第七章反循環(huán)取心_第1頁(yè)
第七章反循環(huán)取心_第2頁(yè)
第七章反循環(huán)取心_第3頁(yè)
第七章反循環(huán)取心_第4頁(yè)
第七章反循環(huán)取心_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩35頁(yè)未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶(hù)提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

第七章反循環(huán)取心第1頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第七章反循環(huán)鉆進(jìn)取心定義:凡是沖洗介質(zhì)循環(huán)方式與傳統(tǒng)的正循環(huán)方式相反的鉆進(jìn)方法皆可稱(chēng)為反循環(huán)鉆進(jìn)。分為孔底局部反循環(huán)和全孔反循環(huán)兩種。與孔底正循環(huán)相比有如下的優(yōu)點(diǎn):

(1)沖洗液反向循環(huán),與巖心進(jìn)入巖心管的方向一致,避免了沖洗液對(duì)巖心的正面沖刷和液柱壓力對(duì)巖心造成的擠夾和磨損,有利于巖心進(jìn)入巖心管,減少流失和重復(fù)破碎;(2)巖心在巖心管呈懸浮狀態(tài),減輕相互研磨和選擇性磨損,因此能夠提高裂隙發(fā)育、破碎、性脆、軟硬不均的巖礦層取心質(zhì)量。第2頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心是指在鉆進(jìn)中借助于一些特殊的器具,在孔內(nèi)鉆具總成的下部(孔底部分)形成反循環(huán)方式,而在在鉆具總成的上部仍是正循環(huán)或無(wú)沖洗液循環(huán),相對(duì)于全孔反循環(huán),孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心具有鉆具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,一般不需要特殊的輔助設(shè)備,機(jī)具輕便,成本低廉。.

一、建立沖洗液孔底反循環(huán)的方法無(wú)泵鉆進(jìn)噴射式反循環(huán)鉆進(jìn)封隔式孔底反循環(huán)鉆進(jìn)空氣升液式孔底反循環(huán)鉆進(jìn)

第3頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

1、無(wú)泵鉆進(jìn)方案不需要地表水泵供給沖洗液在孔內(nèi)循環(huán),鉆具上裝有帶孔2的專(zhuān)門(mén)接頭和單向閥3,以及開(kāi)口或閉口的巖粉收集管4。利用孔內(nèi)的靜水柱壓力,鉆進(jìn)時(shí),使鉆具周期地上提和下落,即可實(shí)現(xiàn)沖洗液的孔底反循環(huán)。當(dāng)鉆具向上運(yùn)動(dòng)時(shí),鉆具內(nèi)形成低壓區(qū),液體攜帶巖心和巖粉從孔壁間隙進(jìn)入巖心管,此時(shí)球閥處于關(guān)閉狀態(tài)。向下運(yùn)動(dòng)時(shí),鉆具內(nèi)形成壓力增高區(qū),沖洗液攜帶重量較輕的巖粉,經(jīng)過(guò)球閥排到巖粉收集器中。這樣,一方面避免了沖洗液對(duì)巖心的正面沖刷破壞,另一方面捕集了鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的所有巖屑和巖粉。

第4頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

2、噴射式反循環(huán)鉆進(jìn)

這種噴射式鉆具是利用沖洗液流的噴射效應(yīng)建立孔底反循環(huán)的。所謂噴射效應(yīng)乃是高速運(yùn)動(dòng)的液流在流束附近壓力降低的一種現(xiàn)象。噴射式鉆具的主要部件是噴射裝置。一般由噴嘴1和承噴器2組成。沖洗液流在壓力下從噴嘴以高速?lài)姵?,在承噴器上部形成低壓區(qū),沖洗液從孔壁間隙,經(jīng)過(guò)鉆頭水口并攜帶巖粉抽吸到巖心管4的內(nèi)腔,通過(guò)濾網(wǎng)6進(jìn)入到巖粉收集器7。在液體流動(dòng)過(guò)程中,巖心和巖粉重量較大和塊度較大的沉積于巖心管內(nèi),而重量較小和粒度較細(xì)的則收集于巖粉收集器中。第5頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

