深孔复杂地层绳索取心钻具优化设计思路

采用绳索取心钻进技术在深孔复杂地层钻进时,易出现内管钻具打捞失败、岩心卡断失效及岩心易冲蚀等问题。本文从实际问题出发,结合国内外绳索取心钻具的发展现状,给出了钻具结构的优化设计思路,包括岩心管涂层减阻及振动解堵、弹卡机构防顶死设计、增加卡簧与岩心之间摩擦力、增大钻具内部过流面积、改变钻头处冲洗液流向等,以进一步提高绳索取心钻具在深孔中的钻进效率。     

绳索取心钻进技术讲座

一、绳索取心钻具1．绳索取心钻进对钻具的技术要求：绳索取心钻进必须具有既能取心又能在钻杆内升降内管，所以绳索取心钻具和普通金刚石小口径钻具不同，它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）内岩心管能从钻杆内下到外岩心管中的预定位置并悬空单动，防止钻讲过程中内岩心管向上串     

国内外绳索取心钻具研发应用概况及特深孔钻进问题分析

随着钻孔深度的不断增加,对绳索取心钻具的使用性能提出了更高要求。在分析了国内外绳索取心钻具研发现状、结构设计特点及特深孔应用情况的基础上,整理了特深孔钻进绳索取心钻具使用存在的技术问题,定位机构打捞可靠性、到位报信提示可靠性、堵心报信机构工作稳定性、单动机构使用寿命均有待提高,并相应地分析了原因,为5000 m特深孔绳索取心钻具优化设计打好基础。     

FDS-P型绳索取心钻具研制及试验研究

针对复杂地层绳索取心钻进时易出现的内管总成打捞失败问题,开展了FDS-P型绳索取心钻具研制。基于内管总成打捞失败原因分析,完成了FDS-P型绳索取心钻具设计,通过室内试验,初步验证了钻具结构设计的合理性。为进一步验证钻具性能,在贵州页岩气井开展了野外生产试验,先后完成16个回次取心钻进,累计进尺39.03 m,岩心采取率达到98%以上,其中有6个回次发生堵心,内管打捞全部成功,内管到位及堵心均得到了及时提示。实际应用结果表明,FDS-P型绳索取心钻具结构设计合理,具有良好的到位及堵心报信提示作用,内管总成打捞可靠性得到显著提升,有效提高了易堵心地层钻进效率及岩心采取质量。     

φ56毫米内管超前式双动绳索取心钻具

随着绳索取心钻进方法的发展和推广，复杂地层钻进及岩矿心的采取成为急待解决的问题之一。目前的普通绳索取心钻具从性质上说属单动双管钻具。尽管它具有对不同地层有较宽的适用范围和提取岩心方便等特点，但用一类钻具去取结构性质不同的各种岩矿心很明显是不合理的，实践也证明是不能奏效的。     

复杂地层用绳索取心钻具的研制

常规绳索取心钻具在复杂地层钻进时,岩矿心采取率会降低的原因主要有2个:一是钻具防水性能差,遇到松散软的地层时,岩心没有进入岩心管时就被冲洗液冲蚀掉了;二是钻具防岩心脱落性能不好,遇到硬脆碎地层时,虽然岩心能够进入岩心管,但卡簧对破碎的岩心卡固不牢,很容易脱落。复杂地层用绳索取心钻具是以解决这两大问题而设计的,并使绳索取心钻进的优越性得到充分的发挥。     

深部钻探绳索取心跨口径钻具的应用研究与拓展

在深部地质岩心钻探中,绳索取心是最常用的钻进工艺。由于绳索取心钻进环状间隙小,需要采取加大钻头的方式,解决泵压高、“激动”压力大造成孔壁失稳等问题。深孔施工在不下套管的情况下直接将钻头加大到上一级口径,可以解决环状间隙问题,还能多出一级备用口径。通过对绳索取心钻杆能力进行分析,研制了跨口径系列绳索取心钻具,并在实践应用中不断改进,为深部地质岩心钻探的钻孔结构设计和复杂地层钻进提供了保障,应用效果良好。为满足地热钻探的长孔段取心要求,提出了大口径绳索取心钻具的设计方案,进一步拓展了绳索取心工艺的使用范围。     

