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摘要：金刚石绳索取心钻探工艺具有钻具级配合理，孔斜率低，回转平稳，钻速均匀，岩心采取率高，护壁、排粉效果好，纯钻时间高，台月效率高等优点。我们在多年的实践工作中，对绳索钻具的原理、工艺不断的摸索、分析、研究，并加以改进和完善，总结以下几点，供同行参考。
关键词:金刚石绳索；取芯钻进；深孔施工技术
Abstract: diamond coring drilling process have rope drilling tools gradation is reasonable, the hole slope low, rotary smoothly, the penetration rate even, core take rate is high, protecting wall, platoon powder effect is good, pure drill time high, a month high efficiency. We work in the years of practice, the rope, the principle of the drilling equipment technology is of exploration, analysis, research, and to improve and perfect, and summarizes the following, refers for the colleague.
Keywords: diamond rope; Core drilling; Deep hole construction technology
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1绳索取心钻探设备的选择
1.1钻机的选择
金刚石绳索取心钻探必须选用转速高和调速范围广的液压钻机，要配备可靠的孔底压力指示表。钻探设备的选择受钻孔深度的影响，选用合适的钻探设备即可节省钻探成本，又可提高钻探的效率。选用中心较低，变速范围较宽、立轴行程较大的钻机较为合适。我队现有XY-44、XY-5、HXY-6B型钻机，可以满足1000～2000米深孔的钻探要求。实际工作中按钻孔的设计深度选择钻机。目前，我队与中国地质装备总公司合作，共同研制的FYD-2200型（分体塔式全液压动力头钻机）钻机在在霍邱铁矿ZK1725孔投入使用，终孔孔深达到2700米，钻机运行平稳。实际工作中按钻孔的设计深度选择钻机。见表2。
1.2钻塔的选择
钻塔应根据不同孔深，选择不同高度和负荷能力的钻塔。绳索取心常用有18.5米与23.5米四角钻塔，此钻塔稳定性较好，较适合中深孔岩心钻探生产。
1.3水泵的选择
要求使用的水泵压力不低于4O个大气压。最大泵量在100升／分以内的泥浆泵。要求泵量、泵压稳定，易于调整，并配有泵压表，最好配备流量计、稳压罐。我队金刚石钻探使用过的水泵主要有BW250／50、BW250、BW300-12等。
2绳索取心其它附属设备及工具的选择
2.1绳索取心绞车的选择及安装
绳索取心的绞车，可单独装配使用，也可以和钻机组装成一体。要求操作方便，起动离合器灵活，制动可靠，提升速度不易太快。一般在0.7米～2.2米／秒之間。根据孔深要求，配各直径5毫米的钢丝绳600～800米。绞车必须安装周正，并且要固定在机台木上，缠绕钢丝绳时必须均匀平整。使用过程中发现有钢丝绳断股和严重磨损时，必须及时接修和更换。选用能力为1～2吨的单体滑轮、轴承要求转动灵活，安装时要对准井口，牢固的固定在井架上。
2.2井口夹持器的选择