2、噴射式反循環(huán)鉆進(jìn)噴射式鉆具可配備硬質(zhì)合金鉆頭或金剛石鉆頭??捎糜趩喂茔@具鉆進(jìn),也可用于雙管鉆具,在雙層鉆具中,承噴器出口的液流被引導(dǎo)到內(nèi)管與外管的間隙,這樣能夠增大返水量,提高返水效率(返水量與給水量之比)。與無(wú)泵鉆具相比,具有操作方便,勞動(dòng)強(qiáng)度小,鉆進(jìn)效率高,孔底比較干凈,埋鉆事故少等優(yōu)點(diǎn),在硬、脆、碎地層中使用較多。但是其缺點(diǎn)是反循環(huán)液流速度與被攜帶的巖粉量成反比。隨著沖洗液中巖粉的飽和,噴射裝置的工作效率降低。超過(guò)臨界值時(shí),噴射裝置就停止工作。此時(shí)沖洗液完全向上流送,可能導(dǎo)致燒鉆。因此,鉆進(jìn)產(chǎn)生大量巖粉的軟的和中硬的巖礦層時(shí),不用噴射式鉆具。第6頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

3、封隔式孔底反循環(huán)鉆進(jìn)通過(guò)人工阻隔,使沖洗液在孔底形成反循環(huán)。(1)彈性膠囊阻隔式:當(dāng)孔壁比較穩(wěn)定、光滑時(shí),采用彈性膠囊封隔阻隔沖洗液流。沖洗液使膠囊體積增大,封閉孔壁間隙,迫使沖洗液經(jīng)過(guò)鉆頭水口,攜帶巖粉并推動(dòng)巖心進(jìn)入巖心管內(nèi)。在巖心管自由空間內(nèi)液流運(yùn)動(dòng)速度降低,巖粉和巖心顆粒沉淀下來(lái),而沖洗液則通過(guò)濾網(wǎng)和出水孔道進(jìn)入鉆桿與孔壁的間隙,返回地表。第7頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

(2)孔底阻隔式:鉆進(jìn)含粘土夾層和松散沉積物的軟弱巖礦層時(shí),采用另一種封隔式鉆具。此種鉆具利用專(zhuān)門(mén)厚壁硬合金鉆頭起封隔器作用,雙層巖心管結(jié)構(gòu)。厚壁鉆頭1阻止沖洗液流向巖心管與孔壁之間的空隙,把絕大部分的液流引導(dǎo)到巖心管5的內(nèi)腔,并經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)4和返水孔3流到鉆桿與孔壁的間隙返回到地表,而巖粉和巖心則滯留于巖心管內(nèi)。

第8頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

4、空氣升液式孔底反循環(huán)鉆進(jìn)

空氣升液的原理是把由進(jìn)氣管2放入鉆桿柱中一定的深度,送入壓縮空氣。鉆桿柱內(nèi)形成氣水混合物,其密度低于鉆桿與孔壁間隙中水的密度,在壓力作用下,鉆桿與孔壁間隙中的水經(jīng)過(guò)鉆頭,攜帶巖粉和巖心進(jìn)入巖心管內(nèi)腔。與其他孔底反循環(huán)鉆具一樣,巖心鉆具上部往往接有閉口式巖粉收集器,使上返沖洗液中重量較輕的巖粉匯集于收集器中。該方法適用于鉆進(jìn)易溶巖礦層(如巖鹽)以及在裂隙發(fā)育沖洗液強(qiáng)烈漏失的條件下取樣鉆進(jìn)。第9頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心二、幾種有代表性的沖洗液孔底反循環(huán)鉆具(一)無(wú)泵式反循環(huán)鉆具

1、無(wú)泵鉆具的結(jié)構(gòu)形式:

