大直徑加重管組合繩索取心鉆具研究與應(yīng)用

朱恒銀，王 強(qiáng)，田 波，王久全

(1.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)，安徽六安 237010； 2.唐山市金石超硬材料有限公司，河北唐山 063004)

大直徑加重管組合繩索取心鉆具研究與應(yīng)用

朱恒銀1，王 強(qiáng)1，田 波2，王久全2

(1.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)，安徽六安 237010； 2.唐山市金石超硬材料有限公司，河北唐山 063004)

新型能源勘探與常規(guī)礦產(chǎn)資源勘探的要求有所不同，其主要特征是孔深、直徑大、地層復(fù)雜、工程精度要求高，而小口徑繩索取心鉆進(jìn)工藝技術(shù)已難以滿足新型能源勘探的要求。為了解決這一問(wèn)題，本次研究在小口徑繩索取心鉆具的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，研發(fā)了一種大直徑加重管組合繩索取心鉆具，并在浙江臨安頁(yè)巖氣勘探區(qū)塊鉆探中應(yīng)用，解決了大直徑深孔取心效率問(wèn)題，取得了良好的效果。該鉆具具有孔底加壓、工作穩(wěn)定、保直防斜、沖洗液上返阻力小，一次性成孔等特點(diǎn)，對(duì)深孔大直徑繩索取心鉆探技術(shù)的探索研究具有一定的指導(dǎo)和啟迪作用 。本文重點(diǎn)介紹了該鉆具設(shè)計(jì)思路和方案，鉆具結(jié)構(gòu)作用原理和主要技術(shù)參數(shù)及應(yīng)用情況。

大直徑 加重管 繩索取心鉆具 研究與應(yīng)用

Zhu Heng-yin, Wang Qiang, Tian Bo, Wang Jiu-quan. Research and application of a combined large-diameter wireline drilling tool with a heavier pipe[J]. Geology and Exploration, 2016, 52(6):1159-1166.

0 引言

我國(guó)從20世紀(jì)70年代初開(kāi)始研究金剛石繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)，至今已有40多年的歷史，小口徑(Φ56mm～Φ96mm)金剛石繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)已形成了擁有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化和系列化，并在地質(zhì)巖心鉆探中廣泛推廣應(yīng)用，取得了矚目的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益(劉廣志，1991；王達(dá)等，2008；張佳文等，2013；張偉，2013)。近年來(lái)，隨著礦產(chǎn)資源勘探的戰(zhàn)略調(diào)整，地下新型清潔能源(天然氣，煤層氣、頁(yè)巖氣、干熱巖、天然水合物)的勘探、開(kāi)發(fā)和利用受到了國(guó)家的高度重視(蔣國(guó)盛等，2013；董大忠等，2011)。能源是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的命脈，尋找新型能源也是國(guó)家長(zhǎng)期的戰(zhàn)略方針(汪民，2012)。新型能源勘探與常規(guī)礦產(chǎn)資源勘探要求有所不同，其主要特征是孔深、直徑大、地層復(fù)雜、工程精度要求高(肖鋼等，2012)，而小口徑繩索取心鉆進(jìn)工藝技術(shù)已難以滿足新型能源勘探的要求，鉆探技術(shù)又面臨著新的挑戰(zhàn)。所以，大直徑繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)的探索研究是當(dāng)務(wù)之急，為了解決這一問(wèn)題，近年來(lái)，我們研發(fā)了一種大直徑加重管組合繩索取心鉆具(朱恒銀等，2016)，在頁(yè)巖氣勘探鉆探中應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。

1 鉆具設(shè)計(jì)依據(jù)及思路

大直徑繩索取心鉆具的設(shè)計(jì)主要是以新型能源勘探特殊技術(shù)要求為依據(jù)，在小口徑繩索取心鉆具的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而提出的設(shè)計(jì)方案。

1.1 新型能源勘探對(duì)鉆探技術(shù)要求

尋找地下能源資源，基本上分為三個(gè)階段(固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則，2002)：第一階段是地質(zhì)調(diào)查，第二階段是勘探評(píng)價(jià)，第三階段是商業(yè)開(kāi)采。地質(zhì)勘探階段必須鉆探先行，這個(gè)階段一般情況下鉆探需要全孔取心，并同時(shí)進(jìn)行錄井、測(cè)井和現(xiàn)場(chǎng)巖心解析等工作，對(duì)鉆探工程要求(常子恒，2001；頁(yè)巖氣鉆井技術(shù)規(guī)程，2014)主要有以下幾點(diǎn)：

