绳索取芯钻具的使用及维护.docx
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绳索取芯钻具的使用及维护
绳索取芯钻具的使用及维护
一、前言
绳索取芯钻进是一种不提钻而能直接取得岩芯的先进钻进方法。
它与普通钻进方法相比,具有地质效果好,生产效率高,钻进成本低等优点。
同时因其结构简单,性能齐全,坚固耐用,维修方便,而被广泛使用。
现在我公司生产的绳索取芯钻具己形成系列:
S56、S59、S598、S75、S75B、S95、S95A等,其规格如下:
型号钻头扩孔器
内/外径(mm)内/外径
(mm)外管
内/外径
(mm)内管
内/外径
(mm)钻杆接头内/外径内/外径(mm)(mm)钻进深度(m)S56
S59
S75
S75B
S95
S95A35/5644/56.545/5437/4144/5343/54100036/59.547/6049/5R38/4346/55.546/56.5120049/7562/75.563/7351/5661/7161/72100049/7562/75.563/7351/5661/7161/72120064/9478/95.579/8967/7379/8978/9080064/9478/95.579/8967/7379/8978/901200经过多年的生产实践证明,我广生产的各种型号绳索取芯钻具性能良好,进尺快,打捞效率高,钻进时间利用率高,设备材料消乾低,使用范围广,既可用清水.也可用泥浆钻进。
为使广大用户更好地掌握这项先进技术,正确地使用S系列组索取芯钻具,并充分发阵绳索取芯钻具的优越性,特编此说明书.以供广大用户参考。
二、绳索取芯钻具的结构和工作原理
我国地质系统所使用的绳索取芯钻具型号为"s"型,钻具结构上大|可小异。
现以S75绳索取芯钻具为例作典型介绍。
整套钻具分成绳索取芯钻具与打捞器二大部份所组成。
绳索取芯钻具由外管总成和内管总成所组成,合在一起统称双管。
外管总成包括弹卡挡头、弹卡室、扩孔器、外管及钻头所组成。
内管总成包括捞矛头、弹卡钳、调节机构、悬挂及内管保护机构、至IJ位与堵塞报信机构等。
这几个主要机构的工作
原理如下:
1.弹卡机构
主要由弹卡挡头,弹卡钳、张簧等部件组成。
其作用是内管总成沿钻杆中t:
内使其贴在壁下放时,弹卡钳在张簧的作用下张开一定角度,到达弹卡:
在时,弹卡室内壁上,这时上有弹卡挡头,可防止内管向上串动,夕|、有弹卡室,限J1-.弹卡钳的进一步张开。
在钻进时借助弹卡挡头上的拨叉,带动弹卡钳,以免因相对运动造成弹卡钳的磨损。
使内管总成轴承上部随钻杆一起转动,2、悬挂机构
悬挂机构由内管总成中的悬挂环与外管总成中的座环所组成,悬挂环的外径尺寸稍大于座环的内径(一般相差0.5一lmm)内管总成下放到外管总成弹卡室位置时,悬挂环座落在座环上,从而使内管总成下端的卡簧座与钻头内台阶之间保持清洁-4mm的间隙,以防止损坏卡簧座与钻头,并保证内管的单动性能。
3、单动机构
由两套推力轴承构成单动机构,主要目的是使内管在钻迸时不旋转。
4.调节机构
主要由调节螺母、调节接头与内管一起组成。
在组装时.如果卡簧座与钻头内台阶之间的间隙不合适,则可通过调节接头与弹簧套之间的距离来进行调节(调节范围在
0.3mm),以保证卡簧座与钻头内台阶之间的间隙。
5.到位报警机构
由阀体、阀堵、弹簧、定位簧、调节螺堵及悬挂接头等组成(S75弹卡架、珠、弹簧、及连接轴所组成)。
当内管总成下放到外管总成中的预定位置时,悬挂环座落在座环上时,这时冲洗液的通路被堵,迫使冲洗液改变流向,井克服弹簧压力使阀堵(钢珠)向下运动,使冲洗液通道打开,于此同时,地面压力表上的压力会明显上升,泵压变化范围为5.-10个大气压,这时表示内管总成已到达钻进位置,可以开始扫孔钻进。