国外深孔绳索取芯钻进技术进展

绳索取芯钻进在世界各国岩心钻探工作中已广泛使用。绳索取心钻具的结构也日臻完善，如岩心遇堵信号装置，内岩心管到位信号装置，多次使用内管安全打捞装置，铰链式轴销矛头等等。但是，绳索取心技术在深孔钻进实践中正面临着一些新的问题。现就国外有关这方面的技术进展简述于下。（一）随着绳索取心钻具在深孔钻进中的应用，如何减少升降内岩心管所花费的时间，就成了突出的问题。结何解决这一矛盾，一些钻探公司对绳索取心钻具的结构或其辅助设备的性能作了一些改进。     

JS75S—A型绳索取心钻具和JS75D打捞器简介

对现有各类型绳索取心钻具的功能、结构逐项进行深入分析和比较的基础上，我厂设计了JS75S-A、JS75D新型的绳索取心双管钻具和打捞器。该钻具经过4千米的生产试验（在煤系地层中钻进近2千米），取得了令人满意的效果。尤其是在提高钻具的打捞成功率、岩心采取率、提高到位报信和岩心堵塞报信机构工作的可靠性方面效果显著，受到了钻探工人的好评。JS75-A型钻具和JS75D打捞器的主要部位结构特点分述如下：     

JS-59绳索取心双管钻具及生产试验

JS-59绳索取心双管钻具（见图），是小口径φ59mm系列绳索取心双管钻探机具，适合于采用泥浆钻进。JS-59绳索取心双管钻具是1983年北京市地质机械厂与核工业部华东地质勘探局261队联合研制的产品，厂方负责钻具设计、制造，队方负责生产试验，1986年5月，由核工业部华东地质勘探局、北京市地质矿产局联合主持通过了技术鉴定。JS-59绳索取心双管钻具于1984年7月，在核工业部华东地质勘探局261队进行生产试验，到1985年     

国内常规海洋地质钻探取心技术进展

为实现在海洋地质钻探中高效、便捷地采获海底各类地层样品,设计研发了绳索取心泥浆静压活塞取心钻具、海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具,并在南海进行了钻探试验和作业。结果表明,泥浆静压活塞取心钻具能有效减少样品扰动,原始结构较为完整,海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具在粉砂层、砂层中的岩心采取率高于规范要求,能够满足作业需求。     

深孔及松软地层大口径绳索取心钻具的研究与应用

为解决深孔大口径及松软地层取心难的问题,推进取心钻探技术的发展,研发了一套大口径绳索取心钻具。着重介绍了大口径绳索取心钻具的结构特点、技术参数、技术创新及使用效果。应用结果表明,该大口径绳索取心钻具结构合理、各机构动作可靠、岩心采取率高,能够满足深孔及松软地层的取心要求。     

SM系列绳索取心采煤钻具

煤田采用绳索取心钻探是提高经济技术效果的有效途径。“SM系列绳索取心采煤钻具”的研制成功为在煤田推广绳索取心钻探提供了可靠的取心工具。采煤钻具不但具有S75绳索取心钻具先进的单动、减振、到位报信、岩心堵塞报信等装置,而且具有特殊的半合管结构,能够取出并能观察到煤心的原状结构。它适用于煤层薄、层数多、层位变化大、煤性脆、松软等不稳定煤层的取心。其中SM－2型钻具特别适用于钻进粉煤,SM－4型钻具特别适用于钻进含有夹的硬脆煤层。钻具性能可靠,是目前煤田勘探中较先进的特种取心工具。     