(1)要滿足現(xiàn)場(chǎng)解析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試要求，所采取的巖心直徑應(yīng)≥60mm，目的層巖心采取率≥90%；

(2)要滿足測(cè)井要求，鉆探口徑≮150mm；

(3)要滿足含氣層巖心現(xiàn)場(chǎng)解析要求，2000m孔深巖心采集至地表時(shí)間≤40min；

(4)鉆孔孔斜率≤ 0.5°/100m；

(5)鉆孔最大彎曲度≤2°/30m；

(6)孔口要設(shè)置防噴裝置；

(7)鉆孔施工過(guò)程中，控制對(duì)含氣層的污染和破壞。

1.2 鉆具設(shè)計(jì)方案選擇

眾所周知，常規(guī)的地質(zhì)巖心鉆探采用的小口徑繩索取心鉆進(jìn)方法，其鉆具一般設(shè)計(jì)為薄壁形式，鉆桿鉆具壁厚為5～7mm，鉆桿外徑與鉆頭外徑相差5～7mm，其特點(diǎn)是整個(gè)鉆桿鉆具組合是同徑到底，由于鉆桿內(nèi)需要打撈內(nèi)管巖心，鉆桿內(nèi)徑較大，鉆孔環(huán)狀間隙小，鉆進(jìn)巖石時(shí)，主要靠地表鉆機(jī)對(duì)鉆桿施加及調(diào)節(jié)壓力，傳遞至孔底鉆頭剋取巖石，鉆進(jìn)時(shí)，以高轉(zhuǎn)速、低鉆壓、小泵量為主要特征(王達(dá)，2009；孫建華，2008；姜光刃等，2009)。其缺點(diǎn)是：其一，在鉆探過(guò)程中，淺孔時(shí)鉆頭處壓力靠地表鉆機(jī)給整個(gè)鉆桿柱施加壓力，由鉆機(jī)對(duì)鉆桿加壓，必然引起鉆桿柱彎曲，鉆桿柱回轉(zhuǎn)中與鉆孔壁摩擦阻力增大，鉆桿磨損加劇，鉆桿容易折斷；其二，在鉆探過(guò)程中，深孔鉆探(超1000m以深)時(shí)，鉆桿柱重量超過(guò)鉆頭所需壓力，也是靠鉆機(jī)地表進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于鉆桿與孔壁的摩擦，難以判斷孔底鉆頭的真實(shí)壓力，另外鉆桿在加壓段也會(huì)產(chǎn)生彎曲和磨損；其三，在鉆探過(guò)程中，由于地表鉆機(jī)加壓，鉆桿柱回轉(zhuǎn)中穩(wěn)定性較差，對(duì)鉆孔孔斜有一定的影響，另外鉆具組合是一徑式，孔壁間隙相應(yīng)較小，深孔鉆探?jīng)_洗液上返阻力較大，影響孔壁穩(wěn)定性和鉆進(jìn)效果。因此，上述小口徑繩索取心鉆具組合結(jié)構(gòu)在較大口徑鉆探中存在諸多不足。

新型能源勘探，除干熱巖鉆探外，其余能源勘探大都在第四系、第三紀(jì)及海相地層中鉆探，鉆孔孔深設(shè)計(jì)一般較深，地層條件較為復(fù)雜。鉆進(jìn)時(shí)，主要以較高粘度的泥漿作為沖洗液，以大排量、大鉆壓、低轉(zhuǎn)速為主要特征(朱恒銀等，2014；陳師遜等，2014)。所以在大直徑繩索取心鉆具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇上是以已成熟的小口徑繩索取心結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，并結(jié)合新型能源勘探大直徑鉆探的特點(diǎn)，力求適用性強(qiáng)，性價(jià)比高的總體思路。設(shè)計(jì)方案主要考慮到以下幾個(gè)方面的因素：

(1)鉆具系統(tǒng)計(jì)設(shè)要有較大的鉆孔環(huán)狀間隙，以減少?zèng)_洗液上返阻力及環(huán)空壓力，減小對(duì)地層的破壞；

(2)鉆進(jìn)過(guò)程中鉆具的穩(wěn)定性要好，具有較強(qiáng)的防斜效果；

(3)實(shí)現(xiàn)孔底加壓，改變孔上加壓鉆桿柱受力狀態(tài)；

(4)鉆桿柱體要輕便，強(qiáng)度高，柔性好，減少鉆機(jī)回轉(zhuǎn)負(fù)荷，減少鉆桿折斷事故；

(5)取心鉆具內(nèi)外管間隙過(guò)水?dāng)嗝嬉?，且鉆孔口徑、巖心直徑滿足地質(zhì)要求；

(6)金剛石鉆頭底唇要排粉通暢，剋取巖石的接觸面積要小，具有良好內(nèi)外保徑性能。

2 鉆具設(shè)計(jì)及主要技術(shù)參數(shù)