6.岩芯堵塞报信机构
由滑套、碟簧等组成(S75B由截流阀所组)。
)。
当岩芯堵塞或岩芯装满内管时会产生向上的推顶力,使滑套克服弹簧的压力向上运动,从而堵塞悬挂接头下的通水孔,价lI.j会产生IrlJ.1-.ú/~推TDi)1,使滑套克IJ民自JE链的压力向_1.:
.运梢,从Hrii括在总投
义ÎII防止烧伍liZFfkfIQ披头下的通水孔,造成采FI~月i坷,起到堵塞报警作7,打扮机构
ElJ打扮钩、打捞架、重锤等组成。
在捞取岩;EL时把打捞器放入钻杆内,靠重锤快速下降,当到达岩芯管时,打捞钩抓住捞矛头,从而把内管捉上来。
8.安全脱卡打构
主要由打捞器上的安全销和脱卡管组成。
在捞取岩芯遇阻时,可m钢丝纯投下脱卡管,用脱卡管罩住打捞钩尾部,迫使其尾部向内收缩,从而使头部张开,使打捞器与内管总成脱开。
如此方法还不能脱卡,可用绞车强力提升,拉断安全销,卷回钢丝纯,再提钻取出打捞器和内管总成。
三.钻具的组装及检查
甘iH下孔前,首先应按照装配时分别组装好内外管总成和l打扮部.H-M钻具的主要等部件进行认真检查,然后把内管总成装人外管总戚,调整好内外管的长度配合,并用打捞器试捞内管总成,确认合乎要求后方能下孔使用。
l.外管总成的组装和检查:
-.
A)在外管总成中有上、下两个扩孔器,上扩孔器主要起稳定器作用、下扩孔器主要用于扩孔,所以上扩孔器的外径应略小于下扩器的外径。
B)装入座环及扶正环时,应放平摆正后用手推人,禁止用任何铁帮敲击,以防损伤螺纹或使座环及扶正环变形,影响内管的伸降。
C)外管的弯曲度应小于O.3毫米/米,否则应进行校直。
D)外管总成上所有螺纹连接处,应涂抹丝扣泊,以增强螺纹的密封性能,防止冲洗液的漏失,并且改善螺纹的咬机现象。
2、内管总成的组装和检查
A)零部件连接丝扣应拧紧,尤其是卡簧座应拧紧适度.既防止钻进过程中倒扣,又避免因管子壁薄而将管子压结引起变形.
B)所有弹性销的开口方向都应一致向下或向上,以改善其受
力方向,防止弹性销松动。
C)组装弹卡机构时,应先将回收管装人弹卡架,通过回收管和弹卡架的槽装人弹卡和张簧,最后通过回收管的装配孔把弹性销打人。
装人的弹卡动作应灵活,用手轻轻拉动捞矛头,回收管即可使弹卡缩回,此时弹卡两翼间的间距应小于或等于回收管直径,推下回收管,弹卡应立刻张开,其两契,问距应大于弹卡室直径,并应加注润滑油,以减少弹卡活动时的摩擦阻力。
0)组装到位报信机构时,应根据钻孔深度调节弹策的预紧力(一般浅孔预紧力要小)
E)轴承套内应注满黄油,轴承应转动灵活。
F)卡簧座、内管和内总成上都连接必须同轴,内管要求光滑平直,不得有弯曲或局部出现凹坑现象。
G)卡簧内径必须与钻头内径配合适当,一般卡簧内径应比钻头内径小0.5毫米,若卡策过小.易发生岩芯埔塞,过大则卡不牢岩芯,造成岩芯脱柄。
四、打扮器的组装和检查
将打捞器与绳索取芯绞车的钢丝纯相连接,并进行以下检查:
八)打扮钩要安装用正,不能向一侧偏斜。
、.、
B)尾部弹簧应工作灵活可靠,头部张开距离为8-12毫米。
C)脱卡管切实能起到使打捞钩实现安全脱卡的作用。
其方法是把脱卡管套在打捞器上,用手轻轻推动脱卡管即可罩住打捞钩的尾部,并能使其头张开(张开距离应大于内管总成的矛头直径)
五、内外管总成的装配和调整
把内管总成装人外管总成时,应认真调整钻具上、下间隙,使其满足使用要求:
弹卡与弹卡挡头的顶面应保持一定距离,一般为3-4毫米,此距离过小,弹卡不能自由出人弹卡室,使钻具在钻进时不能定位,如距离过大,在钻进过程中会增大卡簧座与钻头内台阶之间的间隙,影响岩芯的采取率。
