钻井利器的故事之“液动潜孔锤”

在各种钻探方法中,液动冲击回转钻进具有效率高、质量好、回次长、事故少、成本低等优点,而液动潜孔锤又是液动冲击回转钻进的技术核心。本文梳理了各种液动潜孔锤的结构特点及其与绳索取心钻具、孔底动力钻具相结合衍生的各种钻具,简要介绍了这一技术的典型应用案例,总结归纳了其下一步发展方向和技术难点,以期普及液动锤的应用,促进液动冲击回转钻进技术的进步。

云南某铅锌矿区复杂地层钻探施工技术应用研究

云南某铅锌矿区地质条件复杂,岩石松散破碎,泥岩、页岩及煤系层发育,钻探施工中存在孔壁垮塌、缩径、卡钻、埋钻和成孔难度大、岩心采取率低等难题,施工进度慢,效率低。结合矿区复杂地层特点,通过采用金刚石底喷钻头、跟管钻进技术、高密度低失水泥浆等一系列钻探技术措施,应用绳索取心液动锤钻进技术,有效减少了孔内事故的发生,平均四次进尺提高22.97%,为项目的安全、高效和优质完提供了坚实的技术保障,为类似复杂地层的施工积累了经验。

地质钻探技术与应用研究

钻探技术是取得地下实物资料、验证地下信息推断与解释、最终圈定矿体、计算储量、评估品位唯一的技术手段,是实现取得宏观影响大成果的重要技术支撑。我国钻探技术和装备水平与国外先进国家相比有很大的差距,但近些年来有了长足的发展。通过国家重大科学工程项目"中国大陆科学钻探工程"5158m"科钻一井"的实施,取得了一系列钻探技术成果,形成了一整套新型的、具有国际先进水平的硬岩深井科学钻探技术体系,包括硬岩深井取心钻进技术、扩孔钻进技术、泥浆技术和井斜控制技术。在国家科技计划项目、国土资源部科技项目以及地质大调查专项项目等的支持下,通过地质钻探技术的研究和应用,在绳索取心钻探技术、液动潜孔锤钻探技术、反循环钻探技术、组合钻探工艺、定向对接井技术、新型节水钻探工艺、系列全液压岩心钻机、全液压动力头水文水井钻机、地质调查浅层取心取样钻探装备与技术、系列新型金刚石钻头以及新型冲洗液技术等方面取得了长足的进步,为我国地质调查和矿产资源勘查提供了现代化的钻探技术和装备。

系列高效液动锤的研究与应用

传统的液动潜孔锤适应孔深较浅、孔径范围小。传统的正作用式液动潜孔锤阀、锤的工作弹簧对冲击能量影响大、弹簧寿命短,易损坏,其在不正常工作时将截断液流通道,必须提钻检查,否则将会出现烧钻事故;传统的双作用液动锤主要是靠锤、阀各自的上下活塞面积差产生的压力增高而工作,运动密封副多,对冲洗液质量要求高、运动阻卡几率大,固定式节流环对冲锤下行做功将产生一定的阻尼作用。YZX系列高效液动潜孔锤和SYZX系列绳索取心液动锤克服了传统液动锤的诸多不利因素,通过从基础理论研究、结构优化设计、产品规模开发,使我国液动锤技术得到了大幅度的提升,并作为一种高效、简便、节能的新产品,在生产实践中获得了良好的应用效果。

小秦岭金矿田2000m深孔钻探技术

本文以小秦岭金矿田深部探矿项目ZK8302为背景,从钻孔结构、钻探设备(钻机、泥浆泵、钻具组合及钻头等)优选、深孔钻进规程参数、冲洗液和新技术新机具等方面对钻探技术进行了介绍。该钻孔积极探索了绳索取心液动潜孔锤技术,同时采用绳索取心钻杆液压钳、塔上塔下视频监控和多个起钻接头等新技术,大大降低工人的劳动强度,提高了钻探效率。该钻孔实现了河南省小口径岩心钻探金矿勘查孔深2000 m的突破,取得了良好的经济效益和社会效益。

绳索取心钻探技术的新发展——三合一组合钻具

介绍了研制成功的绳索取心、液动潜孔锤、螺杆马达三合一组合钻具的技术参数、结构原理及其在中国大陆科学钻探工程试验钻孔和主孔的试验情况。

2000m地质岩心钻探关键技术与装备

经过4年的攻关,国家"863"计划重点项目"2000 m地质岩心钻探关键技术与装备"研制取得了多项创新成果,主要包括:完成了地面钻探设备及孔内钻探取心器具集成配套,形成了深部岩心钻探施工和示范能力;完成了山东金青顶矿区危矿专项ZK43-1钻孔施工,终孔深度2212.80 m。全孔平均钻进时效为1.65 m,岩心采取率为98.6%,钻孔质量优良;创造了3项钻深和套管下入深度全国记录;在大项目运作机制、产学研合作模式及钻探技术示范方式等方面积累了一些经验。详细介绍了项目的研制情况及取得的主要成果。

