浅谈NQ绳索取芯钻具的日常维护与使用

2012-02-18彭得利

装备制造技术 2012年4期

彭得利

（华北勘查局核工业247大队，天津 301800）

绳索取芯钻探，是一种不提钻而由钻杆内捞取岩心的先进钻进方法，其具有结构简单、钻进效率高岩矿芯品质好、钻头寿命长及劳动强度低等特点。在实际工作中，绳索钻具的使用环境是比较恶劣的。目前国产的绳索取芯钻具的结构比较复杂，易损件较多，在恶劣的使用环境中，易损件将变得更加容易损坏。而Q系列绳索取芯钻具，与国产钻具比较，具有结构简单、易损件较少、取芯率高等优点，正确使用和维护Q系列绳索取芯钻具，对于降低成本和提高工作效率，有着显著的作用。

1 应用范围和结构

1.1 应用范围

（1）地质条件。NQ绳索取心钻具可用于钻进各种地层，在6～9级中硬岩层中效果最好。在目前的技术条件下，一般不宜钻进10～12级岩石，尤其是岩石组织致密、颗粒细小无研磨性的极坚硬岩石，如石英闪长岩、石英砂砾岩、石英磁铁矿等，或研磨性很强的硬、脆、碎岩石。因为，钻进上述岩石时，钻头极易磨损，钻进效率极低，不能充分发挥NQ绳索取心钻进的优越性。

（2）钻孔深度。NQ绳索取心钻具在浅孔（100～300 m）和深孔中均可采用。通常，钻孔越深，其经济技术效果越好。然而，NQ绳索取心钻进的最大深度，受钻杆强度的制约，应进行校核。

（3）钻头寿命。采用NQ绳索取心钻进，如果钻头寿命短，钻进过程中经常提钻更换钻头，那么便失去了采用绳索取心钻进的意义。

1.2 钻具结构

NQ钻具的结构，分为内管总成、外管总成共2个部分。内管总成分为弹卡总成、内管、卡簧座、卡簧、卡簧挡圈共5个部分，外管总成分为扶正器、弹卡室、外管、扶正环、座环、扩孔器、钻头共5个部分。

2 NQ绳索取芯钻具的使用

2.1 有关技术数据

（1）钻压。NQ绳索取心钻头的底唇面积，比普通金刚石钻头的底唇面积大（约大1/4），所需钻压相应增大25%。

（2）转速。可以按普通金刚石钻头钻进的圆周速度（表镶钻头0.5～2 m/s；孕镶钻头1.5 m/s）计算转速，但需考虑钻孔深度。

（3）泵量。由于NQ绳索取心钻具环状间隙小，钻头底唇面积大，所以按钻头底唇单位面积上冲洗液消耗量计算泵量，比普通金刚石钻进的泵量略大。

2.2 冲洗液的选择

由于NQ绳索取心钻具与孔壁之间的环隙较小，且内管需通过钻杆柱中心下投等原因，因此在地层条件许可的情况下，应尽量采用清水加润滑剂作为冲洗液。如：聚丙烯酰胺冲洗液、水玻璃冲洗液等无固相冲洗液。这不仅有利于内岩心管在钻杆内的升降，也可使钻杆的旋转阻力减低。

2.3 泥浆钻进

当所钻地层不能采用清水做冲洗液时，NQ绳索取心钻进仍需采用泥浆做冲洗液。根据NQ绳索取心钻进的特点，钻进时所采用的泥浆应具有粘度低、相对密度小、沉砂快、流动性好及有防坍性能等特性。一般必须采用低固相细分散泥浆。这种泥浆基本性能指标如表1所列。

表1 泥浆基本性能指标表

2.4 钻进的基本工艺过程

地表组配钻具→检查卡簧、卡簧座和钻头内径的配合→下钻（内管总成可以不随钻具下入）→送水冲孔→投入内管总成→钻进→卡断岩心→下入打捞器打捞内管总成→提出内管总成、取岩心→检查内管总成→从钻杆内孔中投入（或下入）内管总成→继续钻进→……