2.1 鉆具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

大直徑繩索取心鉆具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，鉆進(jìn)口徑為Φ152mm ，以Φ122mm口徑繩索取心鉆具結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，采用加重管組合鉆具方式，具體鉆具設(shè)計(jì)如下。

2.1.1 鉆具結(jié)構(gòu)

大直徑加重管組合繩索取心鉆具結(jié)構(gòu)主要由外管總成、內(nèi)管總成、加重管組合系統(tǒng)等組成，鉆具結(jié)構(gòu)如圖1所示(圖(a)、(b)實(shí)質(zhì)是一整體，圖(b)的右端與圖(a)左端是相連的)。外管總成由：外管(3)連接于外管上下兩端的上擴(kuò)孔器(4)、下擴(kuò)孔器(2)，上擴(kuò)孔器(4)上端連接外管短接(5)，下擴(kuò)孔器(2)下端連接鉆頭(1)等部件構(gòu)成。外管總成主要是起傳遞鉆進(jìn)軸向壓力，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和修整孔壁作用，內(nèi)管總成放置管中。

內(nèi)管總成由：內(nèi)管(8)、連接于內(nèi)管下端的卡簧座(6)、連接于上端的內(nèi)管單動(dòng)巖心打撈裝置(9)構(gòu)成，與常規(guī)繩索取心內(nèi)管總成基本相同，內(nèi)管總成主要是容納巖心及打撈巖心之作用。

加重管組合系統(tǒng)由加重管(10)、扶正器(11)、加重管(12)(注：加重管可根據(jù)孔底鉆頭壓力需要連接若干根，每根長(zhǎng)約9m，扶正器連接在加重管之間)、扶正器(13)、過(guò)渡加重管(14)(注：長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為6～9m，外徑要小于加重管，大于繩索取心鉆桿，外徑級(jí)差為10～15mm)，過(guò)渡加重管扶正器(15)、繩索取心鉆桿(16)等部件組成。加重管與扶正器呈交替設(shè)置，在外管短節(jié)上端依次連接加重管及扶正器，加重管上扶正器連接過(guò)渡加重管(14)，過(guò)渡加重管上端連接過(guò)渡加重管扶正器(15)，繩索取心鉆桿(16)連接于過(guò)渡加重管扶正器(15)上。若干根加重管、扶正器接至外管總成上部，起到通過(guò)自重孔底加壓作用。主要是通過(guò)加重管組合系統(tǒng)自重對(duì)孔底鉆頭施加鉆進(jìn)壓力，各扶正器起到鉆具回轉(zhuǎn)過(guò)程中減振穩(wěn)定作用，過(guò)渡加重管起到粗徑鉆具和細(xì)徑鉆桿連接處的應(yīng)力分解，以增加強(qiáng)度及穩(wěn)定性作用。

圖1 大直徑加重管組合繩索取心鉆具結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of combined large-diameter wire line drilling tool with a heavy pipe1-鉆頭；2-下擴(kuò)孔器；3-外管；4-上擴(kuò)孔器；5-外管短節(jié)；6-卡簧座；7-卡簧；8-內(nèi)管；9-內(nèi)管單動(dòng)巖心打撈裝置；10-加重管；11-第一扶正器；12-加重管；13-扶正器；14-過(guò)渡加重管；15-過(guò)渡加重管扶正器；16-繩索取心鉆桿1-bit;2-lower reamer;3-outer tube;4-upper reamer;5-outer barrel nipple;6-circlip seat;7-circlip;8-inner barrel;9-core fisher;10-extra heavy weight pipe;11-first centralizer;12- heavy weight pipe;13-centralizer;14-bridging heavy weight pipe;15-central-izer;16-wire line core drill pipe

2.1.2 鉆頭結(jié)構(gòu)

大直徑加重管組合繩索取心鉆具，所用金剛石鉆頭有其特殊性，鉆頭底唇很厚，一般大于35mm以上，比常規(guī)鉆頭唇厚增加約1.3倍左右。所以要設(shè)計(jì)特種類形的唇部形式，才能滿足鉆進(jìn)要求。金剛石鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)做到以下幾點(diǎn)(朱恒銀等，2014)：

