大直径加重管组合绳索取心钻具研究与应用

朱恒银，王 强，田 波，王久全

(1.安徽省地质矿产勘查局313地质队，安徽六安 237010； 2.唐山市金石超硬材料有限公司，河北唐山 063004)

大直径加重管组合绳索取心钻具研究与应用

朱恒银1，王 强1，田 波2，王久全2

(1.安徽省地质矿产勘查局313地质队，安徽六安 237010； 2.唐山市金石超硬材料有限公司，河北唐山 063004)

新型能源勘探与常规矿产资源勘探的要求有所不同，其主要特征是孔深、直径大、地层复杂、工程精度要求高，而小口径绳索取心钻进工艺技术已难以满足新型能源勘探的要求。为了解决这一问题，本次研究在小口径绳索取心钻具的基础上加以改进，研发了一种大直径加重管组合绳索取心钻具，并在浙江临安页岩气勘探区块钻探中应用，解决了大直径深孔取心效率问题，取得了良好的效果。该钻具具有孔底加压、工作稳定、保直防斜、冲洗液上返阻力小，一次性成孔等特点，对深孔大直径绳索取心钻探技术的探索研究具有一定的指导和启迪作用 。本文重点介绍了该钻具设计思路和方案，钻具结构作用原理和主要技术参数及应用情况。

大直径 加重管 绳索取心钻具 研究与应用

Zhu Heng-yin, Wang Qiang, Tian Bo, Wang Jiu-quan. Research and application of a combined large-diameter wireline drilling tool with a heavier pipe[J]. Geology and Exploration, 2016, 52(6):1159-1166.

0 引言

我国从20世纪70年代初开始研究金刚石绳索取心钻进技术，至今已有40多年的历史，小口径(Φ56mm～Φ96mm)金刚石绳索取心钻进技术已形成了拥有国家标准的规范化和系列化，并在地质岩心钻探中广泛推广应用，取得了瞩目的社会和经济效益(刘广志，1991；王达等，2008；张佳文等，2013；张伟，2013)。近年来，随着矿产资源勘探的战略调整，地下新型清洁能源(天然气，煤层气、页岩气、干热岩、天然水合物)的勘探、开发和利用受到了国家的高度重视(蒋国盛等，2013；董大忠等，2011)。能源是现代社会发展的命脉，寻找新型能源也是国家长期的战略方针(汪民，2012)。新型能源勘探与常规矿产资源勘探要求有所不同，其主要特征是孔深、直径大、地层复杂、工程精度要求高(肖钢等，2012)，而小口径绳索取心钻进工艺技术已难以满足新型能源勘探的要求，钻探技术又面临着新的挑战。所以，大直径绳索取心钻进技术的探索研究是当务之急，为了解决这一问题，近年来，我们研发了一种大直径加重管组合绳索取心钻具(朱恒银等，2016)，在页岩气勘探钻探中应用，并取得了显著的经济技术效果。

1 钻具设计依据及思路

大直径绳索取心钻具的设计主要是以新型能源勘探特殊技术要求为依据，在小口径绳索取心钻具的基础上加以改进而提出的设计方案。

1.1 新型能源勘探对钻探技术要求

寻找地下能源资源，基本上分为三个阶段(固体矿产地质勘查规范总则，2002)：第一阶段是地质调查，第二阶段是勘探评价，第三阶段是商业开采。地质勘探阶段必须钻探先行，这个阶段一般情况下钻探需要全孔取心，并同时进行录井、测井和现场岩心解析等工作，对钻探工程要求(常子恒，2001；页岩气钻井技术规程，2014)主要有以下几点：

