摘要：绳索取心钻进发展非常迅速，在钻探工作中所占的比重越来越高，得到普遍推广。钻进效率与取心质量逐年提高，已成为当今钻探生产中重要的取心钻进方式。文章主要结合探讨绳索取心技术在岩土钻探施工中的具体应用。
关键词：绳索取心；岩土钻探；施工应用
改革开放以来绳索取心钻进技术发展迅速，在钻探工作中所占的比重越来越高。在世界上工业发达国家中，20 世纪 70年代初已成为一种在各种固体矿产勘探中得到了普遍应用的重要的取心钻进方式。我国于 20 世纪下半叶初开始研制了绳索取心钻具，陆续研制成功了适合于各种条件钻进用的和不同规格的绳索取心钻具，并得到普遍推广。钻进效率与取心质量逐年提高，已成为当今钻探生产中重要的取心钻进方式。
一、绳索取心钻具的技术要求
（1）当内管总成下到外管总成预定位置时，能即时发出信号，使操作者能够及时得知内管总成已到位，可转入钻进程序。在钻进过程中，内管不上窜、下滑，内外管间不产生相对转动并能保证有良好的水力学特性。（2）钻进过程中岩心充满内管或发生岩心堵塞时，能及时向地表发出信号。由于双管结构，必须保持内外管的同心度，以便使岩心顺利进入内管。在提取岩心时，防止内管因受力过大而损坏。（3）应保证打捞器顺利下入，并将内管总成抓提至地面。万一打捞岩心失败，应有使打捞器与内管总成安全脱离的“脱卡机构”，防止二次事故发生。如：拉断钢丝绳及其他事故等。
二、绳索取心工艺流程
（一）钻进参数
由于绳索取心具有取心和取心不提钻的特点，所以其应用范围非常广泛。但是，在实际的钻探中，岩层的物理性质有一定的变化，所以，相关操作人员注意具体实践过程中的技能。如果岩层的性质具有差异，那么钻探工艺也应随之发生变化。所以，只有熟练掌握相关技术参数，才能得到更好的效果。
（二）钻压
①在钻探过程中，Ф96mm 钻头钻进一般保持在 900kg~1400kg，直到该轮的最后 10cm，钻进压力基于正常钻压增加 100kg~200kg。Ф76mm 钻头钻进时，一般钻进压力 700kg~900kg，根据具体施工情况进行调整。在岩心钻探中，如果钻探压力没有得到很好的掌握，就会出现一系列问题，如进尺慢、岩芯堵塞等，以及空磨钻头等问题。影响钻头使用寿命。②取心时，钻压适当加压100kg~200kg，钻探压力稳定。切割岩心时，停止钻进并提起约 5 厘米，并转动 3 圈至 5 圈以扭断岩心。
（三）转速
钻探过程中，根据地层情况适当掌握转速，转速对取心操作没有太大的影响，为了确保安全有效，我们通常要求转速应平稳，保持时效，防止发生事故。
（四）冲洗液泵量
在钻探施工过程中，岩层结构存在差异，所以对泥浆泵量有着严格的要求，泥浆泵量在绳索取心中是非常关键的一个环节。在一些特殊的岩层中，岩石脆而软，易破碎，易被冲洗液冲刷，所以，在钻进取心过程中要控制泵量，不能太大，避免岩芯被冲刷。在取心过程中，尽量将泵量控制在较小的范围内，为了确保岩心的完整性，一般将泵量控制在 52L/min。（5）注意事项。在岩心钻探中，利用绳索取心技术可以减少辅助时间，提高钻探效率。然而该技术在实际岩土应用中仍存在不足：与其他钻探技术相比，绳索取心技术需要高质量的钻头，增加成本投入；经常进行设备保养，保证绳索取心工作能够顺利开展。必须对其定期进行维护，以便充分利用优势。
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三、案例分析
某区进行铀矿普查勘探任务，最后一个钻孔施工时揭露到较好矿体，该孔设计孔深 162m，矿体位置 154.10-155.42m，视厚度仅 1.32m，采用 NQ 绳索取心钻进，由于班长操作不慎，未采取有效措施，一个回次直接穿过（进尺 2.30m）。后经地质技术人员核查，矿心长度仅 0.45m，矿心采取率 34.1%（规范要求≥ 75%），采取率严重不足，该孔面临报废问题，为了补取矿心，确定选用“定向造斜补取”方案。
（一）定向偏斜主要思路
