提高復(fù)雜地層取心質(zhì)量的一種發(fā)夾式巖心提斷器及其應(yīng)用

廖遠蘇，胡啟鋒，繆 賽，陳浩習(xí)，卓廉明

提高復(fù)雜地層取心質(zhì)量的一種發(fā)夾式巖心提斷器及其應(yīng)用

廖遠蘇，胡啟鋒，繆 賽，陳浩習(xí)，卓廉明

(江西有色地質(zhì)勘查二隊，江西 贛州 341000)

為了解決普通取心鉆具在軟弱、松散性復(fù)雜地層鉆進中的取心問題，降低堵心、磨心概率，提高鉆進回次進尺長度和巖心采取率，研制了安裝在普通S95繩索取心鉆具上的一種新式巖心提斷器。該巖心提斷器是利用女性頭飾發(fā)夾卡取軟弱、松散巖心，其構(gòu)件由發(fā)夾、發(fā)夾座、發(fā)夾室組成，無須通過鉚焊工藝固定，可在施工現(xiàn)場由手工借助一種發(fā)夾裝配器進行組裝。在某勘查區(qū)3個鉆孔中進行了試驗，試驗孔段總進尺45.11 m，平均回次進尺1.16 m，平均巖心采取率91.42%。試驗結(jié)果表明：該巖心提斷器與底噴式鉆頭及“引心管”配合使用，能夠在軟弱、松散性破碎地層大幅度提高回次進尺量、巖心采取率及取心質(zhì)量，解決了試驗前應(yīng)用普通繩索取心鉆具，在鉆遇松軟夾石、水敏性強的復(fù)雜地層中巖心采取率不足30%的難題。用發(fā)夾卡取軟弱、松散巖心的方法與類同現(xiàn)有技術(shù)中簧片的卡心方法比較，更具經(jīng)濟性、靈活性和普適性。其應(yīng)用領(lǐng)域不限于礦山地質(zhì)，還可拓展到水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)的巖心鉆探，具有廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)夾；巖心提斷器；發(fā)夾裝配器；復(fù)雜地層；取心鉆具；底噴式鉆頭；引心管

地質(zhì)巖心鉆探普遍應(yīng)用的雙管單動取心鉆具，配用一種卡簧式巖心提斷器來收割巖心。該巖心提斷器廣泛用于堅硬、完整或一般裂隙地層，但是用于軟弱、松散性復(fù)雜地層，導(dǎo)致堵心、磨心或卡不住塑性和松散性巖心的概率高、巖心采取率低，滿足不了巖心質(zhì)量要求[1]。為了解決軟弱、松散性復(fù)雜地層取心問題，近年來又研制出攔簧式或雙簧(簧片及卡簧)一體式巖心提斷器[2]。該類巖心提斷器與底噴式鉆頭配合使用，降低了堵心、磨心概率，能有效采集塑性和松散性巖心，提高了巖心采取率和回次進尺量。但是，其使用壽命低，加工工藝復(fù)雜，且較普通卡簧式巖心提斷器的生產(chǎn)成本高，在實際應(yīng)用中因加工難或使用成本高的問題很難得到普及推廣應(yīng)用[3-7]?；诖?，在總結(jié)前人工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，以普通S95繩索取心鉆具為基礎(chǔ)，研制了一款與之適應(yīng)的發(fā)夾式巖心提斷器，及能在施工現(xiàn)場就地組裝該巖心提斷器的一種發(fā)夾裝配器，并在某礦區(qū)松軟夾石、水敏性強的復(fù)雜地層中，應(yīng)用配帶發(fā)夾式巖心提斷器的S95繩索取心鉆具進行試驗，以期解決普通繩索取心鉆具用于該類復(fù)雜地層巖心采取率不足的問題。