同时卡簧座与钻头内台阶之间应保持一定的问隙,一般最佳的问隙为2-4毫米。
在保证冲洗液正常流通的前题下,应尽量减少此间隙,以减少冲洗液对岩芯的冲蚀,提高岩芯的采取率。
同时内管总成应牢固地卡在外
管总成中,不能自弹卡挡头端自由地倒出,只有在使用打捞器具
时,才能顺利捞出。
\
组装好内、外管总成后,应再组装一套外管总成和两套内管总成作为备用。
六、钻具的维护和保养
为保证钻具的正常使用,必须经常检查钻具,并作好平时经常性的维修与保养。
1、检查弹卡磨损情况是否变形,弹卡处于张开状态时,两翼最大间距应比弹卡挡头内径大1.5mm,否则应及时更换,为使弹卡动作灵活、应经常注入润滑油。
2、单动轴承应定期注人黄油.一般每提钻一次即应擦净并注人黄油.如单动轴承不灵活,必须拆开检查,轴承损坏应及时更换。
如进人岩粉颗粒或其它污物,应进行彻底的清洗。
3、内管的弯曲变形超过O.5毫米1M时,必须进行校直.局部产生凹坑而妨碍岩芯的进入,则应更换新的内管。
4、弹卡挡头上有两个拨叉,每次提钻时应检查拨叉的磨损情况,如发现磨出了圆角要用铿刀修平,如检查出变形或有断裂现象时,应立即更换。
5、悬挂环、座环及扶正环因磨损变形而影响打捞时,应立即更换。
6、到位报信机构的弹簧若发生疲劳变形时,应及时更换。
7.岩芯堵塞机构的蝶簧经过多次使用,由于疲劳损坏或减小了弹性,这时就要增加蝶簧的数量或更换蝶簧。
8、使用带水口的卡簧座时,其水口深度应保持在4mm,当磨损到小于
2mm时,应及时修整至4mm,如卡簧座发生变形,则要及时更换。
9、每次捞取岩芯前,应检查打捞钩头部和尾部弹簧的磨损情况,如己经磨损或变形,要及时更换。
七、钻具的使用
绳索取芯钻具的钻进规程与普通金刚石岩芯钻进有所不同,因钻头的唇面比普通钻头的唇面厚(大约35%),而钻杆与孔壁之间的问隙小(间隙在2.25毫米左右),所以在钻进时钻压应相应的提高,而冲洗液的流量应减小,在钻进过程中如泵压忽然升高,这说明发生了岩芯堵塞现象i这时应立即停止钻进,进行打捞,把机上钻杆提起,并用夹持器夹住钻杆,卸开接头,拧上钻杆护丝,放下打捞器就成。
打捞器在泥浆中以100一120米/分的速度下降,当打捞器降落在内管总成上端时,可以听到一声轻微的金属撞击声,这时就可以开动绞车,缓慢地提升钢丝绳。
当看到泥浆从钻杆柱内溢出,说明打扮成功,可以继续提升,否则只能再次放下打捞器重新试一次。
如反复捞取无效时,应分析失败的原因,直至提钻处理,但严禁猛冲硬傲。
当内管总成提出钻杆后,立即从打捞器上取下,检查岩芯采取情况,如岩芯采取正常,即可把备用的第二套内管总成投下,合上万.轴,开泵使内管总成加速下降,这时应仔细观察压力表,当内管总成到达孔底时,悬挂环就会堵住泥浆,使泵压明显升高,此时就可以减小泵压(恢复到正常钻进时的泵压),开始扫孔钻进。
被捞上来的内管总成,只要拧下卡簧座,轻轻敲击内管,就可倒出岩芯。
但要注意不能使用铁锤敲击,以免产生凹坑,影响岩芯的进入,取出岩芯后应清洗并检查内管总成的磨损情况,然后上油重新组装,放在不易被压、踩的地方,以备下次再用。
在严重漏失的地层钻进以至孔内没有
泥浆时,不准投放内管总成,应用
打捞器钩住内管总成,缓慢地向下送,当到达孔底时放下脱卡管,使打捞钩脱卡,然后提升打捞器。
八、常见故障及排除方法
在钻具的使用过程中,由于操作不当或钻具的主要零部件失灵等原因,即会发生故障。
这时就要认真分析,查明原因,采取措施,及时排除故障。
现将常见的几种故障所产生的原因及排除
方法列举如下:
1、打捞器捕捞不住内管总成
使用打捞器打捞内管总成时,根据绞车卷筒上的钢丝绳的标记,确认打捞器已到达内管总成的上端,可是打捞器不能把内管总成提取上来,出现这种情况,可能有以下原因.