可采用木马式和重力式夹持器，要求的夹持器踩动灵活，部件可靠，卡瓦耐磨，夹持器架在井口上，并对准井口中心，在操作使用上禁止用大锤敲击夹持器的曲柄连杆脚踏板等机构。
2.3提引器的选择
可采用手搓式、球卡式提引器，手搓式提引器螺纹加工质量必须严格，丝扣磨损超过规定要及时更换，经常检查提引器的销钉，及时润滑球和滑套部分，要求套在钻杆上时能上下自由滑动，上提时夹住钻杆。绳索取心目前有二种，即普通和重索二种，普通绳索采用夹持器。重索采用接手卡槽，提降钻具时用提引环，又可以使用拧管机，扭卸钻杆。
2.4扭卸工具的选择
机台配备适应各种管材扭卸用的多触点自由钳。要求备触点在同一圆周上，以提高扭卸能力和提高管材的使用寿命。为钻探施工中提下钻频繁、劳动量大，长期以来人工上扣预扭矩达不到预紧要求，提钻卸扣时克服的敲打容易损伤钻杆接头等弊端而配备的绳索钻杆拧、卸扣专用设备SQ114/8型液压动力钳。要严格按照液压动力钳的操作规范进行使用。
3绳索取心钻进技术参数的选择
3.1钻压(由75毫米直径)
绳索取芯钻头比同口径普通双管钻头壁厚，克取的环状面积大，要求的钻压也相应增大。钻压推荐值见下表
在短时间内，钻速随钻压值的增大而提高，但钻速过高时。钻头会产生轻烧现象，钻头寿命降低，此时钻速急剧下降，因此压力应适当控制。绳索取心的钻头比普通钻头壁厚，压力可适当增大，但最大压力也不应超过1800公斤。一般压力应控制1000～1500公斤为宜。
尤其是新钻头的初始压力，更要适当降低。因为新钻头的胎体形状与孔底的的形状不相吻合，钻头的局部和孔底接触，因此，如果开始就采用正常压力，则单位面积上的压强过大，易造成钻头损坏。
3.2转速
初磨转数 100～200转／分
正常转数 400～1000转／分
转速与钻速的关系也是成正比的，但必须在充足的水力条件下才能实现，否则对钻头必有损害，导致钻速下降。S75绳索取心钻进，金刚石钻头的转速应在800转／分左右为宜。尤其是新钻头的初始转速，也要适当降低。因为新钻头的胎体形状与孔底的的形状不相吻合，钻头的局部和孔底接触，转速过快，钻具的震动力过大，容易造成钻头胎体裂纹。
3.3冲洗液与转速
岩心钻探冲洗液量不宜过大，盲目使用大泵量冲洗液会使钻具震动增大，孔底有效钻压降低，影响钻进效率甚至使钻头打滑。保证冲洗液应从水道的合理设计及冲洗液的质量着眼。合适的泵量是保持上返流速在0.45～1.5m∕s范围内。转速及泵量参考值见下表
水量正常情况下是采用50～90升／分，一般情况是水量应随钻速加快而增加。水量过小易造成烧钻，水量过大，造成蹩泵，泵压也随之升高，使送水管路损坏，也易造成人身事故。再加之钻孔漏失。机台送水量过大时，供水站送水量达不到机台的要求。因此，泵量要适当才好。
4．绳索取心钻进技术的优缺点
4.1优点
1、易于通过复杂地层。这是因为
(1)、绳索取心提钻次数少，减少了抽吸作用。
(2)、满眼钻进，减轻了钻具失稳。
(3)、钻杆外径均匀无大小变化。故回返的水流流速均匀，减轻了因水力激动对井壁的破碎作用。
(4)、钻杆本身又起到了套管的作用，对于一般的坍塌掉块地层均有保护作用。
(5)、钻进效率高，速度快，易于快速通过复杂地层。
2、效率高
这一点在孔深的条件下尤为突出，辅助时间少，时间利用率较高。如能进一步采用优质的绳索取心钻头，则能大幅度的提高钻探施工效率。
3、工人勞动强度低
主要体现在提下钻，特别是在孔深时，减少了提下钻的次数，有时几个小班都不用提钻。深受钻探工人的欢迎。
4、事故少
绳索取心一是有钻杆护壁，容易快速穿过复杂地层。钻杆加工的质量好，不易造成钻杆折断。绳索取心的钻头壁厚，不易造成烧钻。比普通金刚石钻进事故率低。
5、质量商
钻具与钻杆的级配合理，不易孔斜。从施工的钻孔来看，钻孔孔斜指标均在要求之内，并且偏斜量很小。采取率较高，平均达93％以上。另外，S75绳索取心钻具性能稳定，采用优质钢材制做，采用数控机床加工，经久耐用。
