浅谈绳索取芯技术的优势

1、天津华北地质勘查局核工业二四七大队 孙建国 邹悦2、河北省农业机械化研究所有限公司 张亚振

金刚石绳索取芯钻探技术的特点是在钻探施工过程中提取岩芯时不用提升全套钻杆，而是通过绞车和钢丝绳将打捞器下放到孔内，将容纳岩芯的内管连同岩芯一同提至地表，然后再将空的内管投放孔内，继续钻进，如此重复进行。由于金刚石钻头的寿命比常规取芯钻进回次长度高很多倍，因此采用绳索取芯钻探时，只有当钻头磨钝需要更换时，才需提出孔内全套钻杆[1]。

1 劳动强度低

众所周知，现在的人力成本是越来越昂贵，减少人力成本成为各单位节省开支、追求利润最大化的主要途径。地质勘探市场也是如此，每个机台至少要配置机长、班长、记录员，还有4～5名施工人员，有的机台甚至更多，因为出现绳索取芯技术之前，地质钻探一直采用普通双管或单管钻进，由于岩芯管长度限制在2米或3米，所以每钻进2～3米，岩芯装满岩芯管时，就要把与岩芯管连接的所有钻杆全部提出孔底，直到取到岩芯，再把所有的钻杆逐个放回到孔内，这一提钻、一下钻，几百米的孔，甚至一天的工作几乎全是在上下钻杆，真正的钻进时间微乎其微，而且大大消耗人力，增加人力成本。采用绳索取芯则不同，由于绳索取芯的最大优点是取岩芯时不提钻杆，所以钻进一定深度，岩芯装满岩芯管时，只需用绞车带动钢丝绳把打捞器下放到孔底，把钻具连带岩芯提到地表，取出岩芯，再把钻具投放到孔内，继续钻进。因为没有繁重的体力劳动，只需要2～3个人就能完成上述工作，大大节省了人力。

2 钻进效率高

因为绳索取芯钻进技术提取岩芯时不需要把全部钻杆提出孔外，只需要下放打捞器，从而取出装有岩芯的岩芯管，这就大大减少了提钻和下钻的时间，尤其是随着孔深的不断增加，优势就愈加明显，甚至会成倍的增加。例如，2013年我们为江西相山提供的PQ绳索取芯钻具，它的设计孔深是2500～3000米，它的钻塔是20米，已经是加高设计了，这样4.5米的钻杆每次能提4根钻杆作为一个立根；如果是孔深1000米提钻的话要提钻杆250次，取出岩芯后还要把这250个立根再放回孔内，光是这个时间就是4个小时，这还是效率相对较高的班组，而采用绳索取芯技术，从打捞岩芯到继续钻进，时间不超过20分钟，而且只需要普通钻进一半的人力。据统计，利用绳索取芯技术的纯钻进时间比普通双管缩短50%左右，随着钻孔深度的加深，所取得的经济技术效果越明显。

3 孔内事故率低

钻探技术中最关键的因素是钻杆。因为我们钻进是靠钻头的磨削，钻头的磨削需要轴向的压力和扭力，地表钻机压力和扭力的传递都是通过钻杆传递到钻头的，所以钻杆是钻探技术十分关键的因素。由于材料和空间的限制，我们的钻杆大多加工成3米左右，无论多深的钻孔全是由每3米一根的钻杆连接而成，钻杆之间连接是通过螺纹，螺纹是钻杆最薄弱的部分，但是普通双管钻进每次提取岩芯都要把所有钻杆提到地表，钻杆之间就需要反复的拧卸，无形中就加大了螺纹磨损，增加了钻杆损坏的概率，从而增加了孔内事故率。同时，在每次提取钻杆时，钻杆与孔壁之间的摩擦碰撞是不可避免的，这样就很容易出现孔壁坍塌掉块的情况。如果在金刚石钻头与地层匹配合理的情况下使用绳索取芯技术，甚至几百米都不用更换钻头，不用提升钻杆，这样就大大降低了孔内事故的发生。

4 大大降低了施工成本

综上三个方面，其实也是直接或间接降低了施工成本。人力方面：绳索取芯只需普通双管钻进人力的50%，而且劳动强度大大降低。效率方面：绳索取芯技术纯钻进时间的利用率在50%以上，而普通双管钻进的纯钻进利用率只有30%。孔内如果出现事故，辅助的钻进时间更是无法统计，甚至可能报废整个钻孔，损失的经济效益无法估计。绳索取芯技术虽然一次性投资较大，但是由于绳索取芯每米钻探成本低，钻具使用寿命长，所以，总体来看绳索取芯的经济效益还是最好的[2]。

综上所述，绳索取芯技术钻进地质效果好、钻进效率高、事故少、节省人力，使钻进成本大大降低，所以绳索取芯技术在我国地质勘探行业内被广泛推广和利用，为资源开发发挥着重要的作用。

[1]赵志鸿.新型金刚石钻头与钻具设计技术手册[M].北京：中国知识出版社,2009.

[2]李国民,肖剑.绳索取芯钻探技术[M].北京：冶金工业出版社，2014.