(1)鉆頭底唇部接觸巖石的面積盡量減少，原則上與為同口徑普通單動(dòng)雙管鉆具薄壁取心鉆頭底唇接觸巖石面積相近；

(2鉆頭底唇中心部位通水、排粉冷卻應(yīng)良好，避免中心部位金剛石微燒，出現(xiàn)拉槽現(xiàn)象，要加深加大鉆頭水口、水槽，以增加過(guò)水?dāng)嗝妫?/p>

(3)鉆頭內(nèi)外徑保徑要加強(qiáng)；

(4)鉆頭的其他參數(shù)選擇要適應(yīng)地層條件。

大直徑加重管組合繩索取心鉆具用金剛石鉆頭典型結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。

圖2 交替式底噴金剛石鉆頭Fig.2 Alternative bottom discharge bit

圖3 螺旋階梯式底噴金剛石鉆頭Fig.3 Stepped diamond bit with spiral notching and bottom jetting holes

2.2 組合鉆具作用原理

大直徑加重管組合繩索取心鉆具作用原理：將常規(guī)的繩索取心鉆具外管5～7mm的壁厚，設(shè)計(jì)為在內(nèi)徑不變情況下，只是增加外管外直徑使壁厚增至18～20mm的加重管，置于外管總成上部若干根(其長(zhǎng)度視鉆進(jìn)巖石所需壓力而定)，再連接常規(guī)薄壁繩索取心鉆桿，從而實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)過(guò)程中，以加重管自重作為孔底加載(加壓)方式的一種特殊繩索取心組合鉆具。鉆進(jìn)時(shí)，不需地表鉆機(jī)對(duì)鉆桿施加壓力傳遞至鉆頭，剋取巖石。加重管上部連接的薄壁繩索取心鉆桿只承受懸吊力，處于拉伸狀態(tài)，以減少鉆桿的彎曲和折斷。底部鉆具和加重管之間設(shè)置與鉆頭同徑的扶正器來(lái)保證鉆具回轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性。同時(shí)，本組合鉆具具有良好鉆孔防斜及增大鉆桿與孔壁環(huán)狀間隙，減小沖洗液上返阻力之效果。作用原理見(jiàn)圖4所示。

圖4 大直徑加重管組合繩索取心鉆具作用原理Fig.4 Function principle of combined large diameter wire line drilling tool with a heavy pipe1-鉆頭；2-下擴(kuò)孔器；3-外管；4-上擴(kuò)孔器；5-內(nèi)管單動(dòng)巖心打撈裝置；6-加重管；7-第一扶正器；8-加重管；9-扶正器；10-過(guò)渡加重管；11-過(guò)渡加重管扶正器；12-繩索取心鉆桿；P-向上懸吊力；Q-加重管自重力；W-鉆孔壁1-bit;2-lower reamer;3-outer barrel;4-upper- reamer;5-core fisher;6-extra heavy weight pipe;7-first centralizer;8-heavy weight pipe;9-centralizer;10-bridging heavy weight pipe;11-centralizer;12-wire line core drill pipe；P-hanging force; Q-heavy weight self-esteem; W-borehole wall

2.3 鉆進(jìn)工藝及鉆具設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)

2.3.1 鉆進(jìn)工藝設(shè)定技術(shù)參數(shù)

鉆進(jìn)工藝技術(shù)參數(shù)設(shè)定，主要是以巖心鉆探規(guī)程等有關(guān)規(guī)范為依據(jù)(地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程，2010；王達(dá)等，2014)，推算以下參數(shù)：

(1)鉆孔深度：3500m以內(nèi)；

(2)鉆孔口徑≥Φ152mm；

(3)鉆進(jìn)機(jī)械轉(zhuǎn)速：180～200r/min(線速度：1.43m/s～1.59m/s)；

(4)孔底鉆壓20～30kN：

(5)沖洗液排量：300～525L/min；

2.3.2 鉆具設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)

組合鉆具連接方式是：Φ152mm鉆頭+繩索取心雙管鉆具總成+Φ140mm加重管+Φ127mm過(guò)渡鉆桿+扶正器+Φ114mm繩索取心鉆桿。鉆具設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)為：

(1)Φ114mm繩索取心鉆桿主要技術(shù)參數(shù)(鉆探應(yīng)用無(wú)縫鋼管，2008；張麗君等，2012；梁健等，2011)如表1所示。