(1)要满足现场解析和实验测试要求，所采取的岩心直径应≥60mm，目的层岩心采取率≥90%；

(2)要满足测井要求，钻探口径≮150mm；

(3)要满足含气层岩心现场解析要求，2000m孔深岩心采集至地表时间≤40min；

(4)钻孔孔斜率≤ 0.5°/100m；

(5)钻孔最大弯曲度≤2°/30m；

(6)孔口要设置防喷装置；

(7)钻孔施工过程中，控制对含气层的污染和破坏。

1.2 钻具设计方案选择

众所周知，常规的地质岩心钻探采用的小口径绳索取心钻进方法，其钻具一般设计为薄壁形式，钻杆钻具壁厚为5～7mm，钻杆外径与钻头外径相差5～7mm，其特点是整个钻杆钻具组合是同径到底，由于钻杆内需要打捞内管岩心，钻杆内径较大，钻孔环状间隙小，钻进岩石时，主要靠地表钻机对钻杆施加及调节压力，传递至孔底钻头剋取岩石，钻进时，以高转速、低钻压、小泵量为主要特征(王达，2009；孙建华，2008；姜光刃等，2009)。其缺点是：其一，在钻探过程中，浅孔时钻头处压力靠地表钻机给整个钻杆柱施加压力，由钻机对钻杆加压，必然引起钻杆柱弯曲，钻杆柱回转中与钻孔壁摩擦阻力增大，钻杆磨损加剧，钻杆容易折断；其二，在钻探过程中，深孔钻探(超1000m以深)时，钻杆柱重量超过钻头所需压力，也是靠钻机地表进行调节，由于钻杆与孔壁的摩擦，难以判断孔底钻头的真实压力，另外钻杆在加压段也会产生弯曲和磨损；其三，在钻探过程中，由于地表钻机加压，钻杆柱回转中稳定性较差，对钻孔孔斜有一定的影响，另外钻具组合是一径式，孔壁间隙相应较小，深孔钻探冲洗液上返阻力较大，影响孔壁稳定性和钻进效果。因此，上述小口径绳索取心钻具组合结构在较大口径钻探中存在诸多不足。

新型能源勘探，除干热岩钻探外，其余能源勘探大都在第四系、第三纪及海相地层中钻探，钻孔孔深设计一般较深，地层条件较为复杂。钻进时，主要以较高粘度的泥浆作为冲洗液，以大排量、大钻压、低转速为主要特征(朱恒银等，2014；陈师逊等，2014)。所以在大直径绳索取心钻具的结构设计选择上是以已成熟的小口径绳索取心结构为基础，扬长避短，并结合新型能源勘探大直径钻探的特点，力求适用性强，性价比高的总体思路。设计方案主要考虑到以下几个方面的因素：

(1)钻具系统计设要有较大的钻孔环状间隙，以减少冲洗液上返阻力及环空压力，减小对地层的破坏；

(2)钻进过程中钻具的稳定性要好，具有较强的防斜效果；

(3)实现孔底加压，改变孔上加压钻杆柱受力状态；

(4)钻杆柱体要轻便，强度高，柔性好，减少钻机回转负荷，减少钻杆折断事故；

(5)取心钻具内外管间隙过水断面要大，且钻孔口径、岩心直径满足地质要求；

(6)金刚石钻头底唇要排粉通畅，剋取岩石的接触面积要小，具有良好内外保径性能。

2 钻具设计及主要技术参数

2.1 钻具结构设计

大直径绳索取心钻具结构设计，钻进口径为Φ152mm ，以Φ122mm口径绳索取心钻具结构为基础，采用加重管组合钻具方式，具体钻具设计如下。

2.1.1 钻具结构

大直径加重管组合绳索取心钻具结构主要由外管总成、内管总成、加重管组合系统等组成，钻具结构如图1所示(图(a)、(b)实质是一整体，图(b)的右端与图(a)左端是相连的)。外管总成由：外管(3)连接于外管上下两端的上扩孔器(4)、下扩孔器(2)，上扩孔器(4)上端连接外管短接(5)，下扩孔器(2)下端连接钻头(1)等部件构成。外管总成主要是起传递钻进轴向压力，回转钻进和修整孔壁作用，内管总成放置管中。

内管总成由：内管(8)、连接于内管下端的卡簧座(6)、连接于上端的内管单动岩心打捞装置(9)构成，与常规绳索取心内管总成基本相同，内管总成主要是容纳岩心及打捞岩心之作用。

