浅析潜孔锤与螺杆钻“二合一”钻探技术的应用

2016-06-14王金刚吉林省煤田地质二三勘探公司

科学中国人 2016年14期

关键词：应用

王金刚吉林省煤田地质二〇三勘探公司

王金刚
吉林省煤田地质二〇三勘探公司

摘要：在大口径的地质勘探工作中，钻探工艺的选择要根据所需要勘探地区的地质特点和相关的设备情况进行合理选取，尽管钻探方法众多且都取得了一定的效果，但总体施工效率较低、施工成本较高。相关研究表明，潜孔锤与螺杆钻“二合一”钻探技术的应用在实际钻探工作中取得了良好的应用效果，我们对此进行进一步分析研究。

关键词：潜孔锤；螺杆钻；“二合一”；钻探技术；应用

目前，由于大口径的钻探工作难度较大，专家施工人员设计研究出的用于深部钻探的技术层出不穷，但效果都不是很明显，且钻探效率不高。为了研发出更加适用于深部钻探的勘探技术，有关部门研究设计出了潜孔锤与螺杆钻“二合一”的钻探技术，该技术的成功实验及应用到具体的地质勘探工作中，这两种技术的有效结合能够有效的节约钻探成本，提高钻探工作的工作效率，其经济效益、社会效益显著，此方法值得在今后的钻探工作中进一步推广应用。

1.潜孔锤与螺杆钻钻探技术的相关内容概述

潜孔锤即我们通常所讲的气动潜孔锤，它的工作原理在于利用其自身产生的高压空气产生一定频率的冲击功，并将其传送到锤头上用以破碎岩石。在钻探过程中，钻具能够不断回旋改变冲击位置，进而达到破碎岩石的目的，，其优点在于钻探迅速且成本较低，目前被广泛应用于各种钻探作业之中。

螺杆钻是一种安装有容积马达的钻具，通常由旁通阀、转子和定子、万向轴总成、传动轴总成四个大的部分共同组成。在螺杆钻的工作过程中，通过挤压转子与定子之间的密封腔推动转子发生自转，进而经万向轴转变为轴心运动，从而带动钻头进行钻探，在该过程中螺杆钻产生的转速越高，则钻进速度越快。

现如今，在具体的钻探工程中，尤其是针对大孔径的钻孔工程其钻孔效果都不是非常理想，比如地热井、石油井的钻孔等等。在不同的钻探领域，施工人员和科研工作者都在不断尝试，力求找到一种新型的钻探技术，以求满足经济社会的需要。对此，有关单位进行了空气空气潜孔锤和螺杆锤的组合技术研究，研究表明，这两种工具的有效结合可以大大缩短施工周期，节约施工成本，并且钻孔效果明显优于其他钻探技术，此法值得进一步推广应用，但是，该方法的成功运用也受到当地地质、环境以及水文因素的具体影响，具体情况要做具体分析。

2.空气潜孔锤与螺杆钻“二合一”钻探技术的实例分析与研究

在某钻探施工现场，我们根据地质需要和设备情况使用空气潜孔锤与螺杆钻“二合一”钻探技术进行钻探，这种技术方法的运用，不仅解决了资源短缺，成本较高等问题，还实现了高效率的快速钻进。

在钻孔情况未达282米以前，我们采用空气空气潜孔锤进行打孔并配备相应的碎屑打捞装置，具体方法为：首先采用Airman空压机进行打孔至140m，然后换用英格索兰空压机进行打孔。这两种空压机的换用是因为随着钻孔深度的增加，钻孔难度增加，必须换用功率较大以及排气量大的英格索兰空压机进行进一步钻孔。在空气空气潜孔锤钻孔过程中有一定的钻进参数，参考如下：采用0.8MPa的最低风压以满足钻孔深度的要求；排风量必须大于20立方米每分钟以满足碎岩、排除岩屑的双重目的；轴向压力调节至7-15KN为宜；转速调节至20-35转每分钟，才能钻进中硬的基岩。在钻孔深度达到100m的时候，配合使用岩屑打捞装置以求岩屑更好的上翻，防止其对进一步钻孔造成影响。当钻孔深度达到282m时，随着孔深和气压的增大，空气空气潜孔锤已经不能正常工作，至此，我们换用螺杆钻进行接下来的钻孔工作。

在对某地热井的钻孔过程中，当孔深达到282米之后，我们是用螺杆钻配合PDC复合钻头进行继续打孔。在此过程中，我们采用的钻具组合方式为采用的钻具组合为：Ф216mmPDC钻头（Ф244.5mm牙轮）＋5LZ172螺杆＋Ф159mm钻铤6根＋Ф121 mm钻铤4根＋Ф89mm钻杆＋108×108mm方钻杆。在282米以后的深度钻孔中，我们采用上述钻具组合，每天钻孔深度可达到25m，最快的时候可达到57米之多，最大钻孔速度可以达到每小时8米左右，其总体效率比其他钻孔方式提高了好几倍。