结合现场实际，采用定向偏心造斜主要的工序有：人工架桥造底→下造斜器→小一级口径定向造斜→扩孔扫孔→正常补取心。结合矿体位置、岩性、孔壁条件和岩心管长度，决定在 149m处进行人工造底，选用高标号水泥从孔底封至 140m 处，待水泥硬化后，扫孔至 149m，投入硬石卡料（有助于管靴坐稳落实，提供稳定的造斜反作用力）。本项工作在加工制作偏心楔时就已做好，同时做好冲孔、洗孔工作，保持孔内、孔壁干净。该造斜器主要有两部分组成，偏心楔和固定靴，两者以螺纹连接，现场下造斜器之前需将两者焊死，焊缝处应打磨光滑，本造斜器为一次性使用，后期不再回捞。
（二）定向造斜钻进
1.造斜器下放、定向
做好现场准备工作，按造斜器总长 8.0m，孔底 149m 计算，算出最后一杆的准确机余为 2.45m；另外重点检查焊接缝隙、造斜器变形特性、万向滚珠转动的灵活性以及铆钉的连接性。用φ59m 钻杆连接造斜器，缓慢匀速下入孔内，接近孔底 149m 处时，用人力扭转钻具，重复上提下放多次，直至最后加压剪断铆钉，位移控制在 0.10m 左右。提钻检查，确认定向成功后，灌水泥固定，待硬化后可进行下一步工序即定向偏斜钻进。
2.定向偏斜钻进
用 φ59m（短岩心管，不带内管）以慢速、中压造斜，造斜之前宜开大泵量再次冲孔洗孔，首回次进尺不超 1m，如若长时间不进尺、声音剧变、回转阻力突然增大时应立即提钻检查，切不可强压、长时间回转。正常造斜钻进至 5m 后改用 φ75mm 钻具带导正器扩孔扫孔（短岩心管，不带内管），注意，导正器一定选用连体式，不能选用分体式，防止掉落孔内造成二次事故。用 φ75mm 稳定钻进10m 后，可转为正常钻进。定向偏斜钻进是本次矿心补取所有工序中最关键的环节，力求“稳定、匀速”，切不可“冒进”。在定向造斜钻进之前，通过计算，理论上在 145.4m 处开始造斜，为此现场技术人员时刻蹲点，并由机长亲自操作，稳扎稳打，实际在 145.3m 处开始造斜。此项工序前后历时两天，除中间因掉块导致下方钻具不通畅之外，未发生其他意外事故，顺利完成造斜段施工。
（三）补取矿心
技术人员通过查看现场矿心，并询问机台施工过程，认为第一次矿心采取不足的主要原因是：在矿心位置钻进时没有采取特别措施，仍然按常规参数钻进，为此汲取上次经验教训，结合矿心破碎特点，现场制定出以下技术措施：（1）短回次进尺，每回次基本控制在 0.5m 左右，避免岩心堵塞自磨。（2）精确选用钻头，卡簧座、卡簧内外径尺寸，使其级配良好。（3）选用内壁光滑的岩心容纳管，且每回次内管均涂抹高黏黄油，起到降震、减轻磨损、防止掉落的作用。（4）采用慢速、中压、小泵量的参数钻进，由经验丰富的机长亲自操机。（5）打捞岩心管一定要稳、速度要均匀。采用上述技术措施后，矿心长度由原来的 0.45m 增加到1.05m，矿心采取率 79.5%，最终评定为优质孔。
总之，绳索取心技术是一种新型的钻探技术，可以缩短辅助时间，延长设备使用寿命，提高台月效率，从而提高钻探效率。对冲洗液的质量要求高。在未来的研究中，我们应该专注于这项研究，并开发低成本，高钻探效率的钻探技术。
参考文献：
[1]易强忠，郎学伟，周兴华，王晓松，王森.云南金平长安金矿大倾角钻孔绳索取心施工技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2019，46（04）
[2]李宽，李鑫淼，韩丽丽，张永勤.绳索取心钻杆内壁结垢成因与预防及清理装置的研发[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2019，46（02）
论文作者:游凤文,吴群志,缪中
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：岩心论文; 绳索论文; 进尺论文; 钻头论文; 技术论文; 岩土论文; 过程中论文; 《基层建设》2019年第14期论文;