國產(chǎn)NQ繩索取心鉆具的特點(diǎn)及應(yīng)用分析

徐小兵

(江西銅業(yè)集團(tuán)地勘工程有限公司,江西德興 334224)

國產(chǎn)NQ繩索取心鉆具的特點(diǎn)及應(yīng)用分析

徐小兵

(江西銅業(yè)集團(tuán)地勘工程有限公司,江西德興 334224)

分析了NQ繩索取心鉆具(國產(chǎn),進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn))特點(diǎn),并與普通的S75繩索取心鉆具進(jìn)行了分析比較。為在江西銅業(yè)集團(tuán)公司推廣NQ繩索取心鉆具打下基礎(chǔ)。

NQ繩索取心鉆具;S75繩索取心鉆具;效率

江西銅業(yè)集團(tuán)地質(zhì)勘探工程有限公司(以下簡稱公司)是江西銅業(yè)集團(tuán)公司(以下簡稱江銅)因1997年海外發(fā)行H股和保持中國銅工業(yè)領(lǐng)頭羊地位的需要而成立的二級單位,目的是不斷尋找礦產(chǎn)資源,保證江銅資源優(yōu)勢和可持續(xù)發(fā)展。

公司前身是江銅集團(tuán)銀山鉛鋅礦下屬江銀勘測公司。1997年4月18日公司成立后為提高鉆探效率,降低操作人員勞動強(qiáng)度,開始推廣使用S75繩索取心鉆具(以下簡稱S75鉆具)。2010年7月采購了2 000 mNQ繩索取心鉆具(以下簡稱NQ鉆具),在銀山礦業(yè)公司井下進(jìn)行試用。

1 S75鉆具特點(diǎn)

繩索取心鉆具是一種用鋼絲繩將打撈器從鉆桿中下到孔底,把容納巖心的內(nèi)管打撈提升上來進(jìn)行取心,不必提升鉆桿取心的單動雙管鉆具,繩索取心鉆進(jìn)是一種先進(jìn)的鉆探方法,是巖心鉆探領(lǐng)域的一次重大的技術(shù)革命,目前在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。它的主要特點(diǎn)如下:

1.大大減少了升降鉆具的工序,從而減輕了工人的勞動強(qiáng)度;減少了輔助時間;進(jìn)而增加了臺班進(jìn)尺;提高了鉆頭壽命。

2.由于鉆具級配合理,鉆桿和巖心管的壁比較厚,加上孔壁間隙小,鉆桿不易彎曲,提高了鉆具的穩(wěn)定性,有利于防斜和減震。

3.鉆具有上、下緩沖機(jī)構(gòu)和報(bào)警機(jī)構(gòu),能有效地防止機(jī)件損壞和燒鉆事故。

4.在復(fù)雜地層鉆進(jìn)適應(yīng)性強(qiáng),它提鉆次數(shù)少,減少了孔壁裸露的機(jī)會,相對地增加了孔壁的穩(wěn)定性,另外鉆桿柱還可起到套管作用,有利于快速穿過復(fù)雜地層。

5.使用范圍廣,既可用乳化液鉆進(jìn),又可用優(yōu)質(zhì)泥漿鉆進(jìn),特別是在中深孔中鉆進(jìn),更能顯現(xiàn)出它的優(yōu)越性,從而獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。

6.由于安裝有扶正環(huán),提高了內(nèi)管的穩(wěn)定性和與鉆頭的同軸度,使巖心較順利地進(jìn)入內(nèi)管,減少了巖心堵塞和磨損,提高了巖礦心采取率,保證了鉆孔的質(zhì)量。

2 NQ鉆具特點(diǎn)

NQ鉆具是國外繩索取心標(biāo)準(zhǔn),是在普通繩索取心鉆具的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,其鉆具的設(shè)計(jì)理念是:鉆桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),關(guān)鍵是要提高鉆桿的連接強(qiáng)度和剛度、鉆桿的同軸度、抗疲勞和耐磨損,同時也要操作簡單。與S75鉆具相比,具有適用范圍更廣,易損件少,操作簡單,鉆桿抗拉、抗扭、耐磨、抗疲勞、抗彎更強(qiáng),具體特點(diǎn)如下。

2.1 鉆桿連接形式

S75鉆具鉆桿兩頭設(shè)有公母接手(鉆桿及公母接手絲扣處因?yàn)榧庸ざ斐蓮?qiáng)度最低,最容易造成事故),鉆桿之間的連接是直連式,結(jié)構(gòu)簡單。減少2/3公母接手聯(lián)接點(diǎn),大大減少了事故點(diǎn),極大地降低了鉆桿事故的發(fā)生概率。