联合国钻探专家杰·诺因在北京技术座谈发言记录之一

世界上95％的岩心钻探管材与工具是按“DCDMA”（美国金刚石岩心钻机制造商协会）标准制造的。绳索取心钻进技术早在40年代，就在石油工业中首先应用。地质钻探用的绳索取心钻具是美国长年公司1947年发明的，开始只有A、B两种尺寸，其后增加了N尺寸。以后，改进为Q系列绳索取心钻具，从AQ至PQ共五级。其尺寸见表1。绳索取心钻进技术随着钻孔的加深，效果越显著。它可大大提高纯钻进时间，延长钻头的使用寿命，减少起下钻的次数，减轻钻具的磨损（特别是延     

英汉对照参考资料(4)

用绳索取心钻具的岩心钻探用绳索取心钻具进行岩心钻探往往会比用常规岩心钻具所获得的钻进效率更高、岩心采取率更高，钻头的费用也低得多。如果钻孔深度增加，或者地层变化得破碎或出现断层时，这种优点就更为突出。     

绳索取心钻进技术讲座

岩心钻探目的是为了获得地质资料——岩矿心，提钻取心是惯用方法，随着金刚石岩心钻探事业的迅速发展，升降钻具成为最花费时间的一项辅助工序。根据钻孔深度和钻进方法的不同，岩心钻探过程中，一般纯钻时间和升降钻具时间各占30～40％左右，尤其是钻孔越深，升降钻具所花费的时间越多；同时，它又是机械化程度差，劳动强度大的辅助工序，所以，减少辅助工序时间，增加纯钻时间，提高钻进效率，最有效的途径是减少升降钻具时间。为此采用了不提钻取心钻进法，它又分为绳索取心和反循环连续取心。所谓绳索取心钻进，就是在钻进过程中，当岩     

勘探所研发的复杂地层取心技术在多金属矿区应用取得突出效果

正依托国家重点研发计划—战略性国际科技创新合作重点专项"多金属矿岩心钻探关键技术装备联合研发及示范"项目,自然资源部中国地质调查局勘探技术所开展了"复杂地层取心钻具"研制,研制的H规格绳索强制取心钻具、P/H跨径绳索取心钻具等近期在山东省平度市山旺-上马台矿区开展了示范应用,有效保证了复杂地层岩心采取质量,平均岩心采取率达到98%以上。     

绳索取心双管钻具功能测试台

在制造绳索取心钻具时，为了保证产品质量，需对其各项功能进行出厂检测。其中有的功能是通过冲洗液压力变化来反映的，如内管总成到位报信和岩心堵塞报信。检测这两项功能时，需模拟在钻杆内开泵压送内管总成和钻进时内管中岩心堵塞，分别测量泵压变化数值，来检测报信的可靠性。模拟这两种情况，就需要专用的功能测试台。下面介绍一种绳索取心双管钻具到位报信和岩心堵塞报信功能测试台。     

SC56绳索取心钻具和S56T球卡提引器

金刚石小口径绳索取心钻进是一种不提钻获得岩心的先进钻进方法，国外一些工业发达的国家已普遍采用，我国几年来通过对SB56绳索取心钻具的试验研究和生产使用，其优越性已充分显示出来，比普通岩心钻进效率高，岩矿心质量好，钻进成本低，劳动强度小。为了迅速推广这项先进技术，加快地质勘探速     

介绍日本利根公司的绳索取心钻具

本文介绍一九七九年从日本利根公司引进的V型绳索取心钻具结构及其特点。一、概 述V型绳索取心钻具用于垂直钻孔包括HQT和NQT（T表示利根）两种尺寸（见表1），绳索取心钻具由单动双管和打捞器两部分组成。1．单动双管：由内管总成和外管总成构成（图1）：内管总成包括打捞接头①、弹卡机构②、悬挂定位装置③、调节机构④、单动装置⑤、内管⑥、岩心卡取机构⑦、报信装置⑧、缓冲装置⒄等组成；内管总成上部结构见图1所示。