Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆的应用

董劲松，陈志刚，彭万利，熊　伟，许京明

（1.河北省地矿局地质调查院，河北石家庄050081；2.河北省地矿局第三地质大队，河北 张家口075000）

Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆的应用

董劲松1，陈志刚2，彭万利2，熊伟2，许京明2

（1.河北省地矿局地质调查院，河北石家庄050081；2.河北省地矿局第三地质大队，河北 张家口075000）

河北省地矿局第三地质大队自2012年开始使用Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆施工矿产勘查钻孔，取得了较好的业绩。介绍了钻杆的主要参数、配套使用的设备和工具、钻进工艺及取得的成果。

绳索取芯钻杆；钻进工艺；钻探工作量；钻探技术指标

1　概述

河北省地矿局第三地质大队在2012年以前的几年内进行绳索取芯钻探施工主要使用Ø71mm×5mm绳索取芯钻杆，在漏失地层内钻进时，由于地层水位较低或无地下水位，钻具回转阻力较大，经常发生钻杆折断事故，而一些无经验的操作者却不知钻杆已被折断，会下入打捞器打捞内管总成，此时打捞器很容易被卡在孔内，简单事故变为复杂事故，增加了孔内事故的处理难度，严重时还会产生报废工作量。为减少钻杆折断事故的发生，该队在2012年施工前购置了唐山金石超硬材料有限公司生产的Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆，代替Ø71mm×5mm绳索取芯钻杆，作为钻探施工主要使用钻杆。自2012年4月初至2015年10月底，连续4个施工年度一直使用此规格钻杆，取得了较好的使用效果，仅在2015年怀安县朱家洼矿区施工时因钻孔超径而发生了一次钻杆折断事故。至2015年10月底，此批次钻杆因其外壁磨损严重已被定为报废钻杆，今后不再使用。从2016年开始使用新购置的Ø72mm× 6mm绳索取芯钻杆。

2　钻杆的主要参数

钻杆外径：72mm；内径：60mm；接头外径：74mm；内径：60mm；接头丝扣部位长度：50mm；钻杆杆体材质：45MMoB或R780，接头材质：45MMoB；钻杆能承受的最大扭矩：8000N·m，钻杆能承受的最大拉力：450kN。

3　配套使用的设备和工具

机具配套按所施工的钻孔深度及使用的钻机形成了3种方式：其一，XY-4型钻机（连云港黄海机械股份有限公司生产）、AG-13型钻塔（张家口中地探矿工程机械有限公司生产，额定承载力150kN，最大承载力200kN）、BW-250型泥浆泵、100kW柴油发电机组、绳索取芯绞车、5kW杆式排污泵（用于搅拌泥浆）、Ø50mm主动钻杆、JS75型绳索取芯钻具（唐山金石超硬材料有限公司生产）；其二，在上述机具基础上增加Ø53mm×4.5mm绳索取芯钻杆和JS56型绳索取芯钻具（唐山金石超硬材料有限公司生产）；其三，HXY-6B型钻机、SG-23型钻塔、BW-250型泥浆泵、150kW柴油发电机组、绳索取芯绞车、5kW杆式排污泵、Ø59mm外六方主动钻杆、JS75型绳索取芯钻具。

4　钻进工艺

在连续4个施工年度内，有2个机台一直使用Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆，先后在赤城县下窝铺铅锌多金属矿区、赤城县曾家沟铁矿区、康保县田家营矿区、赤城县陈家窑铁矿区、崇礼县草场沟矿区、怀安县朱家洼金矿区、张北县蔡家营铅锌矿区进行钻探施工。

4.1钻孔结构

由终孔孔径和终孔孔深要求、地层条件和使用钻机的钻进能力确定钻孔结构。施工过的钻孔结构有3种形式，钻孔换径层次较多为Ø113mm+Ø93mm+Ø76mm，下入的套管层次分别为Ø108mm+Ø89mm，个别钻孔为Ø133mm+Ø113mm+Ø93mm+Ø76mm，下入的套管为Ø127mm+Ø108mm+Ø89mm；当使用XY-4型钻机钻孔深度超过700m且钻进到适当的层位后，将Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆作为套管下入孔内，换径Ø56mm。