1 發(fā)夾式巖心提斷器的組成及其組裝方法

1.1 組成

發(fā)夾式巖心提斷器[8-9]由發(fā)夾、發(fā)夾室、發(fā)夾座組成，如圖1所示。

圖1 發(fā)夾式巖心提斷器

發(fā)夾是女性常用的一種頭部飾品，選用類型有橢圓夾和水滴夾，在百貨店或小商品超市有售，零售價為0.5~1.0元；發(fā)夾材質(zhì)為65Mn彈簧鋼片，厚為0.2~0.3 mm；成品發(fā)夾彎曲成弧形，表面有黑色烤漆，富有一定的彈性和防銹能力，如圖2所示。

圖2 橢圓夾和水滴夾

發(fā)夾座用普通S75繩索取心鉆具外管材料加工，成品平均分布6~10個豎向發(fā)夾座銑槽。發(fā)夾室用普通S95繩索取心鉆具內(nèi)管材料加工，上端與內(nèi)管為螺紋連接，下端擠壓在發(fā)夾座的凸臺部位，與發(fā)夾座為軸孔過渡配合連接[10-11]。發(fā)夾布置在發(fā)夾座銑槽中，且夾尾朝下，夾頭指向發(fā)夾座軸心。為了保證發(fā)夾固定的可靠性，在發(fā)夾座銑槽還注有502瞬間粘結(jié)劑。

圖1所示發(fā)夾為橢圓夾類型，發(fā)夾座可根據(jù)取心情況，平均分布3枚或6枚發(fā)夾。水滴夾類型的發(fā)夾座有10個發(fā)夾座銑槽，平均分布5枚或10枚發(fā)夾；該發(fā)夾座所置水滴夾與橢圓夾的夾尾形狀不同，在凸臺部位沒有77°的內(nèi)倒角。

1.2 組裝方法

發(fā)夾式巖心提斷器的組件由手工借助1種發(fā)夾裝配器進行組裝，如圖3所示。

1.2.1 發(fā)夾裝配器的組成

發(fā)夾裝配器由3個螺母(M20)、2個推力球軸承(51104)、支撐盤、支撐板、托盤、壓盤、支撐墊圈、定位套及絲桿組成。定位套與托盤為電焊連接，螺母及托盤與絲桿為螺紋連接，其余構(gòu)件均自由套在絲桿上[11]。

1.2.2 發(fā)夾式巖心提斷器的組裝工序

①把托盤套在絲桿下端，用螺母從絲桿下端套入并將托盤鎖緊。為了便于組裝，在工作臺放上1個?108 mm套管接手，將托盤底面坐在套管接手上端。

②從絲桿上端，依次套上發(fā)夾座、支撐墊圈、支撐板。發(fā)夾座置于定位套內(nèi)。支撐墊圈所需個數(shù)是根據(jù)發(fā)夾規(guī)格長度確定，當(dāng)發(fā)夾長度為45 mm時，放置9個厚度2.5 mm的支撐墊圈。

圖3 發(fā)夾式巖心提斷器裝配工藝圖

③按發(fā)夾的夾尾朝下，夾頭指向軸心的方位，把發(fā)夾插入發(fā)夾座銑槽。如果選用橢圓夾，應(yīng)事先把夾尾的彎折厚度用鋼絲鉗適度壓扁，以能插入發(fā)夾座銑槽為宜。

④從絲桿上端依次套上支撐盤、推力球軸承，端正發(fā)夾坐姿，擰上螺母，使發(fā)夾處于穩(wěn)定姿態(tài)。

⑤從絲桿上端依次套上發(fā)夾室、壓盤、推力球軸承，戴上螺母。

⑥發(fā)夾室的底端對準(zhǔn)定位套端口，并扶正其上身至正中位置；右旋上端螺母，把發(fā)夾室底端壓至發(fā)夾座底部的凸臺面。

⑦松開上端螺母，取出巖心提斷器，在發(fā)夾座銑槽內(nèi)使用尾管(粘結(jié)劑配帶的1種塑料滴管)注滿502瞬間粘結(jié)劑，候凝10 min后即可使用。