有開(kāi)口式和閉口式兩種形式(1)開(kāi)口式無(wú)泵鉆具特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,收集巖粉能力強(qiáng),取出巖粉容易,但鉆具強(qiáng)度較低,一般僅宜于150米以?xún)?nèi)的淺孔鉆進(jìn)。

第10頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心(2)閉口式無(wú)泵鉆具閉口式無(wú)泵鉆具如右圖所示。與開(kāi)口式無(wú)泵鉆具相比,具有強(qiáng)度較高,適于破碎、松散、粘性大、比重大的巖礦層和孔深大于150米的鉆孔。如遇坍塌、掉塊和巖粉較多的巖礦層還可在導(dǎo)水接頭上增加開(kāi)口取粉管,以收取更多的巖粉。

第11頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

2、無(wú)泵鉆具鉆進(jìn)

無(wú)泵鉆具的鉆進(jìn)參數(shù)是鉆壓、轉(zhuǎn)速、串動(dòng)頻率和串動(dòng)高度。

鉆壓不宜過(guò)大,一般2~4kN,否則易造成巖心堵塞或糊鉆。

轉(zhuǎn)速不宜過(guò)快,以保護(hù)巖礦心。一般在100~200r/min。

串動(dòng)頻率一般為5—10次/min,串動(dòng)高度一般為15~20cm,巖礦層松散,巖粉較多,為了增大反循環(huán)強(qiáng)度,串動(dòng)頻率與串動(dòng)高度大些。鉆進(jìn)中,周期性地串動(dòng)鉆具,并且慢提快落,以增強(qiáng)反循環(huán)效果。

孔內(nèi)的靜止水位必須超過(guò)粗徑鉆具,以保證反循環(huán)的形成。第12頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

(二)噴射式反循環(huán)鉆具

1、噴射式反循環(huán)鉆具的結(jié)構(gòu)

右圖是一種噴射反循環(huán)鉆具,它是在雙動(dòng)雙管的基礎(chǔ)上增加了噴射器,造成孔底沖洗液的局部反循環(huán)。雙管也可以制成單動(dòng)的形式,以提高減振的性能。第13頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

2、噴射式反循環(huán)鉆進(jìn)工藝參數(shù)鉆探常用的噴射式反循環(huán)鉆具直徑一般為59—91mm。啟動(dòng)噴射器的沖洗液量為80—100L/Min。回次進(jìn)尺一般不超過(guò)1.5m。轉(zhuǎn)速不超過(guò)400—500r/min(金剛石鉆進(jìn)),180—200r/min(硬合金鉆進(jìn))。噴射鉆具鉆進(jìn)時(shí),孔內(nèi)必須干凈。若孔底巖粉過(guò)多,要專(zhuān)門(mén)撈取,否則易造成燒鉆事故。下鉆到底前應(yīng)先開(kāi)泵沖孔,然后開(kāi)車(chē)緩慢掃孔,以防巖粉或殘留巖心堵塞。鉆進(jìn)中不得停泵,否則巖粉沉淀造成自卡或堵塞進(jìn)水通道。使用泥漿時(shí),粘度應(yīng)控制在18~23s左右,以免影響噴射器工作性能。第14頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

3、噴反元件的作用及其尺寸的選擇噴射反循環(huán)的效果與噴射元件的結(jié)構(gòu)和幾何尺寸有密切的關(guān)系。噴反元件主要包括噴嘴、混合室、喉管、擴(kuò)散室等。每—個(gè)元件根據(jù)它的作用都有一個(gè)合理的幾何形狀和尺寸,才能得到最好的噴反性能。

第15頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心(1)噴嘴

作用:將高壓液流的壓力能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。高能量的液體通過(guò)它以后,應(yīng)產(chǎn)生最大的動(dòng)能以便在噴射器周?chē)纬韶?fù)壓區(qū),形成孔底的反循環(huán)。對(duì)噴嘴的結(jié)構(gòu)要求:一是阻力小,二是流速和流量大。噴嘴尺寸的選擇:噴嘴直徑d0