(2)Φ127mm過(guò)渡鉆桿：選擇G105鋼，壁厚12.5mm，定尺每根長(zhǎng)度6m，1根；

(3)Φ140mm加重管：選擇ZT850(42CrMo)鋼，壁厚19mm(內(nèi)徑Φ102mm)，定尺每根長(zhǎng)度9m，重量56.7kg/m，13根，總長(zhǎng)117m，總重量6.63t；

(4)加重管扶正器：外徑Φ150mm，長(zhǎng)度300mm，設(shè)計(jì)為螺旋水槽，合金或聚晶保徑，每根加重管之間連接一個(gè)；

(5)擴(kuò)孔器：外徑Φ152.5mm，采用聚晶保徑；

(6)鉆頭：金剛石或復(fù)合片作磨料，公稱外徑Φ152mm，內(nèi)徑Φ80.5mm，內(nèi)外保徑采用粉末金剛石或聚晶；

表1 Φ114mm繩索取心鉆桿主要技術(shù)參數(shù)

(7)鉆具螺紋：加重管過(guò)渡鉆桿連接螺紋，采用API石油鉆鋌規(guī)格(石油鉆桿接頭螺紋，1999)；Φ114mm繩索取心鉆桿選擇梯形負(fù)倒角螺紋(孫建華等，2011)，螺紋連接抗拉強(qiáng)度1150kN，抗扭強(qiáng)度 27.5kN·m。采用接頭連接方式，接頭為42CrMo鋼，調(diào)質(zhì)處理；

(8)內(nèi)管總成：與SP(Φ122mm口徑系列)繩索取心內(nèi)管總成結(jié)構(gòu)基本一致。內(nèi)管外徑：Φ91mm，內(nèi)徑：Φ84.4mm，回次取心長(zhǎng)度：3m、6m。

3 鉆探工程應(yīng)用效果

3.1 應(yīng)用情況概述

大直徑加重管組合繩索取心鉆具研制，是安徽省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目《頁(yè)巖氣勘探鉆探關(guān)鍵技術(shù)方法研究》的內(nèi)容之一，由安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)主持承擔(dān)。該組合鉆具于2014年9月開(kāi)始在頁(yè)巖氣勘查參數(shù)孔淺孔中試驗(yàn)，后于2015年投入浙江臨安頁(yè)巖氣深孔勘查參數(shù)井LC01孔中進(jìn)行施工應(yīng)用。

LC01參數(shù)孔設(shè)計(jì)孔深為2520m，終孔口徑不小于Φ150mm，全孔取心，巖心直徑≥80mm，并進(jìn)行錄井、測(cè)井、現(xiàn)場(chǎng)巖心解析等工作。所鉆地層主要為鈣質(zhì)泥巖、碳硅質(zhì)頁(yè)巖、花崗巖等。鉆孔結(jié)構(gòu)及地層柱狀圖如圖5所示。該孔于2015年4月9日正式開(kāi)鉆，至2016年2月1日完鉆，歷時(shí)298天，實(shí)際終孔孔深2328.18m(因達(dá)到地質(zhì)目的提前終孔)，終孔口徑Φ152mm，巖心平均采取率為98.55%，終孔頂角7.4°，各項(xiàng)質(zhì)量及技術(shù)指標(biāo)完全滿足地質(zhì)設(shè)計(jì)要求，評(píng)定為優(yōu)質(zhì)鉆孔。

(a)鉆孔結(jié)構(gòu) (b)地層柱狀圖圖5 LC01孔鉆孔結(jié)構(gòu)及地層柱狀圖Fig.5 LC01 borehole structure and stratum histograma-鉆孔結(jié)構(gòu)；b-地層柱狀圖a-hole structure ；b-stratum histogram

鉆孔最高臺(tái)月效率517.24m/臺(tái)月，平均臺(tái)月效率257.54m/臺(tái)月，孔深與臺(tái)月效率關(guān)系如圖6所示。

圖6 臺(tái)月效率與孔深關(guān)系曲線Fig.6 Relationship between hole depth and drilling efficiency

該孔純鉆進(jìn)時(shí)間率54.24%，孔內(nèi)事故率5.1%，提下鉆時(shí)間率12.59%，設(shè)備維護(hù)率4.22%，內(nèi)管投放與取心20.13%，其他輔助時(shí)間率3.72%，鉆孔施工作業(yè)時(shí)間分析如圖7所示。