2 發(fā)夾式巖心提斷器的使用及注意事項

①發(fā)夾式巖心提斷器適用于黏土層、煤層、風(fēng)化層、斷層破碎帶、角礫破碎層等軟弱、松散性地層；此外，還可用于基巖裂隙發(fā)育的一般性破碎層。只要巖心從鉆頭部位折斷，進入巖心提斷器就能被發(fā)夾卡住，不必擔(dān)心個別殘留孔底的未斷巖心，在下一回次鉆進時還能輕易套上。

②應(yīng)用發(fā)夾式巖心提斷器鉆遇裂隙發(fā)育、巖樣破碎的風(fēng)化層，水敏性強的泥質(zhì)地層或斷層破碎帶，宜安裝3~6枚橢圓夾；鉆遇砂礫狀松散性地層，宜安裝5~10枚水滴夾。

③發(fā)夾式巖心提斷器宜選用底噴式鉆頭配合使用，且鉆頭內(nèi)徑宜比發(fā)夾座內(nèi)徑小2~4 mm。發(fā)夾座與鉆頭內(nèi)臺階之間的懸掛間隙和調(diào)節(jié)方法與原鉆具相同[12]。

④在發(fā)夾式巖心提斷器內(nèi)腔塞上1根“引心管”，有助于引導(dǎo)初出巖心順暢進入內(nèi)管。試驗中的“引心管”用?63 mm×3 mm規(guī)格的PVC管制作，長度為巖心直徑的2~2.5倍，外徑比發(fā)夾座內(nèi)徑小1 mm?！耙墓堋卑膊鍟r其底端與發(fā)夾座底端平齊，上端伸入內(nèi)管里頭，中部被發(fā)夾卡??；鉆進時“引心管”底端被初出巖心頂著上行，避免了初出巖心在進入內(nèi)管前撐開發(fā)夾夾頭的阻力；退心時“引心管”隨巖心一起從內(nèi)管退出[13]?！耙墓堋睂?dǎo)心鉆進狀態(tài)如圖4所示。

圖4 引心管導(dǎo)心鉆進

⑤如果鉆進工況非常復(fù)雜，取心鉆具的單動性能差，堵心、磨心概率高，可在發(fā)夾中部折斷內(nèi)層夾片來減輕發(fā)夾對巖心的擾動。

⑥當(dāng)內(nèi)管盈滿巖心或發(fā)生堵心時，應(yīng)停止鉆進，立即打撈取心，嚴(yán)禁反復(fù)試探孔底或強行鉆進。

⑦內(nèi)管退心時，先退出內(nèi)管上端螺紋，倒出巖心后方可退出巖心提斷器。否則先拆卸巖心提斷器，勢必在退出內(nèi)管下端螺紋時，發(fā)夾隨巖心提斷器旋轉(zhuǎn)被攪碎的巖心損壞。

⑧拆卸發(fā)夾式巖心提斷器組件時，宜用沖桿從發(fā)夾室上端的內(nèi)腔插入，對稱敲擊發(fā)夾座頂端直至其松開，不可在發(fā)夾室底端橫向錘擊使其松動，否則發(fā)夾座和發(fā)夾室易變形，影響其使用壽命。

⑨發(fā)夾式巖心提斷器在組裝前必須清除油泥和水漬。更換發(fā)夾時，應(yīng)用502解膠劑(FD-1型)涂抹在殘留固體膠表面，待其軟化后(3 min左右)，用刮刀清除才可再次使用。

⑩發(fā)夾室和發(fā)夾座經(jīng)多次拆卸磨損后，軸孔之間配合的緊密度低，只要鋼體變形量不影響正常鉆進和打撈取心，仍然可以繼續(xù)使用，不過注膠后宜停待24 h再用。