,噴嘴的錐度β,噴嘴大口直徑D,噴嘴長(zhǎng)度L0。

第16頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

噴嘴尺寸的選擇:噴嘴直徑d0可按公式計(jì)算:

噴嘴直徑d0與流量與流速有關(guān)。當(dāng)液流Q一定時(shí),d0越小流速越大,流速越大在一定的范圍內(nèi)負(fù)壓越高,噴反性能越好。d0太小,特別是泥漿洗井時(shí),易被巖屑堵塞,但d0太大,受孔徑和水泵能力的限制,給水量增加到一定值后,負(fù)壓的增長(zhǎng)趨于穩(wěn)定,返水效率下降。因此,噴嘴直徑常用5、6、7,8、9,10毫米幾種規(guī)格。第17頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

噴嘴尺寸的選擇:噴嘴的錐度β:根據(jù)流體力學(xué)中管嘴出流理論,圓錐收斂形管嘴最好,理想的圓錐角為8度~15度之間,其阻力最小,流速流量最大。當(dāng)壓力大于30個(gè)大氣壓時(shí),取8度~12度,噴嘴直徑小或壓力小于30個(gè)大氣壓時(shí),取12度~15度。第18頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心噴嘴大口直徑D:噴嘴d0與β確定以后,為使噴嘴中的流速收縮不致過(guò)急而影響流量系數(shù),噴嘴出口d0與上端進(jìn)口D,必須保持一定的比例關(guān)系,一般兩直徑的比值不得小于1/4.噴嘴長(zhǎng)度L0:按水力學(xué)介紹,當(dāng)噴嘴收斂角β=13度~15度時(shí),最好的噴嘴長(zhǎng)度為:L0=2.2(D-d0)+d0第19頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

(2)混合室混合室的作用:混合室是高速液流Q1和被吸入液流Q2混合的地方,并在這里進(jìn)行能量傳遞或交換,而后一起通過(guò)喉管。所謂能量傳遞或交換,就是在兩股液流存在壓力差的情況下,高速液流Q1失去能量,低速液流Q2得到能量,最后二者達(dá)到相近的流速并一起進(jìn)入喉管。

第20頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

混合室尺寸的選擇:混合室收斂角δ:為了減少兩股流速相差很大的液流在混合時(shí)產(chǎn)生的渦流現(xiàn)象和能量損失,混合室的形狀應(yīng)選用收斂形的。一般選取的收斂角為δ=200~300。混合室直徑d1

:按經(jīng)驗(yàn)一般?。篸1=(1.5~2)d2

混合室長(zhǎng)度L1

:按經(jīng)驗(yàn)公式:L1=4.75(d1-d2)第21頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

(3)喉管喉管的作用:喉管是混合室與擴(kuò)散管之間的一段直管,是混合液流必經(jīng)的通路。其作用是使混合室流出的混合液流動(dòng)均勻,形成較穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài),以減少能量損失。為此,其幾何形狀一般采用圓柱形。

第22頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

喉管尺寸的選擇:喉管直徑d2

喉管直徑d2必須大于噴嘴直徑d0,d2越大,返水性能越好。但受孔徑和射流能量的限制,不能太大。d2=(1.5~3)d0。喉管長(zhǎng)度L2:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般選取:L2=(1.2~1.7)d2

第23頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

(4)擴(kuò)散管作用:降低混合液流的速度,使動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋?/p>

擴(kuò)散管尺寸的選擇:擴(kuò)散管的擴(kuò)散角γ:為使動(dòng)能變?yōu)閴毫δ軙r(shí)盡量減少壓力損失,擴(kuò)散管內(nèi)徑應(yīng)具有錐度,擴(kuò)散角為γ=60~120。擴(kuò)散管的大徑d3

:按經(jīng)驗(yàn)一般選?。篸3=(2.5~4)d2擴(kuò)散管長(zhǎng)度L3:按經(jīng)驗(yàn)公式取L3=7.1(d3-d2)第24頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