螺紋牙型采用設(shè)計(jì)更為合理的NQ標(biāo)準(zhǔn)牙型,更加密封,防止沖洗液的漏失,降低了燒鉆等事故的發(fā)生。

2.2 鉆具材質(zhì)

繩索取心鉆進(jìn)往往要鉆進(jìn)幾天、十幾天甚至幾十天才提鉆一次,極大地減少了對鉆具的的檢查次數(shù),所以繩索取心鉆具的材質(zhì)比普通提鉆取心鉆具的材質(zhì)要求更高,S75使用的是MnMoB系鋼材(該系鋼材相對而言,韌性差,屈強(qiáng)比大,因此抗疲勞性能差),NQ鉆具采用的是XY J850優(yōu)質(zhì)調(diào)質(zhì)合金鋼,各項(xiàng)性能更優(yōu),具體見表1。

表1 XY J850調(diào)質(zhì)后與S75鉆具材質(zhì)的力學(xué)性能對比表

2.3 鉆具生產(chǎn)工藝

S75鉆具采用的是按照國際通用的冷拔方式生產(chǎn),可以彌補(bǔ)熱軋地質(zhì)管壁厚偏差大、力學(xué)性能穩(wěn)定性不好等缺陷。NQ鉆具通過改進(jìn)傳統(tǒng)冷拔工藝更加確保管材的尺寸精度(包含外徑、內(nèi)徑、壁厚和直線度)(見表2)。其精確的尺寸公差,有利于螺紋的加工和接口的精確聯(lián)接,能降低鉆具在工作時的震動、減少鉆進(jìn)鉆具的磨擦和對接頭的磨損,從而達(dá)到最合適的承壓抗彎性能。另一方面根據(jù)鉆桿的實(shí)際加工尺寸需求,制定最合理的公差范圍,盡可能減少車削量,增加精加工后的實(shí)際厚度,提高鉆具總體性能。

2.4 力學(xué)性能

地質(zhì)管材在具備精密管所要求的尺寸公差同時,還必須滿足較高的抗拉強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、良好的抗疲勞性和延伸性。也就是說既要有鋼性又要有韌性。這就需要用優(yōu)質(zhì)的合金鋼才能保證,鋼材元素含量表見表3。

表2 具體尺寸參數(shù)表

表3 鋼材元素含量表10-6

3 使用對比

2007年銀山礦業(yè)危機(jī)礦山接替資源勘查項(xiàng)目施工中,使用的是S75鉆具,總共進(jìn)尺21 524.6 m,平均臺月效為583.7 m/月(見表4)。

2010年7月銀山礦業(yè)九區(qū)、北山區(qū)深部詳查項(xiàng)目施工中,使用了NQ鉆具,已總共進(jìn)尺4 550.3 m,平均臺月效為741.6 m/月(見表5)。

表4 銀山礦業(yè)S75鉆具施工部分鉆孔表

表5 銀山礦業(yè)NQ鉆具施工部分鉆孔表

4 結(jié) 論

兩種鉆具在同一地層施工,NQ鉆具效率提高了約1.3倍;而價格NQ鉆具是S75鉆具的1.6倍,但經(jīng)過4 000多m的施工發(fā)現(xiàn),NQ鉆具材質(zhì)好,更耐用,且無需更換接手,后續(xù)材料費(fèi)用較低,總體費(fèi)用相對更低。施工900 m的孔沒有發(fā)生一起鉆具斷裂事故。為此在深孔及復(fù)雜地層施工中,采用NQ鉆具還是能較大幅度提高鉆探效率、降低成本,適合在江銅集團(tuán)推廣使用。

Abstract:The article mainly analyzed the features of the NQ wire-line coring drill(Domestic,import standards), and coMPared to the S75 rope core drill,this laid the foundation for promote the NQ wire-line coring drill in Jiangxi Copper.

Key words:the NQ wire-line coring drill;the S75 rope core drill;efficiency

Analysis on the Features and Application of Domestic NQ Wire-line Coring Drilling Tools

XU Xiao-bing
(Jiangxi Copper Group Geological Exploration Ltd.,Dexing334224,China)

TH14

A

1003-5540(2011)05-0063-03

2011-06-30

徐小兵(1975-),男,工程師,主要從事鉆探設(shè)備及材料管理工作。