?組裝1個發(fā)夾式巖心提斷器大約需要10 min，但是為便于隨機可用，施工現(xiàn)場應(yīng)有備用，且宜備用多個不同發(fā)夾規(guī)格、類型的發(fā)夾座，以便應(yīng)對不同復(fù)雜地層類型時選用。

3 應(yīng)用實例

3.1 工程簡況

勘查區(qū)隸屬于江西省石城縣，勘探工程是區(qū)域礦產(chǎn)調(diào)查與找礦預(yù)測項目，施工時間為2018年12月。上鉆前，無可供參考的勘查資料，只是根據(jù)現(xiàn)行地表調(diào)查工作，設(shè)計了3個75°斜孔，孔深均為120 m。首個ZK001孔，最初以?110 mm口徑開孔，采用干鉆法勉強進尺16.15 m，坐下?108套管后，換用普通S95繩索取心鉆具，采取泥漿護孔鉆進。由于鉆遇地層水敏性強，松軟夾石，該孔施工15 d，總進尺49.50 m，繩索取心鉆進孔段的巖心采取率不足30%，且多個鉆進回次出現(xiàn)打撈空管現(xiàn)象，從而導(dǎo)致該孔廢棄。為了保證難鉆孔段的巖礦心質(zhì)量要求，在3個斜孔中試用發(fā)夾式巖心提斷器并取得成功，保證了鉆孔施工的順利進行。

勘探區(qū)主要巖性為寒武系黑云斜長變粒巖，夾二云片巖，鈮鉭鈹?shù)V體蘊藏在侵入式偉晶巖中。黑云斜長變粒巖及二云片巖，風(fēng)化后成泥質(zhì)或泥夾石，吸水膨脹率大，風(fēng)化層埋深0~70 m。基巖可鉆性 7~9級，研磨性強，裂隙發(fā)育。偉晶巖全風(fēng)化為灰白色，夾雜淺綠－紅褐色，粉末狀，易被沖洗液沖蝕；微風(fēng)化結(jié)構(gòu)松散，脆性大，易碎，研磨性強。

3.2 鉆孔施工要求

巖心采取率＞80%，礦心采取率及礦體頂?shù)装?~5 m的圍巖采取率＞85%，近礦圍巖及礦體中鉆進提升間隔不大于3 m，最小終孔口徑75 mm。

3.3 主要儀器設(shè)備

陸續(xù)開動2臺鉆機，配置XY-4型鉆機2臺，BW-250型泥漿泵2臺，9 m簡易鉆架2副，S75JC-1型繩索取心絞車2臺，泥漿攪拌機2臺，泥漿性能測試儀1套，普通S95和S75繩索取心鉆具各2套。

3.4 鉆孔結(jié)構(gòu)

應(yīng)用發(fā)夾式巖心提斷器依次在ZK001、ZK003、ZK002三個鉆孔?95 mm口徑中進行了試驗，各鉆孔結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 試驗孔的鉆孔結(jié)構(gòu)情況

3.5 鉆進方法及技術(shù)措施

?130 mm、?110 mm開孔口徑采用干鉆法鉆進；在松軟夾石、水敏性強的上部孔段采用普通S95繩索取心鉆具，HV-CMC泥漿護孔鉆進；在一般性破碎或完整地層，采用普通S75繩索取心鉆具，PAM低固相泥漿護孔鉆進，或清水鉆進至終孔。

在?95 mm口徑鉆遇極軟、可塑、易沖蝕的水敏性復(fù)雜地層時，為了保證巖礦心采取率，在普通S95繩索取心鉆具上，把卡簧式巖心提斷器更換為發(fā)夾式巖心提斷器，并配上底噴式鉆頭鉆進。該鉆進孔段使用泥漿性能為：蘇氏漏斗黏度：30~50 s，密度1.07~1.15 g/cm3，含砂量2.5%~5.5%；鉆進技術(shù)參數(shù)為：鉆壓8~12 kN，轉(zhuǎn)速187~267 r/min，泵量60~90 L/min。