圖7 LC01孔施工作業(yè)時(shí)間分析圖Fig.7 Time analysis of LC01 borehole construction

3.2 主要應(yīng)用成果

大直徑加重管組合繩索取心鉆具在LC01參數(shù)孔中的應(yīng)用，取得了以下方面的成果：

(1)鉆桿與鉆孔環(huán)狀間隙大，大幅度減小了大直徑深孔鉆進(jìn)沖洗液上返阻力和對(duì)地層的壓力。在2328m孔深中鉆進(jìn)，選用525L/min泵量，實(shí)際泵壓只有3.0MPa，如采用Φ122mm口徑繩索取心常規(guī)滿眼鉆具，同為Φ114mm鉆桿在2000m孔深中鉆進(jìn)，選用120L/min的泵量，實(shí)際泵壓就達(dá)6.5～7.0MPa；

(2)實(shí)現(xiàn)了加重管孔底加壓，鉆具孔內(nèi)受力改善，減少了斷鉆桿事故；

(3)實(shí)現(xiàn)了孔底加壓，鉆具穩(wěn)定性好，降低鉆孔的孔斜率。如在同一區(qū)塊與LC02孔施工相比，鉆孔的孔斜率由1.1°/100m降低至0.32°/100m；

(4)解決了深孔大直徑厚壁金剛石鉆頭，在低轉(zhuǎn)速條件下鉆頭效率與壽命及鉆頭唇部中心部位冷卻等技術(shù)難題。在轉(zhuǎn)盤(pán)鉆機(jī)低轉(zhuǎn)速(100～160r/min)情況下，鉆進(jìn)頁(yè)巖和花崗巖地層，鉆頭最高時(shí)效達(dá)1.86m/h，單鉆頭最高進(jìn)尺283.56m；

(5)避免了因測(cè)井需要而二次擴(kuò)孔的重復(fù)工作；

(6)創(chuàng)國(guó)內(nèi)Φ152mm直徑加重管組合繩索取心鉆進(jìn)2328.18m最深紀(jì)錄。

4 結(jié)語(yǔ)

大直徑加重管組合繩索取心鉆具的研究及應(yīng)用，基本解決了大直徑深孔取心效率問(wèn)題。具有鉆具孔底加壓工作穩(wěn)定，改善鉆具孔內(nèi)受力狀態(tài)，減少鉆桿折斷事故，保直防斜，沖洗液上返阻力小等特點(diǎn)，滿足了深孔低轉(zhuǎn)速條件下厚壁金剛石鉆進(jìn)、取心、測(cè)井等技術(shù)要求，對(duì)我國(guó)新型能源勘探以及科學(xué)鉆探深孔大直徑系列繩索取心技術(shù)的探索與研究具有重要啟迪和指導(dǎo)作用。

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Research and Application of a Combined Large-Diameter Wireline Drilling Tool with a Heavy Pipe

ZHU Heng-yin1, WANG Qiang1, TIAN Bo2, WANG Jiu-quan2

(1.313GeologicalTeam,BureauofGeologyandMineralExplorationofAnhuiProvince,Lu'an,Anhui237010; 2.TangshanJinshiSuperhardMaterialCo.,Ltd，Tangshan,Hebei063004)

Compared with the conventional mineral resource exploration, new energy resource exploration owns different characteristics such as deeper boreholes, large diameters, complex formations, and high engineering precision required. The existing small-diameter wire line coring drilling technology cannot meet these requirements. In order to solve this problem, we have developed a combined large-diameter wire line drilling tool with a heavy pipe to improve the small diameter wire line drilling tool. This new drilling tool has been applied to shale gas exploration in Lin'an City, Zhejiang province, which solved the efficiency problem of large-diameter deep hole coring, and achieved good results. This drilling tool has a series of advantages, such as pressurized at the bottom of the hole and working steadily, ensuring drilling perpendicularity, smaller drilling fluid return resistance, and completing the borehole one time. This new drilling tool can shed light on further development of large-diameter wire-line coring drilling technology. This paper presents the design idea and scheme, the structural principle and main technical parameters of the drilling tool and its application situation.

large-diameter, heavy weight pipe, wire-line coring drilling tool, research and application

2016-06-16；[修改日期]2016-08-16；[責(zé)任編輯]郝情情。

安徽省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目《頁(yè)巖氣勘探鉆探關(guān)鍵技術(shù)方法研究》(編號(hào)：1604a0802119)資助。

朱恒銀(1955年-)，男，探礦工程專業(yè)，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事深部鉆探及特種鉆探施工技術(shù)研究與應(yīng)用。E-mail:zhyhome_313@163.com。

TE244

A

0495-5331(2016)06-1159-08