2.5 使用过程中的注意事项

（1）当岩心充满岩心管或岩心堵塞时，应立即打捞内管总成。

（2）钻头内斜角和卡簧座下端之间的间隙，应为1.6 mm，误差范围应在0.8 mm以内。如果间隙不符合以上标准，需将内管总成取出，并调整主轴，直至达到标准。每次更换钻头、扩孔器、内管或是卡簧座时，必须确保达到所有安装标准，以保证使用。

（3）根据以往的经验，钻具投入使用的最初几次过程，对钻具的损坏程度最大。因此，在最初的几次使用过程中，需要特别注意。新钻具的表面，最容易被磨伤。为了防止磨伤，应使用高品质的润滑油，同时螺纹的公扣和母扣及侧部，都应覆上充足的润滑油。实地钻探的经验显示，效果比较好的润滑油，其总质量应该有最少40%的精细金属锌粉。每一次使用钻具时，螺纹母扣及侧部都应重新涂抹润滑油。尽量避免对已经咬合的螺纹施压。在施压过程中，新螺纹的顶部有时会相互挤压，而稍稍松开一些，会令螺纹有足够空间。

（4）将钢丝绳距打捞器约800 mm处的200 mm的区域内上漆。上漆的区域，可显示出打捞器即将出孔的时机。在打捞器接近内管总成的过程中，注意放慢下放的速度，直至打捞器与捞矛头扣住。待打捞器与捞矛头扣紧之后，在钢丝绳上标注记号。此标记可帮助之后更好地再次连接打捞器与捞矛头。取芯开始前，将钢丝绳缓慢地升起，钢丝绳绷紧后，用手拉动，此时连接上内管总成的打捞器总质量应要大于未连接内管总成总质量。

（5）若打捞成功，则用绳索将内管提出，否则应提钻处理。

（6）内管提出后，应缓慢放下摆平，避免破坏内管螺纹。

（7）在干孔中，不能直接把内管投入钻杆中，应采用打捞器送入。

3 日常维护

每次取芯完成后需及时检查并简单维护钻具总成，以消除在下一次取芯时造成不能顺利取芯的隐患。

3.1 内管总成的维护

（1）卡簧、卡簧座。每次取芯完成后，需取下卡簧座并清洗卡簧和卡簧座。在卡簧内放入一小段岩芯并将其拉动，以检查卡簧是否卡紧；如果岩芯脱卡，则需更换卡簧；重新装入卡簧时，需在卡簧座上涂抹润滑油以防磨损，将挡圈卡入卡槽，检查确保挡圈的正确位置。

（2）内管。首先用布料擦拭内管上的沉孔，确保其清洁。然后检查内管内外壁的凹陷、缺口或者磨损的情况。因为严重的凹陷，会引起岩芯的堵塞，所以一般情况严重时，需要更换内管。但如果凹陷处非常接近末端，则不需更换，使用时仅需将内管翻转，将较光滑没有严重凹陷的一头，安装到卡簧座上即可。

（3）弹卡总成。将主轴上的内管帽拆除，清洗之后抹上润滑油；将压缩弹簧和主轴上的轴承清洗干净；检查滚珠轴承是否有破损或沟槽，是否有空转，按情况需要更换轴承；检查主轴的磨损和挺直度，尽管轻微的磨损并不妨碍运作，但如果出现磨伤或者开槽现象时，就需更换主轴，同时将锁定螺母拧到主轴上，注意拧紧不要让轴承空转；检查弹片的灵活度，在弹卡钳和回收管上抹上润滑油，如果弹卡钳上出现过多的磨损，则需要更换；检查各部位轴承，同时在止推轴承中注入润滑油，直至油液流出；检查捞矛头，是否有损坏，如有损坏，需敲下弹性销以拆除更换。