A)因跑钻等原因,孔壁的岩石碎块或其它杂物落到内管总成上端,卡在捞矛头处。
B)日)冲洗液中岩粉较多,停钻后又未及时打捞,沉淀岩粉盖住捞矛头。
C)C)内管总成的捞矛头损坏,使打捞器的打捞钩捞不住。
D)0)打捞钩损坏或其尾部断裂,使打捞器失败。
E)遇到这种情况,上下提放打捞器多次,如不见效则可把打捞器提升上来F)进行检查,如打捞器完好无损,则应提钻处理。
G)2、打捞器捕捞住内管总成后提拉不动
H)打捞器到达内管总成上端,而且捕捞住内管总成,但提拉不动,贝IJ多数I)是由以下原因所造成。
J)A)因岩芯堵塞或卡簧座倒扣,造成内管总戚在钻头内台阶和弹卡挡头K)之间顶死,弹卡不能收拢。
‘
L)B)因地层原因,提断的岩芯下端呈呈蘑菇状.卡在钻头底部,使得内M)管总成提拉不动。
N)C)由于轴承损坏,滚珠蓓人内外管的间隙中被卡死。
O)0)弹卡的弹性销脱出,卡住回收管不上移。
P)E)卡簧座下端和内管的螺纹部分因岩芯堵塞后未及时打捞并盲目加压Q)而变形,使其通不过外管总成中的座环。
R)F)弹卡挡头上的拨叉折断,造成内管总成被卡。
G)悬挂环和座环严重磨损,拔断岩芯时,悬挂环卡死在座环中。
出现上述情况时,应使用安全脱卡机构使打捞器与内管总成脱开,把打捞器提升上来,根据所钻地层情况,认为可能是因岩芯磨菇头所造成,则将钻其放到孔底,研磨片刻,再放下打捞器试捞,如仍无效.则需提钻处理。
3、打捞途中遇阻而提拉不上来
如果打捞器已把内管总成提离孔底,而在提升过程中突然遇阻,提拉不动,一般是由以下原因所造成。
A)钻杆螺纹发生变形,如公扣收口,使内管总成的悬挂环不能通过。
B)钻杆或内管严重弯曲,使内管总成卡死在钻杆柱内.