3.6 生產(chǎn)試驗效果

應(yīng)用發(fā)夾式巖心提斷器進行生產(chǎn)試驗，各孔采集的試驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 發(fā)夾式巖心提斷器生產(chǎn)試驗的基本情況

ZK001孔在試驗孔段的裝箱巖心如圖6a所示。該孔段主要巖性為風(fēng)化變粒巖和片巖，間夾少量0.30~1.50 m厚的風(fēng)化偉晶巖巖株，鉆取巖心含泥量高，可塑，易沖蝕；所用鉆具的內(nèi)管長度為1.60 m，回次進尺量大多控制在0.30~1.20 m，平均巖心采取率為96.98%。

ZK003孔在試驗孔段的裝箱巖心如圖6b所示。該孔段巖性及其物理特性與ZK001孔類同，所用鉆具的內(nèi)管長度為2.00 m，回次進尺量不少于1.00 m，平均巖心采取率為83.05%，比ZK003孔低13.93%。其原因是操作者未注意控制回次進尺量，發(fā)生堵心、磨心時巖心堵塞報信機構(gòu)無信號反映，全憑進尺快慢來判斷。

圖6 應(yīng)用發(fā)夾式巖心提斷器獲取的巖心

ZK002孔在試驗孔段的裝箱巖心如圖6c所示。該孔段巖性為風(fēng)化變粒巖，鉆取巖心破碎，間夾斷層泥，所用鉆具的內(nèi)管長度為2.00 m，進尺2回次，平均巖心采取率為82.78%。該孔段試驗時，在發(fā)夾式巖心提斷器內(nèi)腔塞了1根“引心管”。從表1可知，應(yīng)用“引心管”可明顯提高破碎地層的回次進尺量。

4 存在問題與應(yīng)對措施

發(fā)夾與普通巖心提斷器的卡心構(gòu)件，如卡簧、攔簧等對初出巖心進入內(nèi)管或巖心容納管都有一定的阻攔障礙，是鉆進軟弱、松散性破碎地層堵心、磨心的關(guān)鍵部位。本次試驗在解決該問題時，雖然在巖心提斷器內(nèi)腔塞了1根用PVC管制作的“引心管”有助于初出巖心進入內(nèi)管，但是在退心時很難從內(nèi)管里頭退出。該“引心管”的外徑與內(nèi)管內(nèi)徑相差不足4 mm，因其材質(zhì)軟，外表磨損粗糙粘泥，易被內(nèi)管里頭的沉積巖屑夾持，同樣會增加巖心上行的摩擦阻力，限制回次進尺量。針對該問題提出兩點應(yīng)對措施：一是改用?63 mm×0.7 mm的不銹鋼裝飾管制作“引心管”，因其外表光滑摩擦阻力小，便于在內(nèi)管里頭通行；二是降低泥漿含砂量，盡可能控制在1.5%以內(nèi)。

本次試驗更換發(fā)夾11次，發(fā)夾的平均使用壽命4.10 m，最高使用壽命8.75 m。影響發(fā)夾使用壽命的主要因素取決于鉆具工作的單動性。堵心是導(dǎo)致鉆具單動性失效的主要原因。磨心由堵心引起，是鉆進中損壞發(fā)夾的直接原因。軟弱、松散性巖心不成形、吸水膨脹、怕沖蝕是堵心的內(nèi)在原因；巖心在自重力和鉆具振動力作用下產(chǎn)生開裂、破碎、堆積和擠壓是堵心的外在原因[14-15]。針對復(fù)雜地層鉆進中的堵心、磨心問題，提高發(fā)夾使用壽命擬采取以下幾點應(yīng)對措施：

①采用?95 mm或更大的鉆孔口徑鉆進，因巖心粗，成形好，有益增強巖心的抗沖蝕能力；

②適當(dāng)降低鉆進參數(shù)，提高鉆具工作的穩(wěn)定性，避免鉆具因公轉(zhuǎn)擴大復(fù)雜地層孔段的孔徑，及由此造成的孔壁坍塌、掉塊、鉆頭徑向跳動等不利鉆進因素影響鉆具的單動性[16-17]；