4.2缺点
1、提钻间隔还不够理想，有待进一步提高。应从尽量避免烧钻、岩心脱落、打单管等方面加以改善。非正常提钻有不少还是人为的，这还有待于提高工人。尤其是钻探班长的操作水平。进一步学习和掌握绳索取心钻探的新工艺。
3、到位报警机构还不够灵活，泵压反映不明显，还有待改进。
4、绳索取心钻进因结构的因素，钻头壁较厚，时效比普通要低。同时需要的钻压大，增加了磨损阻力。绳索取心在坚硬致密，弱研磨性的打滑地层钻进效率低。
5、绳索取心钻头目前国内还没有广谱型的。对于打滑地层的钻头寿命低。造成经常提钻，失去了绳索取心的优越性。
6、对于泥浆处理孔内坍塌掉块地层钻进，由于环状间隙小而受到一定的制约。在有些地层钻进钻杆内壁结皮影响内管投放和打捞。
5绳索取心钻进技术的发展展望
1.研究深孔钻具取芯系统，重点是研究钻进2500米以深的高强度钻杆及大环状间隙快速下降型钻具总成。
2.研究薄壁钻具取芯系统，重点是薄壁高强度钻杆及长寿命金刚石钻头，以减小碎岩面积，提高坚硬面积的地层的钻进效率。
3.研究绳索取心→冲击回转→螺杆马达→孔底换钻头组合式钻具，使钻探技术的优越性进一步提升，为深部探矿提供了新的机遇与挑战。
4.进一步增加钻头品种的类型，使不同的钻头适合不同的钻进需要，特别是硬岩打滑地层与深部岩层所需的高强度长寿命金刚石钻头。
5.随着社会的发展，深部钻探是一种社会趋势，钻穿的地层越来越多，遇到的地层问题更加复杂，对泥浆护壁、减磨降阻、流变性能、随钻堵漏等提出了更高的要求。因此，润滑性能好、散热性能优良、携带岩粉能力好对保证施工的顺利进行，提高钻进效率，降低钻探成本具有重要意义。
结束语
绳索取心钻探技术得到了广泛推广和运用，并取得了显著地经济和社会效益，被誉为“四高、三低、两好”（工程质量高、时间利用率高、钻进效率高、钻头寿命高；停钻事故低、劳动强度低、钻探成本低；地质效果好，经济效益好；）先进的、多功能的、有效的钻探方法，也是一门熟练技术。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:金刚石绳索；取芯钻进；深孔施工技术
Abstract: diamond coring drilling process have rope drilling tools gradation is reasonable, the hole slope low, rotary smoothly, the penetration rate even, core take rate is high, protecting wall, platoon powder effect is good, pure drill time high, a month high efficiency. We work in the years of practice, the rope, the principle of the drilling equipment technology is of exploration, analysis, research, and to improve and perfect, and summarizes the following, refers for the colleague.
Keywords: diamond rope; Core drilling; Deep hole construction technology
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1绳索取心钻探设备的选择
1.1钻机的选择