(5)噴嘴與混合室的距離S

噴噴與混合室之間是工作流Q1與吸人流Q2混合的地方。二者距離的大小對(duì)鉆具的抽吸性能有很大的影響。其配合有最優(yōu)的距離值。這個(gè)距離S一般是可調(diào)的,其大小一般通過(guò)試驗(yàn)決定。常用的在-2~+5毫米之間。第25頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

(三)空氣升液式反循環(huán)鉆具

1、空氣升液式反循環(huán)鉆具壓縮空氣沿鉆桿送到升液管內(nèi),在混合器發(fā)生絕熱膨脹過(guò)程,液體上升,經(jīng)出水接頭2流到升液管與孔壁的環(huán)狀空間。出水接頭的位置應(yīng)高于孔內(nèi)液體的動(dòng)水位。在空氣升液器下方連接巖粉收集器和巖心容納管。隨著混合器沉沒(méi)深度的增加,反向沖洗的效率提高。第26頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第一節(jié)沖洗液孔底反循環(huán)鉆進(jìn)取心

2、空氣升液式反循環(huán)鉆具鉆進(jìn)此種鉆具適用于孔內(nèi)有地下水的鉆孔和供水困難的地區(qū)。工作時(shí),混合器沉沒(méi)深度一般為水位以下30—50m??諝鈮嚎s機(jī)在風(fēng)壓為2.5MPa時(shí),風(fēng)量為0.015m3/s;在風(fēng)壓為0.7MPa時(shí),風(fēng)量為0.031m3/s。鉆具下到離孔底0.5一1m處,開(kāi)動(dòng)空壓機(jī),經(jīng)過(guò)3~5min,當(dāng)工作壓力穩(wěn)定后,鉆具邊送風(fēng)邊回轉(zhuǎn)到孔底。實(shí)踐表明,空氣升液反循環(huán)鉆進(jìn)可把巖礦心采取率提高到80%一100%。第27頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第二節(jié)沖洗液全孔反循環(huán)鉆進(jìn)取心

全孔反循環(huán)取心也稱(chēng)為反循環(huán)連續(xù)取心,它是一種不提鉆,利用循環(huán)介質(zhì)把巖心(或巖屑)經(jīng)鉆桿的中心通道連續(xù)不斷地輸送到地表的取心方法。全孔反循環(huán)取心的分類(lèi):

根據(jù)輸送巖心(或巖屑)的原理不同可分為:氣舉反循環(huán)、泵吸反循環(huán)、泵壓反循環(huán).

根據(jù)反循環(huán)的沖洗介質(zhì)的不同可分為:空氣反循環(huán),清水(泥漿)反循環(huán)。根據(jù)所排出的樣品不同可分為:反循環(huán)取心,反循環(huán)取屑。

第28頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第二節(jié)沖洗液全孔反循環(huán)鉆進(jìn)取心全孔反循環(huán)連續(xù)取心的優(yōu)點(diǎn)(1)鉆進(jìn)效率高。無(wú)需提鉆取心,減少了輔助時(shí)間,和繩索取心相比,還減少了打撈內(nèi)管總成的時(shí)間。(2)巖心采取率高,取心質(zhì)量好。有利于提高松散破碎和怕沖刷的復(fù)雜地層的取心質(zhì)量。采取率一般可達(dá)95%以上。由于樣品從內(nèi)管中心被輸?shù)降乇?,樣品上返速度快,可及時(shí)判斷樣品。(3)孔底干凈。由于巖粉及時(shí)被排出,減少孔底重復(fù)破碎,可大幅度提高時(shí)效,且延長(zhǎng)了鉆頭的壽命。(4)易于穿過(guò)復(fù)雜地層。對(duì)于易坍塌、漏失、掉塊、破碎等復(fù)雜地層,鉆孔可以不下套管,外管就等于跟管鉆進(jìn)的套管。(5)單位成本低。相同地層條件下,反循環(huán)連續(xù)取心鉆進(jìn)的成本,僅為普通取心鉆進(jìn)的1/5~1/3。第29頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第二節(jié)沖洗液全孔反循環(huán)鉆進(jìn)取心目前存在的問(wèn)題(1)鉆進(jìn)深度和巖層有一定的局限性,遠(yuǎn)不能完全取代普通巖心鉆探;(2)碎屑狀的巖樣破壞了地層的原狀結(jié)構(gòu),難以直接獲得所鉆地層的真實(shí)屬性;(3)堅(jiān)硬巖層,巖心難以切斷或巖心切斷器磨損嚴(yán)重;(4)另外鉆探設(shè)備和附屬工具過(guò)于笨重,一次性投資大。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了它的推廣。第30頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第二節(jié)沖洗液全孔反循環(huán)鉆進(jìn)取心