③宜使用成膜性、潤滑性好及濾失量小的優(yōu)質(zhì)泥漿，保護巖心的原狀性，降低巖心通行內(nèi)管或巖心容納管內(nèi)壁的摩擦阻力[18-19]；

④調(diào)整巖心堵塞報信機構(gòu)中的碟形彈簧或圓柱螺旋壓縮彈簧壓力，使之與鉆進地層相適應(yīng)，提高堵心報信的靈敏度。

5 結(jié)論

a.利用女性頭飾發(fā)夾卡取軟弱、松散巖心的一種發(fā)夾式巖心提斷器，其構(gòu)件無須通過鉚焊工藝固定，可在施工現(xiàn)場由手工借助一種發(fā)夾裝配器進行組裝；發(fā)夾成本低廉，取用方便，磨損后可及時更換。用發(fā)夾取代攔簧式巖心提斷器簧片的卡心方法，更具經(jīng)濟性、靈活性和普適性。

b.應(yīng)用發(fā)夾式巖心提斷器在某勘查區(qū)軟弱、松散性破碎地層中進行了39個鉆進回次的生產(chǎn)試驗，總進尺45.11 m，平均回次進尺1.16 m，平均巖心采取率91.42%，對比普通繩索取心鉆具的巖心采取率提高了60% 以上。試驗結(jié)果表明，發(fā)夾式巖心提斷器與底噴式鉆頭及“引心管”配合使用，能夠大幅度提高軟弱、松散性破碎地層鉆進中的回次進尺量、巖心采取率及取心質(zhì)量。

c.發(fā)夾的可選規(guī)格長度有45~78 mm不等；發(fā)夾的應(yīng)用不限于?95 mm鉆孔口徑，還可拓寬到?110 mm、?130 mm、?150 mm等鉆孔口徑。實際應(yīng)用過程中，發(fā)夾類型、規(guī)格及安裝數(shù)量可根據(jù)復(fù)雜地層變化情況進行選擇和調(diào)整；發(fā)夾式巖心提斷器的應(yīng)用領(lǐng)域不限于礦山地質(zhì)，還可拓展到水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)的巖心鉆探，具有廣泛的應(yīng)用前景。

[1] 施山山，閆家，李寬，等．破碎地層取心鉆具研究現(xiàn)狀及展望[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2020，47(7)：56－61.SHI Shanshan，YAN Jia，LI Kuan，et al．Research status and prospects of coring tools for broken formation[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling)，2020，47(7)：56–61．

[2] 尹國明，郎猛，陳志鵬，等. 復(fù)雜地層用繩索取心鉆具的研制[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2020，47(2)：63–67.YIN Guoming，LANG Meng，CHEN Zhipeng，et al. Development of wire-line drilling tools for complex formation[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling)，2020，47(2)：63–67．

[3] 楊昌杰，張紹和，蘇宏岸，等. 適用于破碎地層的新型單動雙管鉆具[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2014，42(1)：87–89.YANG Changjie，ZHANG Shaohe，SU Hong’an，et al. The application test of the new double-barreled and single-acting coring tool in fractured formation[J]. Coal Geology & Exploration，2014，42(1)：87–89.

[4] 楊相茂，彭漢華，許華松. 破碎帶取心鉆進技術(shù)[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2014，41(3)：33–35.YANG Xiangmao，PENG Hanhua，XU Huasong. Coring drilling technology in fracture zone[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling)，2014，41(3)：33–35.

[5] 周云，張紹和. 淺孔復(fù)雜地層 ?110 型繩索取心鉆具的研制與應(yīng)用[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2017，45(4)：163–169. ZHOU Yun，ZHANG Shaohe. Research and application of wire-line coring drilling tools for shallow hole in heterogeneous layers[J]. Coal Geology & Exploration，2017，45(4)：163–169.