金刚石绳索取心钻探必须选用转速高和调速范围广的液压钻机，要配备可靠的孔底压力指示表。钻探设备的选择受钻孔深度的影响，选用合适的钻探设备即可节省钻探成本，又可提高钻探的效率。选用中心较低，变速范围较宽、立轴行程较大的钻机较为合适。我队现有XY-44、XY-5、HXY-6B型钻机，可以满足1000～2000米深孔的钻探要求。实际工作中按钻孔的设计深度选择钻机。目前，我队与中国地质装备总公司合作，共同研制的FYD-2200型（分体塔式全液压动力头钻机）钻机在在霍邱铁矿ZK1725孔投入使用，终孔孔深达到2700米，钻机运行平稳。实际工作中按钻孔的设计深度选择钻机。见表2。
1.2钻塔的选择
钻塔应根据不同孔深，选择不同高度和负荷能力的钻塔。绳索取心常用有18.5米与23.5米四角钻塔，此钻塔稳定性较好，较适合中深孔岩心钻探生产。
1.3水泵的选择
要求使用的水泵压力不低于4O个大气压。最大泵量在100升／分以内的泥浆泵。要求泵量、泵压稳定，易于调整，并配有泵压表，最好配备流量计、稳压罐。我队金刚石钻探使用过的水泵主要有BW250／50、BW250、BW300-12等。
2绳索取心其它附属设备及工具的选择
2.1绳索取心绞车的选择及安装
绳索取心的绞车，可单独装配使用，也可以和钻机组装成一体。要求操作方便，起动离合器灵活，制动可靠，提升速度不易太快。一般在0.7米～2.2米／秒之間。根据孔深要求，配各直径5毫米的钢丝绳600～800米。绞车必须安装周正，并且要固定在机台木上，缠绕钢丝绳时必须均匀平整。使用过程中发现有钢丝绳断股和严重磨损时，必须及时接修和更换。选用能力为1～2吨的单体滑轮、轴承要求转动灵活，安装时要对准井口，牢固的固定在井架上。
2.2井口夹持器的选择
可采用木马式和重力式夹持器，要求的夹持器踩动灵活，部件可靠，卡瓦耐磨，夹持器架在井口上，并对准井口中心，在操作使用上禁止用大锤敲击夹持器的曲柄连杆脚踏板等机构。
2.3提引器的选择
可采用手搓式、球卡式提引器，手搓式提引器螺纹加工质量必须严格，丝扣磨损超过规定要及时更换，经常检查提引器的销钉，及时润滑球和滑套部分，要求套在钻杆上时能上下自由滑动，上提时夹住钻杆。绳索取心目前有二种，即普通和重索二种，普通绳索采用夹持器。重索采用接手卡槽，提降钻具时用提引环，又可以使用拧管机，扭卸钻杆。
2.4扭卸工具的选择
机台配备适应各种管材扭卸用的多触点自由钳。要求备触点在同一圆周上，以提高扭卸能力和提高管材的使用寿命。为钻探施工中提下钻频繁、劳动量大，长期以来人工上扣预扭矩达不到预紧要求，提钻卸扣时克服的敲打容易损伤钻杆接头等弊端而配备的绳索钻杆拧、卸扣专用设备SQ114/8型液压动力钳。要严格按照液压动力钳的操作规范进行使用。
3绳索取心钻进技术参数的选择
3.1钻压(由75毫米直径)
绳索取芯钻头比同口径普通双管钻头壁厚，克取的环状面积大，要求的钻压也相应增大。钻压推荐值见下表
在短时间内，钻速随钻压值的增大而提高，但钻速过高时。钻头会产生轻烧现象，钻头寿命降低，此时钻速急剧下降，因此压力应适当控制。绳索取心的钻头比普通钻头壁厚，压力可适当增大，但最大压力也不应超过1800公斤。一般压力应控制1000～1500公斤为宜。
尤其是新钻头的初始压力，更要适当降低。因为新钻头的胎体形状与孔底的的形状不相吻合，钻头的局部和孔底接触，因此，如果开始就采用正常压力，则单位面积上的压强过大，易造成钻头损坏。
3.2转速
初磨转数 100～200转／分
正常转数 400～1000转／分
转速与钻速的关系也是成正比的，但必须在充足的水力条件下才能实现，否则对钻头必有损害，导致钻速下降。S75绳索取心钻进，金刚石钻头的转速应在800转／分左右为宜。尤其是新钻头的初始转速，也要适当降低。因为新钻头的胎体形状与孔底的的形状不相吻合，钻头的局部和孔底接触，转速过快，钻具的震动力过大，容易造成钻头胎体裂纹。
3.3冲洗液与转速