4.2冲洗液

冲洗液有冷却钻头、携带岩粉、润滑钻具、保护孔壁等功能，我们根据地层条件选配不同的冲洗液来保障安全、高效地进行钻进。覆盖层内钻进时使用普通泥浆，漏失时使用粘土球堵漏；不漏失完整的岩层内钻进时使用由清水和皂化油配制的乳化液；漏失岩层内钻进时使用由清水和聚丙烯酰胺配制的无固相冲洗液，多使用锯末堵漏；易坍塌的断层破碎带内钻进时使用由清水、聚丙烯酰胺和腐植酸钾配制的无固相冲洗液。

4.3钻头

所钻进岩石的可钻性多为7～9级，使用的绳索取芯金刚石钻头胎体硬度为HRc25～30、金刚石粒度为35～45目、金刚石浓度为100%～110%，钻头底唇面为两环槽形。

4.4钻进方法

（1）覆盖层内采用单管复合片钻进，钻具组合为主动钻杆+Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆+Ø127mm或Ø108mm岩芯管+Ø133mm或Ø113mm单管复合片钻头。

（2）钻过覆盖层、未见完整基岩前，采用单管金刚石钻进，钻具组合为主动钻杆+Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆+Ø89mm岩芯管+Ø93mm单管金刚石钻头。

（3）见完整基岩后，采用绳索取芯金刚石钻进，钻具组合为主动钻杆+Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆+ JS75型绳索取芯钻具+Ø76mm绳索取芯金刚石钻头。

（4）再换径进行钻进，钻具组合为主动钻杆+ Ø53mm×4.5mm绳索取芯钻杆+JS56型绳索取芯钻具+Ø56mm绳索取芯金刚石钻头。

5　生产管理

建立了大队、工程处、机台三级管理体制，钻探生产一线工人及钻探生产管理人员的收入跟其所完成的钻探工作量和结余挂钩，尽可能实现高效率、低成本的目标。每个机台配备1名机长、1名材料员、3名班长、9名钻工、1名炊事员。三班连续作业，倒班形式为反倒班。

6　完成的工作量

自2012年4月初至2015年10月底，使用Ø72mm× 6mm绳索取芯钻杆完成的钻探工作量见表1。

表1　完成的钻探工作量

7　取得的技术指标

2014年在赤城县下窝铺矿区2个机台共施工8个钻孔，钻孔所遇岩层的岩性主要为二长斑岩和石英二长斑岩，在ZK68-1孔和ZK56-1孔钻进时多次进行堵漏。2015年在张北县蔡家营矿区一个机台施工5个钻孔，钻孔所遇岩层的岩性主要为变粒岩。取得的若干钻探技术指标见表2。

8　结论与建议

（1）Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆与HXY-6B型钻机配套使用，最大钻深已达1204m，证明其可代替Ø71mm×5mm两端镦粗型绳索取芯钻杆而应用于深孔钻进。

（2）Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆的刚度大于Ø71mm×5mm绳索取芯钻杆的刚度，在钻进时使用Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆有利于减轻钻孔的弯曲。

表2　取得的钻探技术指标

（3）Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆内径最小处为60mm，可配用内径为49mm的钻头；Ø71mm×5mm两端镦粗型绳索取芯钻杆内径最小处为60mm，可配用内径为46mm的钻头；

在钻进参数、钻头外径及其他条件相同的情况下使用前者时的钻速要大于后者。

（4）Ø72mm×6mm绳索取芯钻杆的质量大于Ø71mm×5mm两端镦粗型绳索取芯钻杆的，钻进相同深度的钻孔，使用前者时钻机的负荷大于使用后者时的负荷。因此建议将前者的钻杆接头外表面镀铬，以减轻钻杆回转时的阻力，同时增大钻杆接头的使用寿命，减小提钻拧卸钻杆时施加于钻杆上的扭矩，减轻对钻杆的损伤。

P634

B

1004-5716(2016)11-0109-03

2015-12-25

2016-05-31

董劲松（1977-），男（汉族），河北迁西人，工程师，现从事钻探工程管理工作。