捞取，提高岩矿心采取率，岩心采取率都达到98% 以上，收获率达到90% 以上。减轻工人体力劳动。
??降低成本，提高效益。减少钻杆螺纹拧卸磨损，延长钻杆寿命，降低管材消耗；减少钻头扫孔磨损、拧卸及与孔壁碰撞机会。延长钻头寿命；减少起下钻的机械磨损和钢丝绳消耗；减少钻孔弯曲度，提高钻孔质量；可以利用取心绞车钢丝绳在钻杆内下放测斜仪，进行测斜。
（2）普钻在泥岩层钻进泥岩层使用绳索取芯钻进，易出现糊钻、缩径等影响钻效的现象，且一旦孔内发生事故，不易处理。使用普钻避免了绳索钻进在该地层钻进的缺点。
在普钻钻进中，为了更好的提高效率效益，针对不同的地层采取了不同的钻头，施工过程中也少走了不少弯路。相对与组合钻进，相差甚远。
三、绳索取芯钻进和普通取芯钻进组合使用与绳索取芯钻进的对比绳索取心在理论上可以用于钻进各种地层。本地区中侏罗统安定组（J2a）及以下地层为砂泥岩组成，安定组地层见水和遇空气极易分化破碎。绳索取芯钻进至该地层时，出现岩心堵塞，钻头包钻，不易取出，孔内坎塔，孔径变大，易断钻杆，孔内事故率高，钻进效率低。再加上施工队伍自身的技术原因，同时试验的三个钻孔均未成功，该层位不宜使用绳索取芯钻进。
然而组合钻进取得了显著的效率效益。
绳索取芯钻进和普通取芯钻进在煤田勘探中混合使用，保证了岩芯采取率及孔身质量。减少辅助时间提高了钻进速度；降低了人工劳动强度；缩短了单孔施工时间，节约了燃料和施工费用。既保证了项目的施工工期又保证了矿区的早日生产。 为以后的施工、钻探工艺研究等方面具有非常重要的意义。