岩心钻探冲洗液量不宜过大，盲目使用大泵量冲洗液会使钻具震动增大，孔底有效钻压降低，影响钻进效率甚至使钻头打滑。保证冲洗液应从水道的合理设计及冲洗液的质量着眼。合适的泵量是保持上返流速在0.45～1.5m∕s范围内。转速及泵量参考值见下表
水量正常情况下是采用50～90升／分，一般情况是水量应随钻速加快而增加。水量过小易造成烧钻，水量过大，造成蹩泵，泵压也随之升高，使送水管路损坏，也易造成人身事故。再加之钻孔漏失。机台送水量过大时，供水站送水量达不到机台的要求。因此，泵量要适当才好。
4．绳索取心钻进技术的优缺点
4.1优点
1、易于通过复杂地层。这是因为
(1)、绳索取心提钻次数少，减少了抽吸作用。
(2)、满眼钻进，减轻了钻具失稳。
(3)、钻杆外径均匀无大小变化。故回返的水流流速均匀，减轻了因水力激动对井壁的破碎作用。
(4)、钻杆本身又起到了套管的作用，对于一般的坍塌掉块地层均有保护作用。
(5)、钻进效率高，速度快，易于快速通过复杂地层。
2、效率高
这一点在孔深的条件下尤为突出，辅助时间少，时间利用率较高。如能进一步采用优质的绳索取心钻头，则能大幅度的提高钻探施工效率。
3、工人勞动强度低
主要体现在提下钻，特别是在孔深时，减少了提下钻的次数，有时几个小班都不用提钻。深受钻探工人的欢迎。
4、事故少
绳索取心一是有钻杆护壁，容易快速穿过复杂地层。钻杆加工的质量好，不易造成钻杆折断。绳索取心的钻头壁厚，不易造成烧钻。比普通金刚石钻进事故率低。
5、质量商
钻具与钻杆的级配合理，不易孔斜。从施工的钻孔来看，钻孔孔斜指标均在要求之内，并且偏斜量很小。采取率较高，平均达93％以上。另外，S75绳索取心钻具性能稳定，采用优质钢材制做，采用数控机床加工，经久耐用。
4.2缺点
1、提钻间隔还不够理想，有待进一步提高。应从尽量避免烧钻、岩心脱落、打单管等方面加以改善。非正常提钻有不少还是人为的，这还有待于提高工人。尤其是钻探班长的操作水平。进一步学习和掌握绳索取心钻探的新工艺。
3、到位报警机构还不够灵活，泵压反映不明显，还有待改进。
4、绳索取心钻进因结构的因素，钻头壁较厚，时效比普通要低。同时需要的钻压大，增加了磨损阻力。绳索取心在坚硬致密，弱研磨性的打滑地层钻进效率低。
5、绳索取心钻头目前国内还没有广谱型的。对于打滑地层的钻头寿命低。造成经常提钻，失去了绳索取心的优越性。
6、对于泥浆处理孔内坍塌掉块地层钻进，由于环状间隙小而受到一定的制约。在有些地层钻进钻杆内壁结皮影响内管投放和打捞。
5绳索取心钻进技术的发展展望
1.研究深孔钻具取芯系统，重点是研究钻进2500米以深的高强度钻杆及大环状间隙快速下降型钻具总成。
2.研究薄壁钻具取芯系统，重点是薄壁高强度钻杆及长寿命金刚石钻头，以减小碎岩面积，提高坚硬面积的地层的钻进效率。
3.研究绳索取心→冲击回转→螺杆马达→孔底换钻头组合式钻具，使钻探技术的优越性进一步提升，为深部探矿提供了新的机遇与挑战。
4.进一步增加钻头品种的类型，使不同的钻头适合不同的钻进需要，特别是硬岩打滑地层与深部岩层所需的高强度长寿命金刚石钻头。
5.随着社会的发展，深部钻探是一种社会趋势，钻穿的地层越来越多，遇到的地层问题更加复杂，对泥浆护壁、减磨降阻、流变性能、随钻堵漏等提出了更高的要求。因此，润滑性能好、散热性能优良、携带岩粉能力好对保证施工的顺利进行，提高钻进效率，降低钻探成本具有重要意义。
结束语
绳索取心钻探技术得到了广泛推广和运用，并取得了显著地经济和社会效益，被誉为“四高、三低、两好”（工程质量高、时间利用率高、钻进效率高、钻头寿命高；停钻事故低、劳动强度低、钻探成本低；地质效果好，经济效益好；）先进的、多功能的、有效的钻探方法，也是一门熟练技术。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。