加重管组合系统由加重管(10)、扶正器(11)、加重管(12)(注：加重管可根据孔底钻头压力需要连接若干根，每根长约9m，扶正器连接在加重管之间)、扶正器(13)、过渡加重管(14)(注：长度设计为6～9m，外径要小于加重管，大于绳索取心钻杆，外径级差为10～15mm)，过渡加重管扶正器(15)、绳索取心钻杆(16)等部件组成。加重管与扶正器呈交替设置，在外管短节上端依次连接加重管及扶正器，加重管上扶正器连接过渡加重管(14)，过渡加重管上端连接过渡加重管扶正器(15)，绳索取心钻杆(16)连接于过渡加重管扶正器(15)上。若干根加重管、扶正器接至外管总成上部，起到通过自重孔底加压作用。主要是通过加重管组合系统自重对孔底钻头施加钻进压力，各扶正器起到钻具回转过程中减振稳定作用，过渡加重管起到粗径钻具和细径钻杆连接处的应力分解，以增加强度及稳定性作用。

图1 大直径加重管组合绳索取心钻具结构Fig.1 Structure of combined large-diameter wire line drilling tool with a heavy pipe1-钻头；2-下扩孔器；3-外管；4-上扩孔器；5-外管短节；6-卡簧座；7-卡簧；8-内管；9-内管单动岩心打捞装置；10-加重管；11-第一扶正器；12-加重管；13-扶正器；14-过渡加重管；15-过渡加重管扶正器；16-绳索取心钻杆1-bit;2-lower reamer;3-outer tube;4-upper reamer;5-outer barrel nipple;6-circlip seat;7-circlip;8-inner barrel;9-core fisher;10-extra heavy weight pipe;11-first centralizer;12- heavy weight pipe;13-centralizer;14-bridging heavy weight pipe;15-central-izer;16-wire line core drill pipe

2.1.2 钻头结构

大直径加重管组合绳索取心钻具，所用金刚石钻头有其特殊性，钻头底唇很厚，一般大于35mm以上，比常规钻头唇厚增加约1.3倍左右。所以要设计特种类形的唇部形式，才能满足钻进要求。金刚石钻头结构设计主要应做到以下几点(朱恒银等，2014)：

(1)钻头底唇部接触岩石的面积尽量减少，原则上与为同口径普通单动双管钻具薄壁取心钻头底唇接触岩石面积相近；

(2钻头底唇中心部位通水、排粉冷却应良好，避免中心部位金刚石微烧，出现拉槽现象，要加深加大钻头水口、水槽，以增加过水断面；

(3)钻头内外径保径要加强；

(4)钻头的其他参数选择要适应地层条件。

大直径加重管组合绳索取心钻具用金刚石钻头典型结构如图2、图3所示。

图2 交替式底喷金刚石钻头Fig.2 Alternative bottom discharge bit

图3 螺旋阶梯式底喷金刚石钻头Fig.3 Stepped diamond bit with spiral notching and bottom jetting holes

2.2 组合钻具作用原理

大直径加重管组合绳索取心钻具作用原理：将常规的绳索取心钻具外管5～7mm的壁厚，设计为在内径不变情况下，只是增加外管外直径使壁厚增至18～20mm的加重管，置于外管总成上部若干根(其长度视钻进岩石所需压力而定)，再连接常规薄壁绳索取心钻杆，从而实现钻进过程中，以加重管自重作为孔底加载(加压)方式的一种特殊绳索取心组合钻具。钻进时，不需地表钻机对钻杆施加压力传递至钻头，剋取岩石。加重管上部连接的薄壁绳索取心钻杆只承受悬吊力，处于拉伸状态，以减少钻杆的弯曲和折断。底部钻具和加重管之间设置与钻头同径的扶正器来保证钻具回转时的稳定性。同时，本组合钻具具有良好钻孔防斜及增大钻杆与孔壁环状间隙，减小冲洗液上返阻力之效果。作用原理见图4所示。

图4 大直径加重管组合绳索取心钻具作用原理Fig.4 Function principle of combined large diameter wire line drilling tool with a heavy pipe1-钻头；2-下扩孔器；3-外管；4-上扩孔器；5-内管单动岩心打捞装置；6-加重管；7-第一扶正器；8-加重管；9-扶正器；10-过渡加重管；11-过渡加重管扶正器；12-绳索取心钻杆；P-向上悬吊力；Q-加重管自重力；W-钻孔壁1-bit;2-lower reamer;3-outer barrel;4-upper- reamer;5-core fisher;6-extra heavy weight pipe;7-first centralizer;8-heavy weight pipe;9-centralizer;10-bridging heavy weight pipe;11-centralizer;12-wire line core drill pipe；P-hanging force; Q-heavy weight self-esteem; W-borehole wall

