中国地质科学院勘探技术研究所

 

T75复杂地层取心钻具

 

复杂地层是岩心钻探中经常遇到的难题,主要表现有:地层破碎、呈水敏性、流沙类、硬碎类不同形式,结果是难以取出呈柱状的岩心无法满足地质要求。中国地质科学院勘探技术研究所针对此类情况,设计的T75复杂地层取心钻具(参见图1)在很大程度上可以解决。

 

1  T75取心钻具

 

该钻具在结构上有如下特点:

悬挂接头和分离接头中间设置一喷嘴,利用高速冲洗液流经喷嘴时产生的负压,使岩心内管中的部分冲洗液冲开球阀上流,经过喷嘴下腔,和高速液流一起进入钻具的内外管环状间隙,形成局部反循环,使岩心内管中的较小固体颗粒呈悬浮或上移状态,减少岩心堵塞;用心管代替喷嘴即可取消局部反循环功能。

地层不同,可换成不同的岩心卡取装置:无胶结粉沙层、粉煤层、破碎岩层采用爪簧,软硬互层采用爪簧和卡簧组合取心,完整地层则采用卡簧取心;爪簧和卡簧各自独立,更适合在不同情况下单独使用和组合使用。

爪簧和卡簧座外形跟底喷钻头内台阶结构吻合并留有间隙,可以在保证内管单动的情况下,最大限度地减少冲洗液对岩心的冲蚀。

内管内可放入第三层内管-PVC内管,该层管可装可不装,加装后提高退心效率,且不易扰乱岩矿心;完整岩矿层可拆掉。

为配合喷反功能的需要,在分离接头内部设计有过滤网,可防止岩粉屑在反循环过程中进入岩心内管的排水孔,影响球阀的正常工作。

技术参数:

钻具长    2.0m(内管长1.5m)

钻具重量  30kg

钻头外径  φ76mm

外岩心管直径  φ73/φ63mm

岩心内管  φ56/51mm

该钻具在“长岭-长春-吉化天然气管道第二松花江穿越”工程的地质勘探中进行了生产应用。此工区位于松花江穿越段(参见图2),穿越断面及其附近地段地层上部为粗砂、卵石及圆砾,下伏地层为安山岩、花岗岩,安山岩及花岗岩岩体破碎、裂隙发育,岩芯大都呈碎块状,岩块坚硬。施工深度45-60米,钻孔口径φ75mm。岩土工程勘察成果决定管道穿越采用何种方式的主要因素。

 

2  水上钻探施工平台

 

因所遇地层松散破碎,现场钻探施工单位在半年多施工期间里无法获得成形的岩心,只有捞沙筒捞取的岩粉和碎块(参见图3),无法获取甲方认可岩心,致使地质人员对地层和地质情况无法判断,勘查报告迟迟不能提交,整个项目几乎成停顿状态。

 

3  常规施工获取的岩心和岩粉

 

在此情况下,选用T75取心钻具,鉴于地层极为松软,试验中没有加上液动锤。根据前期施工单位获取的岩粉,采用特殊钻进规程,成功获取岩心采取率为80%以上的原产状岩心,证明勘查深度的底层为破碎、松散、无胶结的构造角砾岩(参见图4,岩心干燥后稍触即散呈颗粒状),完全满足地质的要求。施工单位随后将这一工区前期的钻探工作全部报废,重新使用该种钻具补孔进行规模型钻探施工,累计进尺321.56米,获取的岩心全部符合地质要求。

 

4  T75钻具获取的岩心

 

详情请咨询:中国地质科学院勘探技术研究所 苏长寿

    电话:(03162096344

      E-mail: suchsh@heinfo.net      Http: www.cniet.com

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