[6] 王穩(wěn)石，朱永宜，賈軍，等．汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探項目取心鉆進技術(shù)[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2012，39(9)：28–31.WANG Wenshi，ZHU Yongyi，JIA Jun，et al．Coring drilling technology in Wenchuan Earthquake Fault Scientific Drilling Project[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling)，2012，39(9)：28–31.

[7] 韓毅，張紹和，白銳，等. 囊袋多節(jié)捆綁式繩索取心鉆具的設(shè)計與應(yīng)用[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2019，47(5)：220–224.HAN Yi，ZHANG Shaohe，BAI Rui，et al. Design and application of multi-section bundled bag wire-line coring drilling tools[J]. Coal Geology & Exploration，2019，47(5)：220–224.

[8] 廖遠蘇，胡啟鋒，繆賽，等. 發(fā)夾式復(fù)雜地層取心鉆具的研制成果報告[R]. 贛州：江西有色地質(zhì)勘查二隊，2019.LIAO Yuansu，HU Qifeng，MIAO Sai，et al.A report on the development of hairpin core drilling tools in complex formations[R]. Ganzhou：No.2 Servey Team of Jiangxi Nonferrous Metal Geological Exploration Bureau，2019.

[9] 江西有色地質(zhì)勘查二隊. 復(fù)雜地層雙隔自鎖式三層管繩索取心鉆具：CN 111636838 A[P]. 2020-09-08.No.2 Servey Team of Jiangxi Nonferrous Metal Geological Exploration Bureau.Double-partition self-locking three-layer pipe rope coring tool for complex stratum：CN 111636838 A[P]. 2020-09-08.

[10] 郭永成，賴志剛，劉偉，等. 機械制圖[M]. 南京：南京大學(xué)出版社，2011.GUO Yongcheng，LAI Zhigang，LIU Wei，et al.Mechanical drawing[M]. Nanjing：Nanjing University Press，2011.

[11] 濮良貴，陳國定，吳立言，等. 機械設(shè)計[M]. 北京：高等教育出版社，2013.PU Lianggui，CHEN Guoding，WU Liyan，et al.Mechanical design[M]. Beijing：Higer Education Press，2013.

[12] 王達，何遠信. 地質(zhì)鉆探手冊[M]. 長沙：中南大學(xué)出版社，2014.WANG Da，HE Yuanxin. Geological drilling handbook[M]. Changsha：Central South University Press，2014.

[13] 線恒林. 在卡簧內(nèi)裝入引心導(dǎo)管的取心方法[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程)，1988(6)：39–40.XIAN Henglin. A coring method for inserting a guide pipe into a circlip[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling)，1988(6)：39–40.

[14] 李鑫淼，劉秀美，尹浩，等. 深孔復(fù)雜地層繩索取心鉆具優(yōu)化設(shè)計思路[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程)，2017，44(11)：56–59.LI Xinmiao，LIU Xiumei，YIN Hao，et al. Optimum design thoughts of wire-line coring tool used for deep hole drilling in complex formation[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling)，2017，44(11)：56–59.

[15] 李鑫淼，李寬，梁健，等. 復(fù)雜地層取心鉆進堵心原因分析及其預(yù)防措施[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2018，45(12)：12–15.LI Xinmiao，LI Kuan，LIANG Jian，et al. Core jamming causes and prevention in drilling difficult formation[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling)，2018，45(12)：12–15.

[16] 張偉．科學(xué)深孔復(fù)雜地層鉆進技術(shù)難題與對策[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2014，41(9)：7–12.ZHANG Wei．Technical problems and counter measures for the drilling operation in complex formations of scientific deep drilling projects[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling)，2014，41(9)：7–12.