绳索取心、液动潜孔锤、螺杆马达“三合一”钻具

在绳索取心、液动潜孔锤、螺杆马达钻探技术的基础上,成功研制了"三合一"组合钻具,利用各自的优越性,形成新的组合钻探技术,在中国大陆科学钻探工程钻孔内试验取得了良好的技术效果,在主井5129·33m最深处成功地取出了科钻一井的最后一筒岩心。

2000m全液压岩心钻探技术装备示范工程

介绍了2000 m全液压岩心钻探装备示范工程———山东乳山金青顶金矿区ZK43-1钻孔的工程概况、钻探技术装备配置、应用效果和示范工程技术工艺,总结了该示范工程项目工作成果,提出了未来深孔岩心钻探装备研发和推广工作的建议。

绳索取心液动潜孔锤在岩心钻探施工中的应用

详细介绍了SYZX75型绳索取心液动潜孔锤在岩心钻探施工中的应用情况,并通过钻探效果数据的对比,分析了其优缺点,提出了存在的问题及解决的思路。

绳索取心液动潜孔锤钻进技术在小秦岭金矿区的应用

介绍了SYZX75型绳索取心液动潜孔锤在河南省灵宝市小秦岭金矿区的试验应用及其效果。试验结果表明,钻探台月效率、平均时效、回次长度和破碎地层岩心采取率均有明显提高,钻探成本下降,防止孔斜效果好,值得进一步推广。

小秦岭灵宝金矿田整装勘查第一深孔钻探工艺

针对小秦岭枪马金矿区800 m以深诸多未知因素,借鉴山东、安徽等钻探单位的深孔施工经验,缜密详细地制定了施工设计方案,成功地完成了该区金矿田2018.86 m第一深孔的钻探施工任务。介绍了该孔的钻探工艺和施工技术。

深孔绳索取心液动锤钻具的研制与应用

绳索取心液动锤钻探技术具有钻进效率高,可大幅度增加回次进尺、延长钻头寿命、减少辅助工作时间等优势被广泛应用。本文主要针对深孔环境对钻具整体强度、安全性、稳定性、工作寿命、高背压适应性等的具体要求,对原SYZX钻具所做的一系列改进和完善进行了论述。生产试验证明,改进后的钻具完全满足深孔钻探施工对钻具的更高要求。

内蒙古曹四夭钼矿复杂地层深孔钻探技术

针对内蒙古兴和县曹四夭钼矿区构造发育,地层坚硬、岩心破碎,以及钻孔缩径、漏失、坍塌、掉块等复杂情况,总结了该矿区"硬、脆、碎"复杂地层绳索取心深孔钻探施工技术经验,从钻孔结构、泥浆配置和冲洗液选取以及钻探设备、新型SYZX75+2(77)型绳索取心液动锤钻具等方面采取措施,解决了破碎漏失、坍塌掉块及坚硬"打滑"地层的难题。着重阐述了高强度快失水堵漏技术试验,改善了复杂地层的深孔钻进环境,提高了钻探生产效率,保证了钻孔的安全终孔。

SYZX75绳索取心液动锤加长岩心管的应用

主要介绍了SYZX75绳索取心液动锤配套加长岩心管在破碎岩层中的使用效果及使用该钻具的经验体会。

河北省古马铁矿深孔岩心钻探施工技术

河北省滦县古马铁矿矿区地层复杂,钻探存在坚硬打滑、漏失严重、构造发育(局部断层)的现象,在总结以往钻探施工经验的基础上,提出了千米以深钻孔复杂地层的钻探施工技术措施和钻探施工质量保证措施。从钻孔结构、冲洗液选取、钻探设备、钻具配置等方面入手,提出了解决坚硬"打滑"、破碎漏失及坍塌掉块地层的处理方法,优化了钻孔施工环境和广谱护壁剂、防塌堵漏剂以及聚丙烯酰胺冲洗液的配置,改善了复杂地层的深孔钻进环境,提高了钻探生产效率,保证了钻孔安全终孔。

球卡式绳索取心液动锤的试验研究

针对现有SYZX系列绳索取心液动锤中存在的内管总成上浮问题,研制了球卡式绳索取心液动锤,改善了内管总成浮动问题,增大了冲击功输出,进一步提高了钻进效率。室内和生产试验证实,该球卡式绳索取心液动锤钻具原理可行,打捞和定位成功率在95%以上。但在生产实践中还需要对局部细节进行完善。

SYZX75型绳索取心液动潜孔锤的研制

介绍了SYZX75型绳索取心液动潜孔锤的工作原理及结构特点。

SYZX75型绳索取心液动锤在肃北德勒诺尔铁矿区的应用

介绍了SYZX75型绳索取心液动锤在甘肃省肃北县德勒诺尔铁矿区坚硬、破碎地层中的应用情况,总结了该钻具在斜孔施工中的经验。实践表明,使用SYZX75型绳索取心液动锤,大幅度提高了回次进尺和钻进效率;有效克服了破碎地层的岩心堵塞,提高了破碎地层岩心采取率;有助于斜孔施工中的孔斜度控制。

绳索取心液动锤在多类型矿区的应用及其效果

介绍了福建省第八地质大队应用绳索取心液动锤在金属矿及非金属矿钻探中的应用情况及效果。实践表明,绳索取心液动锤钻进方法的采用,使机械钻速、回次长度和台月效率得到了成倍的增长。