C)钻杆脱扣或断裂,把内管总成卡在断口处。
D)泥浆钻进时,因泥浆质量低劣,含砂量多,钻杆内壁结皮,使内管总成无法通过。
此时,应先使用安全脱卡机构,把打捞器提升上来,然后提钻检查并更换不合技术要求的钻杆或内管。
4、打捞出的内管缺岩芯或无岩芯
打捞出内管总成以后,首先应检查岩芯的采取情况,若岩芯采取率很低~史无岩芯,切勿投放另一套内管总成,而应分析原因.采取必要的措施。
A)岩芯直径与卡簧内径配合不当,岩芯直径过小,使得卡簧卡不住或卡不紧.造成没有拔断岩芯或岩芯在打捞过程中脱落。
B)弹卡或弹卡挡头被严重磨损,失去定位作用,钻进时内管总成向上申动.形成"单管"钻进。
C)由于'f~忏柱内卡有脱落岩芯或泥皮过厚,钻忏柱严重弯曲,螺纹部分变形等原因,使内管总成卡在钻杆柱内而没有到达外管总成中的预定位置。
D)投入钻杆柱内的内管总成还未到达预定位置就开始扫孔钻进.导致岩芯过早地进入钻头,使内管总成不能进入钻进位置而形成"单管"钻进。
遇到上述情况.若岩芯的采取率很低,首先应检查卡策与岩芯直径的配合,并更换不合适的卡簧,同时,在钻具提离孔底的情况下,开始晃动钻具,并fF泵送人大泵盘的冲洗液以免打捞途中脱落的岩芯碎块卡在钻头内,然后把内管总成投放下去,确认内管总成到达预定位置后,再开机以低压慢速开始扫孔。
如果回次进尺较长但内管中无岩芯,则必须提钻处理.不能继续投
放内管总成,否则,不但会降低岩芯采取率,还可能因内管总成不到位而形成"单管"钻进,造成弹卡和钻头严重磨损。
5、钻进效率低
绳索取芯钻进与普通金刚石钻进一样,经常会遇到钻头不进尺或进尺缓慢的情况,其原因有以下几点:
A)岩石坚硬致密,金刚石钻头质量差,钻头与岩岩性质不适应,钻进规理选择不合理。
B)钻头内径超径,岩芯太粗,通不过卡簧及卡簧座,发生岩芯堵塞现象。
C)卡簧被顶坏或被顶人内管中,使岩芯不易进入内管。
0)内管受到损伤,如出现凹坑,增加了岩芯进人内管的阻力。
遇到上述情况,应把内管总成打捞出来,检查内管、卡货座、卡策及卡策与岩芯尺寸的配合,若均合平技术要求,则必须提钻检查或更换钻头,并根据岩石性质,采用合理的钻进规程。
丸、钻杆的合理使用
要想提高钻杆的使用寿命,在拧卸钻杆的过程中必须坚持使用丝扣汕。
长期的生产实践证明,使用丝扣油不仅能减少螺纹拧卸时的表团磨损,减轻工人的劳动强度,还可以提高螺纹的密封性能。
在操作过程中必须遵守操作规程,杜绝孔内事故,跑钻、反钻杆、强力起拔等都会严重损伤钻杆。
同时严恪钻孔级配噜采用合理的孔壁问隙,如因明塌掉块山现地层空洞,应及时采取措施(如下套管、注水泥等)。
钻杆下孔时,J主采用钻杆钳拧紧,拧紧力矩应大于钻杆正常工作力距。
在钻进过程中应采用合理的钻庄,尤其是在钻头不进尺时,不应盲目加压,否则不但易引起钻忏弯1111,.而且易使螺纹变形。
钻杆螺纹变形不仅会影响钻杆的拧卸,还会引起冲洗液的漏失.造成烧钻事故,而i_日.将使捞取岩芯变得困难.因此发现螺纹有损坏现象时,应立即更换。
下钻时钻杆立恨应与孔内钻杆严格对中,防止压伤蝶纹,同时在拧卸钻杆过程中严禁用铁锤敲击。
每次提下钻时,应注意检查母接头的磨损情况,如发
现母接头螺纹部分璧厚均匀磨损超过1.2毫米,应及时更换,以免钻杆断裂在孔内,造成事故。
钻杆在搬迁过程中,螺纹部分应拧上护丝套,以免损伤钻杆。
如果钻杆停止使用,应用清水洗净并擦干,钻杆外表涂防锈泊,公母螺纹涂丝扣油,钻杆应用枕木2-3点垫放.保持水平,排列整齐。
十、绳索取芯钻进附属设备及工具
由于绳索取芯钻进是在钻杆柱内升降内管总成,一般采用内外平的钻杆连接。
因此,必须具有相应的附属设备及工具。
我厂生产的绳索绞车(有电动绞车和柴油机绞车)不仅结构简单.坚固耐用,操作方便,整体重量(包括100米钢丝绳)只有350kg。
水马夹抨击异不仅坚间耐用,操作方便,易于安装.使用寿命长,并且能适用于钻进斜孔。
tji引器采用虫草、纹连接方法,结构简单,安全可帘。
钻杆甘t:
布金刚石自由钳与合金自由钳二种,主fit轻,钢性好,咬合力33:
等优点。
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