一、水力全孔反循環(huán)連續(xù)取心鉆進(jìn)(水力輸送巖心)(一)水力輸送巖心原理沖洗液由泵6經(jīng)專(zhuān)門(mén)水接頭壓送到雙壁同心管柱的環(huán)狀間隙中,在距孔底2-3cm處,經(jīng)鉆頭1進(jìn)入內(nèi)管3。沖洗液攜帶巖心和巖粉沿內(nèi)管、水接頭4上行到巖心導(dǎo)出膠管5,并和巖粉一起流到安裝在集液箱8內(nèi)的巖心回收槽7上。鉆進(jìn)過(guò)程中,在鉆具內(nèi)管下部裝有巖心卡斷器(圖中未畫(huà)出),當(dāng)鉆成的巖心達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)(約為直徑的2倍),即被巖心卡斷器卡斷。這樣,巖心就被成段地連續(xù)從孔底輸送到地表。第31頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第二節(jié)沖洗液全孔反循環(huán)鉆進(jìn)取心(二)水力輸送巖心鉆進(jìn)設(shè)備

1、自行或拖掛式全液壓鉆機(jī),適合于經(jīng)常搬遷。鉆機(jī)采用全液壓控制,利于快速準(zhǔn)確地完成鉆進(jìn)過(guò)程中的各種操作,保證回轉(zhuǎn)器平穩(wěn)給進(jìn)和改善鉆桿擰卸條件。

2、側(cè)入式水接頭。其作用是將泵壓送出來(lái)的高壓沖洗液導(dǎo)入雙壁鉆柱內(nèi)外管的環(huán)狀間隙,直達(dá)孔底,并且將內(nèi)管中的巖心輸送到地表。水接頭有較大的中心孔,作為巖心通道。

3、雙壁鉆桿。由單獨(dú)的雙管段組成。管段中用定心肋骨將內(nèi)管固定在外管內(nèi),以防止內(nèi)管軸向竄動(dòng)。外管兩端用帶螺紋的接頭連接,而內(nèi)管兩端用插入連接密封。外管傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向壓力,內(nèi)管只作為輸送巖心的通道。第32頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第二節(jié)沖洗液全孔反循環(huán)鉆進(jìn)取心(二)水力輸送巖心鉆進(jìn)設(shè)備

4、硬合金鉆頭。直徑為76、84和93mm,具有厚壁鋼體。底唇制成螺旋狀扇形塊,回轉(zhuǎn)時(shí)可保證巖粉由鉆頭邊緣往中心移動(dòng),被沖洗液流帶進(jìn)內(nèi)管。由于沖洗液在距鉆頭底唇20~30mm處返轉(zhuǎn)到內(nèi)管內(nèi),因此要靠周期性地上下串動(dòng)鉆具使切削具得到冷卻。鉆進(jìn)較硬、研磨性地層時(shí),則改用金剛石鉆頭。

5、巖心卡斷器。裝在鉆頭上部的某一高度。有楔面式、卡塊式和滾球式等結(jié)構(gòu)??〝嗥髋c卡斷器座是動(dòng)配合。其作用原理都是在巖心形成一定長(zhǎng)度后,使其受到一個(gè)徑向力而切斷。

