關于鉆探雙套總成在生產中的應用和改進

摘要：

針對單動雙管鉆具在生產實踐中存在的一些弊端，在生產中進行了改進，從而提高了鉆進效果，延長了鉆具的使用壽命，適應了深孔鉆探取芯的需要。

1.概述

目前我們使用的單動雙管金剛石鉆具是我隊為解決地質鉆探中的軟弱夾層難以取樣（芯）困難，參考國外引進的單動鉆具而研制的鉆具。在多年的使用過程中，單動雙管鉆具不僅是鉆探工藝中理想的外套鉆具，而且具有多方面優點。

2.優點

2.1單動性能好，同軸度高：

2.2芯樣直徑大不易磨損：

2.3芯樣獲得率高：

2.4泥漿通道面積大，鉆孔事故少：

2.5能適應鉆孔內不同方法的原位測試要求和水文試驗。

3.隨著鉆探孔深的不斷增加也相應的出現了一些問題：

3.1配備的51206軸承不能承受鉆進的壓力出現了軸承支架松動，鋼珠破碎的現象。

3.2軸承的調節軸容易彎曲，調節螺母容易松動。

3.3內外管間隙過大，取芯率降低。

針對實際出現的一些問題和市場的需要，我們取長補短對雙套總成進行了一些改進具體如下：

3.3.1在保證內管外徑φ73ram的情況下，使其軸承最大化并選用了φ14mm的鋼珠，根據鋼珠的直徑自制軸承的上下墊片。

3.3.2軸承調節軸的材料由原來45#鋼換成了40Gr并進行熱出理。

3.3.3經過計算使雙套總成的長度最短化。

3.3.4雙套總成的外管長度控制在2200mm-2800mm之間。

3.3.5調節螺母實行自制使鎖緊面積最大化。

改進后的鉆具其零部件雖有所增加，但鉆具的拆卸性也增加。在使用中更換鉆具的易損部件后，便可重新獲得一套性能良好的鉆具。中實踐表明，該鉆具在目前市場設備技術條件下，能確保軟巖（煤心）等采取的質量，是合理開展金剛石鉆進，提高鉆進效率的一種較好的鉆具?，F將該鉆具主要參數介紹如下：

（一）鉆具的技術性能和結構

1.技術性能

外管直徑φ89mm

內管直徑φ73mm

內管可調長度310mm

鉆具全長2200-2800mm

2.鉆具主要由異徑接頭、單動裝置、調整裝置、卡心裝置、內外管等部分組成。其中異徑接頭、外管、擴孔器和鉆頭連接在外絲扣上，雙套總成、調整接頭和卡心裝置連接在內管上。鉆進過程中，泥漿通過異徑接頭上三個斜向水孔，流入內外管間隙，然后由卡座與鉆頭內臺階之間的間隙沖洗孔底。當使用底噴式鉆頭時，一部分泥漿由此經過鉆頭噴水孔沖洗孔底，一部分經過鉆頭與巖心間的間隙流入孔底。巖心上部的泥漿，由回水孔流入內外管環狀間隙。

（二）鉆具的特點

1.單動性能好是由鉆具結構決定的。因為主要起懸掛作用的下軸承裝在內管螺紋上、潤滑條件良好：上軸承雖然未設密封裝置，但采用尺寸較大的自制軸承，可減少密封裝皿帶來的磨擦阻力：上下軸承之間距離較大，有利于內管導正：鉆具整體長度縮短有利于增加其穩定性。

2.水路暢通鉆具水路斷面較大，通水孔均采用斜開式，水流阻力小，鉆具出水口調節范圍大，可根據不向的巖層進行調整，調節螺母的鎖緊面積增大使其在抖動的情況下也不易松動。

3.巖心卡取可靠。鉆具卡心裝置的零件較少，由卡簧座、卡簧組成，沒有內管短節，內管直接與卡簧座相連接。由于卡簧與卡簧座的錐度配合、卡簧與鉆頭內徑的尺寸配合比較合理：卡簧材質優良：熱處理質量好，所以卡心比較可靠。

4.由于軸承的調節軸進行了熱處理使其強度增加，耐磨性增強，所以不易產生彎曲變形。

（三）鉆具配備的硬合金鉆頭

（1）卡簧與鉆頭的配合：卡簧內徑過大，巖心不易卡牢，甚至取不上：內徑過小則容易造成巖心堵塞。因此，每次下鉆前都要檢查鉆頭與卡簧的配合尺寸。一般鉆進軟巖和煤層時用新卡簧，鉆進硬巖時用舊卡簧比較合適。當巖心直徑達不到有效卡心直徑下限時，一般不是卡簧的問題，而是規程不合適，這時應該增大鉆進壓力和轉速，以增大巖心直徑。尤其是在鉆進2-3級泥巖、粘土巖等軟巖層時，要特別注意這個問題。

（2）鉆頭與卡簧座的配合：這種配合主要關系到出水間隙的大小，而出水間隙的大小直接影響著煤、軟巖心采取質量。對非底噴鉆頭來說，間隙過小則水泵壓力過高，水路不暢通，孔底排巖粉的能力不好。因此，使用中應特別注意根據所鉆巖層和泥漿性能等合理迭擇鉆頭和卡簧座的配合間隙。

（四）注意事項和問題

1.鉆具在使用前和使用后都要經常進行檢查，看各部接頭有無松動，水路是否暢通，單動裝置是否靈活，零件有無損壞，內管是否彎曲，上述配合關系是否合適，卡簧與卡簧座之間是否加了潤滑油。

2.由于是自制軸承所以每次取出巖芯都要對軸承進行清洗干凈添加黃油，以保持潤滑。

3.嚴禁干鉆采心，以免因扭矩過大對鉆具造成損壞。采較硬巖心時，開始也應停止回轉，待卡簧將巖心卡緊后，用慢速開車，使鉆具轉3-5圈，借助鉆具擺動，折斷巖心。

4.妥善保存鉆具使用一個階段（約8-12回次）或較長時間停用時，要將全部零件卸下清洗、檢查，并更換不合格零件，然后加油、組裝好保存。

4.結論

在實踐中證明隨著鉆探深度的增加改進的鉆具取得了良好的效果，延長了實用的壽命，提高了經濟效益。