2.3 钻进工艺及钻具设计技术参数

2.3.1 钻进工艺设定技术参数

钻进工艺技术参数设定，主要是以岩心钻探规程等有关规范为依据(地质岩心钻探规程，2010；王达等，2014)，推算以下参数：

(1)钻孔深度：3500m以内；

(2)钻孔口径≥Φ152mm；

(3)钻进机械转速：180～200r/min(线速度：1.43m/s～1.59m/s)；

(4)孔底钻压20～30kN：

(5)冲洗液排量：300～525L/min；

2.3.2 钻具设计技术参数

组合钻具连接方式是：Φ152mm钻头+绳索取心双管钻具总成+Φ140mm加重管+Φ127mm过渡钻杆+扶正器+Φ114mm绳索取心钻杆。钻具设计主要技术参数为：

(1)Φ114mm绳索取心钻杆主要技术参数(钻探应用无缝钢管，2008；张丽君等，2012；梁健等，2011)如表1所示。

(2)Φ127mm过渡钻杆：选择G105钢，壁厚12.5mm，定尺每根长度6m，1根；

(3)Φ140mm加重管：选择ZT850(42CrMo)钢，壁厚19mm(内径Φ102mm)，定尺每根长度9m，重量56.7kg/m，13根，总长117m，总重量6.63t；

(4)加重管扶正器：外径Φ150mm，长度300mm，设计为螺旋水槽，合金或聚晶保径，每根加重管之间连接一个；

(5)扩孔器：外径Φ152.5mm，采用聚晶保径；

(6)钻头：金刚石或复合片作磨料，公称外径Φ152mm，内径Φ80.5mm，内外保径采用粉末金刚石或聚晶；

表1 Φ114mm绳索取心钻杆主要技术参数

(7)钻具螺纹：加重管过渡钻杆连接螺纹，采用API石油钻铤规格(石油钻杆接头螺纹，1999)；Φ114mm绳索取心钻杆选择梯形负倒角螺纹(孙建华等，2011)，螺纹连接抗拉强度1150kN，抗扭强度 27.5kN·m。采用接头连接方式，接头为42CrMo钢，调质处理；

(8)内管总成：与SP(Φ122mm口径系列)绳索取心内管总成结构基本一致。内管外径：Φ91mm，内径：Φ84.4mm，回次取心长度：3m、6m。

3 钻探工程应用效果

3.1 应用情况概述

大直径加重管组合绳索取心钻具研制，是安徽省重点科技攻关项目《页岩气勘探钻探关键技术方法研究》的内容之一，由安徽省地质矿产勘查局313地质队主持承担。该组合钻具于2014年9月开始在页岩气勘查参数孔浅孔中试验，后于2015年投入浙江临安页岩气深孔勘查参数井LC01孔中进行施工应用。

LC01参数孔设计孔深为2520m，终孔口径不小于Φ150mm，全孔取心，岩心直径≥80mm，并进行录井、测井、现场岩心解析等工作。所钻地层主要为钙质泥岩、碳硅质页岩、花岗岩等。钻孔结构及地层柱状图如图5所示。该孔于2015年4月9日正式开钻，至2016年2月1日完钻，历时298天，实际终孔孔深2328.18m(因达到地质目的提前终孔)，终孔口径Φ152mm，岩心平均采取率为98.55%，终孔顶角7.4°，各项质量及技术指标完全满足地质设计要求，评定为优质钻孔。

(a)钻孔结构 (b)地层柱状图图5 LC01孔钻孔结构及地层柱状图Fig.5 LC01 borehole structure and stratum histograma-钻孔结构；b-地层柱状图a-hole structure ；b-stratum histogram