6、樣品收集裝置。包括巖心回收槽和巖粉收集器。第33頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第二節(jié)沖洗液全孔反循環(huán)鉆進(jìn)取心

(三)水力輸送巖心鉆進(jìn)工藝水力輸送巖心鉆進(jìn)的特點(diǎn)是機(jī)械鉆速很高,并且靠沖洗液反循環(huán)液流從孔底排除巖心和巖粉。

1、系統(tǒng)的控制:在液壓系統(tǒng)中,一般用單流閥控制給進(jìn),給進(jìn)力恒定,而給進(jìn)速度則隨孔底反作用力的變化而不同。隨著給進(jìn)速度的加快,回轉(zhuǎn)扭矩增加,液壓系統(tǒng)壓力增加,當(dāng)達(dá)到極限時(shí),要串動(dòng)鉆具以降低轉(zhuǎn)矩,因此,回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中(特別是軟巖層)必須經(jīng)常串動(dòng)鉆具。第34頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第二節(jié)沖洗液全孔反循環(huán)鉆進(jìn)取心

2、鉆進(jìn)復(fù)雜地層如較厚的粘土層沙礫層時(shí),除了要串動(dòng)鉆具降低轉(zhuǎn)矩外,還可以采用墩放鉆具、透孔和正循環(huán)洗孔.串動(dòng)鉆具:每鉆進(jìn)0.1~1.5米,將鉆具提離孔底,提離高度≥鉆進(jìn)深度,而后,緩慢下放到孔底。墩放鉆具:每鉆進(jìn)0.1~0.5米,將鉆具提動(dòng)8~10厘米,然后墩放到孔底。透孔:每鉆完一個(gè)給進(jìn)行程,將鉆頭提離孔底同樣高度,重新掃孔鉆進(jìn)到原孔底。正循環(huán)洗孔:每鉆進(jìn)40~60米,改變側(cè)通閥門(mén)進(jìn)行正循環(huán)洗孔。其目的是排除鉆柱內(nèi)、鉆柱與孔壁間隙之間的巖粉,潤(rùn)滑鉆具,防止巖粉堵塞。正常鉆進(jìn)時(shí)鉆壓為10~25KN,轉(zhuǎn)速為200~300r/min,沖洗液量為180~300L/min,鉆進(jìn)漏失帶時(shí)沖洗液量適量增加。第35頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第二節(jié)沖洗液全孔反循環(huán)鉆進(jìn)取心

二、空氣反循環(huán)連續(xù)取樣鉆進(jìn)空氣反循環(huán)連續(xù)取樣也叫中心取樣鉆探(CenterSampleRecovery)簡(jiǎn)稱(chēng)CSR,即采用雙壁鉆桿反循環(huán)系統(tǒng)和全面破碎的碎巖方式;依靠收集鉆進(jìn)過(guò)程中由內(nèi)管中心通道上返至地表的巖屑來(lái)取代常規(guī)取心鉆探中的巖心進(jìn)行地質(zhì)編錄、巖礦分析等。第36頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第二節(jié)沖洗液全孔反循環(huán)鉆進(jìn)取心

(一)鉆進(jìn)原理壓縮空氣(也可以是清水、泥漿、泡沫等)經(jīng)側(cè)人式氣水龍頭進(jìn)入雙壁鉆桿的環(huán)狀間隙并下行,到達(dá)孔底后經(jīng)內(nèi)管中心通道上返,同時(shí)將所鉆地層樣品及巖屑攜至地表,并進(jìn)入旋流器,樣品與空氣分離,再進(jìn)行不同比例的無(wú)分選縮分,最后將所分樣品按要求包裝編號(hào),送交化驗(yàn)室分析處理。通常采用全面破碎鉆進(jìn)工藝,即用牙輪鉆頭或潛孔錘鉆進(jìn)。一般空氣的上返速度不大于25m/s。第37頁(yè),課件共40頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月9/7/2023中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室第

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶(hù)所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶(hù)上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶(hù)因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論