[17] 石紹云，房勇，鄧偉，等. 松散砂巖取心技術(shù)的應(yīng)用[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程)，2018，45(8)：34–38.SHI Shaoyun，F(xiàn)ANG Yong，DENG Wei，et al. Application of coring technology in the loose sand stone[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling)，2018，45(8)：34–38.

[18] 何玉云，王發(fā)民，熊正強，等. 甘肅李壩金礦區(qū)強水敏分散剝落地層沖洗液的選型與使用[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程)，2016，43(4)：59–62.HE Yuyun，WANG Famin，XIONG Zhengqiang，et al. Selection and application of flushing fluid for strong water sensitive stratum in Liba gold mine of Gansu[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling)，2016，43(4)：59–62.

[19] 李攀義，單文軍，徐兆剛，等. 成膜防塌無固相鉆井液體系在金鷹礦區(qū)ZK1146井中的應(yīng)用研究[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程)，2015，42(10)：26–30.LI Panyi，SHAN Wenjun，XU Zhaogang，et al. Research and application of solid free film-forming and anti-sloughing drilling fluid system in well ZK1146 of Jinying mining area[J]. Exploration Engineering (Rock & Soil Drilling and Tunneling)，2015，42(10)：26–30.

Hair clip type core lifter for improving coring quality in complex formation and its application

LIAO Yuansu, HU Qifeng, MIAO Sai, CHEN Haoxi, ZHUO Lianming

(No.2 Geological ServeyTeam of Jiangxi Nonferrous Metals Geological Exploration Bureau, Ganzhou 341000, China)

In order to solve the coring problem of the coring tools during drilling weak loose and complex formation, to decrease the probability of the blocking and wearing core, to increase the footage per round trip and the coring rate, a new type coring lifter installed in the common S95 wire coring drilling tool has been developed. The coring lifter uses the female hair clip to collect the weak loose core. The hair clip core lifter is composed of a hair clip, a hair clip seat and a hair clip room, doesn’t need to be fixed trough rivet welding technology, can be assemble manually in the working site with the help of a hair clip assembler. It has been tested in three boreholes in a coal mine. The total footage of the tested interval was 45.11 m, the average footage per round trip was 1.16 m, the average coring rate was 91.42%. The test results show that when combined with the bottom jet bit and the core-guiding barrel the hair clip core lifter can increase greatly the footage per round trip, improve the coring rate and quality, solve the difficult problem that before the test with the common wire coring drilling tool, the coring rate of the soft intercalated stones and strongly water-sensitive complex formation was less than 30%. Compared with the current similar technology of clipping core with plate spring, the method of using the hair clip to collect the weak and loose core is more economical, more flexible and more adoptable. Its application field is not only not limited in mine geology, but also can be expanded to the coring drilling in hydrogeology, engineering geology, environmental geology, it has a wide application prospect.

hair clips; core lifter; clip assembler; complex formation; core drilling tool; bottom jet bit; core-guiding barrel

請聽作者語音介紹創(chuàng)新技術(shù)成果等信息，歡迎與作者進行交流

P634.4

A

10.3969/j.issn.1001-1986.2020.06.033

1001-1986(2020)06-0249-07

2020-08-21；

2020-09-27

江西有色地質(zhì)勘查局科技開發(fā)基金項目(KF201802)

Technique Development Project of Jiangxi Nonferrous Metals Geological Exploration Bureau(KF201802)

廖遠蘇，1962年生，男，江西贛州人，高級工程師，從事復(fù)雜地層治理及取心鉆具研究工作. E-mail：15970096813@126.com

廖遠蘇，胡啟鋒，繆賽，等. 提高復(fù)雜地層取心質(zhì)量的一種發(fā)夾式巖心提斷器及其應(yīng)用[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2020，48(6)：249–255.

LIAO Yuansu，HU Qifeng，MIAO Sai，et al. Hair clip type core lifter for improving coring quality in complex formation and its application[J]. Coal Geology & Exploration，2020，48(6)：249–255.

(責(zé)任編輯 聶愛蘭)