钻孔最高台月效率517.24m/台月，平均台月效率257.54m/台月，孔深与台月效率关系如图6所示。

图6 台月效率与孔深关系曲线Fig.6 Relationship between hole depth and drilling efficiency

该孔纯钻进时间率54.24%，孔内事故率5.1%，提下钻时间率12.59%，设备维护率4.22%，内管投放与取心20.13%，其他辅助时间率3.72%，钻孔施工作业时间分析如图7所示。

图7 LC01孔施工作业时间分析图Fig.7 Time analysis of LC01 borehole construction

3.2 主要应用成果

大直径加重管组合绳索取心钻具在LC01参数孔中的应用，取得了以下方面的成果：

(1)钻杆与钻孔环状间隙大，大幅度减小了大直径深孔钻进冲洗液上返阻力和对地层的压力。在2328m孔深中钻进，选用525L/min泵量，实际泵压只有3.0MPa，如采用Φ122mm口径绳索取心常规满眼钻具，同为Φ114mm钻杆在2000m孔深中钻进，选用120L/min的泵量，实际泵压就达6.5～7.0MPa；

(2)实现了加重管孔底加压，钻具孔内受力改善，减少了断钻杆事故；

(3)实现了孔底加压，钻具稳定性好，降低钻孔的孔斜率。如在同一区块与LC02孔施工相比，钻孔的孔斜率由1.1°/100m降低至0.32°/100m；

(4)解决了深孔大直径厚壁金刚石钻头，在低转速条件下钻头效率与寿命及钻头唇部中心部位冷却等技术难题。在转盘钻机低转速(100～160r/min)情况下，钻进页岩和花岗岩地层，钻头最高时效达1.86m/h，单钻头最高进尺283.56m；

(5)避免了因测井需要而二次扩孔的重复工作；

(6)创国内Φ152mm直径加重管组合绳索取心钻进2328.18m最深纪录。

4 结语

大直径加重管组合绳索取心钻具的研究及应用，基本解决了大直径深孔取心效率问题。具有钻具孔底加压工作稳定，改善钻具孔内受力状态，减少钻杆折断事故，保直防斜，冲洗液上返阻力小等特点，满足了深孔低转速条件下厚壁金刚石钻进、取心、测井等技术要求，对我国新型能源勘探以及科学钻探深孔大直径系列绳索取心技术的探索与研究具有重要启迪和指导作用。

Liu Guang-zhi.1991.Diamond drilling handbook[M].Beijing: Geological Publishing House:1-6(in Chinese)

Wang Da, Sun Jian-hua.2008. Current situation and prospect of technical standard of drilling engineering[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling),35(1)：4-8(in Chinese with English abstract)

Zhang Jia-wen, Zhang Linxia.2013.Status of deep mineral exploration and advances in drilling technology in China[C]. Special for the seventeenth national exploration engineering (Drilling and Tunneling) academic conferences，Nan Chang. Beijing: Geological Publishing House:7-11(in Chinese)

Zhang Wei.2013.Problems with deep core drilling and vision for development[C]. Special for the seventeenth national exploration engineering (Drilling and Tunneling) academic conferences, Nan Chang. Beijing: Geological Publishing House:1-6(in Chinese)

Jiang Guo-sheng, Wang Rong-jing. 2013.Review of key technology for shale gas exploration and development[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling And Tunneling),40(1)：3-8(in Chinese with English abstract)

Dong Da-zhong, Zou Cai-neng, Li Jian-zhong, Wang She-jiao, Li Xin-jing, Wang Yu-man, Li Deng-hua, Huang Jin-liang.2011. Resource potential, exploration and development prospect of shale gas in the whole world [J]. Geological Bulletin of China,30(3)：324-336(in Chinese with English abstract)

Wang Min.2012. Shale gas reader[M]. Beijing: Science Press:10-15(in Chinese)

Xiao Gang, Tang Ying.2012. Shale gas and its exploration and development [M]. Beijing:Higer Education Press：6-10(in Chinese)

Zhu Heng-yin, Wang Qiang，Wang Jiu-quan, Tian Bo. Heavy weight compound wire-line coring drilling tool [P]. Chinese patent，C，201520824660.1，2016.2.24:1-7(in Chinese)

GB/T13908-2002.2002.General requirements for solid mineral exploration[S].Beijing: Standards Press of China:1-5(in Chinese)

Chang Zi-heng. 2001.Technology of petroleum exploration and development[M].Beijing: Petroleum Industry Press:90-98(in Chinese)

DB43/T971-2014.2014. Shale gas drilling technology regulations[S]. Beijing: Standards Press of China:8-15(in Chinese)

Wang Da.2009. Key techniques of deep hole drilling[J]. Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling) ,36(S1):1-4(in Chinese with English abstract)

Sun Jian-hua.2008.Deep hole wire line core drilling technology in complicated stratum. [J]. Equipment for Geotechnical Engineering，(4)：19-21(in Chinese)Jiang Guang-ren, Li Zhong，Wang Xian-bin.2009. Analysis on the cause of drilling pipe fracture in wire-line coring construction and the countermeasures[J].Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling And Tunneling),36(3)：15-17(in Chinese with English abstract)Zhu Heng-yin，Wang Qiang, Yang Kai-hua, Wang Chuan-ying, Wu Xiang.2014.Deep core drilling technology and management[M]. Beijing: Geological Publishing House:260-268(in Chinese)

Chen Shi-xun，Yang Fang.2014.Research and application of composite drill pipes in deep drilling[J]. Geology and Exploration,50(4):772-776(in Chinese with English abstract)

Zhu Heng-yin, Wang Qiang，Yang Zhan, Yang Kai-hua. 2014.Development and application of deep hole drilling bit [M].Wu han: China University of China Press:102-109(in Chinese)

DZ/T0227-2010. 2010. Geological core drilling regulations[S]. Beijing: Standards Press of China:10-15(in Chinese)

Wang Da, He Yuan-xin. 2014.Geological drilling handbook[M].Changsha: Central South University Press:360-365(in Chinese)

GB/T9808-2008.2008.Seamless steel tubes for drilling[S]. Beijing: Standards Press of China:5-9(in Chinese)

Zhang Li-jun, Peng Li, Lü Hong-jun. 2012.Quality control measures of wire-line coring drill pipe for deep hole[J].Exploration Engineering(Rock & Soil Drilling and Tunneling),39(11):33-36(in Chinese with English abstract)

Liang Jian, Peng Li, Sun Jian-hua, Wang Tie, Zhang Yong-qin, Wang Han-bao, Liu Xiu-mei. 2011.Development of the aluminum alloy drill rod and laboratory tests[J].Geology and Exploration,47(2):304-308(in Chinese with English abstract)

GB/T 9253.1-1999.1999.Threads on rotary shouldered connections for petroleum industry(NEQ API Spec 7)[S]. Beijing: Standards Press of China:6-10(in Chinese)

Sun Jian-hua, Zhang Yong-qin, Liang Jian, Liu Xiu-mei, Wang Han-bao.2011.Current situation and design ideas of deep hole wire-line core drilling technology. [J]. Equipment for Geotechnical Engineering，11(6)：11-14(in Chinese)

[附中文参考文献]

刘广志.1991.金刚石钻探手册[M].北京：地质出版社：1-6

王 达，孙建华. 2008.我国钻探工程技术标准现状与展望[J]探矿工程(岩土钻掘工程), 35(1):4-8

张佳文，张林霞.2013.我国深部矿产勘查设计与钻探技术进步[C]//第十七届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术交流年会论文集,南昌.北京：地质出版社:7-11

张 伟.2013.深孔岩心钻探技术问题探讨和发展展望[C]//第十七届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术交流年会论文集,南昌.北京：地质出版社:1-6

蒋国盛，王荣璟.2013.页岩气勘探开发关键技术综述[J].探矿工程(岩土钻掘工程),40(1)：3-8

董大忠,邹才能,李建忠,王社教,李新景,王玉满,李登华,黄金亮.2011.页岩气资源潜力与勘探开发前景[J].地质通报,30(3)：324-336

汪 民.2012.页岩气知识读本[M].北京：科学出版社：10-15

肖 钢，唐颖等.2012.页岩气及勘探开发[M].北京：高等教育出版社：6-10

朱恒银，王 强，王久全，田 波.绳索取心加重管孔底加压组合钻具[P].中国，C，201520824660.1，2016.2.24:1-7

GB/T13908-2002.2002.固体矿产地质勘查规范总则[S].北京：中国标准出版社:1-5常子恒.2001.石油勘探开发技术[M].北京：石油工业出版社：90-98

DB43/T971-2014.2014.页岩气钻井技术规程 [S]. 北京：中国标准出版社:8-15

王 达.2009.深孔岩心钻探的技术关键 [J] .探矿工程(岩土钻掘工程) ,36(S1):1-4

孙建华.2008.大深度复杂地层绳索取心钻探技术[J].地质装备，(4)：19-21

姜光忍，李 忠,王献斌.2009.绳索取心钻探施工中钻杆折断原因分析及应对措施[J].探矿工程(岩土钻掘工程),36(3)：15-17

朱恒银，王 强,杨凯华，王川婴，吴 翔.2014.深部岩心钻探技术与管理[M].北京：地质出版社：260-268

陈师逊，杨 芳.2014.深部钻探复合钻杆的研究与应用[J].地质与勘探,50(4):772-776

朱恒银，王 强，杨 展，杨凯华.2014.深部地质钻探金刚石钻头研制及应用[M].武汉：中国地质大学出版社：102-109

DZ/T0227-2010.2010.地质岩心钻探规程 [S]北京：中国标准出版社:10-15

王 达,何远信.2014.地质钻探手册[M].长沙：中南大学出版社：360-365

GB/T9808-2008.2008.钻探应用无缝钢管[S].北京：中国标准出版社:5-9

张丽君,彭 莉,吕红军.2012.深孔绳索取心钻杆质量控制措施[J].探矿工程(岩土钻掘工程),39(11):33-36

梁 健,彭 莉，孙建华，王 铁，张永勤，王汉宝，刘秀美.2011.地质钻探铝合金钻杆材料研制及室内试验研究[J].地质与勘探,47(2):304-308

GB/T 9253.1-1999 .1999.石油钻杆接头螺纹(NEQ API Spec 7(第39版)) [S].北京：中国标准出版社:6-10

孙建华,张永勤,梁 健,刘秀美,王汉宝.2011.深孔绳索取心钻探技术现状及研发工作思路[J]地质装备，11(6)：11-14

Research and Application of a Combined Large-Diameter Wireline Drilling Tool with a Heavy Pipe

ZHU Heng-yin1, WANG Qiang1, TIAN Bo2, WANG Jiu-quan2

(1.313GeologicalTeam,BureauofGeologyandMineralExplorationofAnhuiProvince,Lu'an,Anhui237010; 2.TangshanJinshiSuperhardMaterialCo.,Ltd，Tangshan,Hebei063004)

Compared with the conventional mineral resource exploration, new energy resource exploration owns different characteristics such as deeper boreholes, large diameters, complex formations, and high engineering precision required. The existing small-diameter wire line coring drilling technology cannot meet these requirements. In order to solve this problem, we have developed a combined large-diameter wire line drilling tool with a heavy pipe to improve the small diameter wire line drilling tool. This new drilling tool has been applied to shale gas exploration in Lin'an City, Zhejiang province, which solved the efficiency problem of large-diameter deep hole coring, and achieved good results. This drilling tool has a series of advantages, such as pressurized at the bottom of the hole and working steadily, ensuring drilling perpendicularity, smaller drilling fluid return resistance, and completing the borehole one time. This new drilling tool can shed light on further development of large-diameter wire-line coring drilling technology. This paper presents the design idea and scheme, the structural principle and main technical parameters of the drilling tool and its application situation.

large-diameter, heavy weight pipe, wire-line coring drilling tool, research and application

2016-06-16；[修改日期]2016-08-16；[责任编辑]郝情情。

安徽省重点科技攻关项目《页岩气勘探钻探关键技术方法研究》(编号：1604a0802119)资助。

朱恒银(1955年-)，男，探矿工程专业，教授级高级工程师，主要从事深部钻探及特种钻探施工技术研究与应用。E-mail:zhyhome_313@163.com。

TE244

A

0495-5331(2016)06-1159-08