CN101302923A - 用于松散破碎地层取芯(样)的双动双管钻具 - Google Patents

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唐仁元
彭振斌
唐轶
左文贵
彭文祥
秦军生
陈家粮
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Liuzhou Engineering Survey Institute Of Nuclear Industry
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Abstract

用于松散破碎地层取芯(样)的双动双管钻具。该钻具包括带进、排水孔的双管接头,内、外管和带分水孔的钻头,位于钻头与内管之间的内管调节短节。本发明通过改变钻具的水路,变正循环为局部反循环,利用岩粉沉积卡取岩芯,在松散破碎等复杂地层中钻进提高了取芯率,其取芯率达到95%以上,而且取出来的岩(矿)芯几乎是原状样;减少了钻头的磨损,提高了钻头寿命,同时也提高了钻进速度。

Description

用于松散破碎地层取芯(样)的双动双管钻具
技术领域
本发明涉及一种用于松散破碎等复杂地层取芯(样)的双动双管钻具。
背景技术
目前使用的双动双管技术是由普通双管接头、内外管、钻头、卡簧座等组成,其钻孔冲洗液是通过普通双管接头、内外管间隙流经钻头至孔底,然后通过外管与孔壁间隙返至地面。
发明内容
为了提高在松散破碎等复杂地层钻进效率,提高岩(矿)芯采取率,采取原状岩样,提高钻探质量,本发明提供一种双动双管钻具。
用于松散破碎地层取芯(样)的双动双管钻具,包括带进、排水孔的双管接头,内、外管和带分水孔的钻头,位于钻头与内管之间的内管调节短节,所述的双管接头带3~4个直径为8~18mm的进水孔,分布角度为90~120°,带3-4个直径为8-18mm的排水孔,分布角度为90-120°,其最佳角度为120°,在内管至钻头的中间位置设置内管调节短节,内管调节短节用于调节内管长度,以适应不同地层的需要;钻头上带分水孔,分水孔位于钻头底部至钻头内壁,分水孔为4-8个直径为4-15mm的直孔或斜孔。
所述的钻头可以是金刚石钻头,也可以是合金钻头。
本发明在正常钻进时,钻孔冲洗液通过水泵,水接头进入钻杆直至双动双管接头的进水孔,然后通过内外管的环状间隙至带分水孔的钻头送至孔底,经孔底进入岩芯内管,经双动双管接头的排水孔至钻杆与孔壁的环状空间再返至地面,这样在双动双管接头以上为正循环钻进,而双动双管接头以下为反循环钻进,由于局部反循环钻进时冲洗液在岩芯内管内是往上走的,具有一定的吸力作用和水力向上推的作用,所以岩(矿)芯能很顺利地进入岩芯内管而且不容易掉出来,甚至还有一定吸入岩(矿)芯的作用,这样提高了采芯率。
本发明通过改变钻具的水路,变正循环为局部反循环,利用岩粉沉积卡取岩芯,在松散破碎等复杂地层中钻进提高了取芯率,其取芯率达到95%以上,而且取出来的岩(矿)芯几乎是原状样;减少了钻头的磨损,提高了钻头寿命,同时也提高了钻进速度。
本发明的双动双管钻具在钻进过程中需要采取岩(矿)芯时,冲洗液将停止送入孔内,岩芯内管中还有一定量的带有岩粉的冲洗液,它们会迅速沉淀至岩芯内管底部和钻头处,由于岩粉沉积,使岩(矿)芯卡得比较牢固,免去了过去投入卡料的程序,而且其卡芯效果会更好,这样有利于提高岩(矿)芯的采取率。
本发明双动双管钻具,其岩芯内管中的冲洗液是向上走的,往下走的冲洗液是经过内外管通道至孔底,这样一是减少了冲洗液直接冲刷岩(矿)芯的作用,二是由于岩芯内管中冲洗液往上走,岩(矿)芯也是往上,冲洗液会产生向上的推力和吸力,既帮助岩(矿)芯顺利进入岩芯内管,又减少对岩(矿)芯冲刷损耗和顺序颠倒混乱,这样既提高了采取率,又保证了岩(矿)芯的质量,甚至在复杂地层可以采取原状样。
附图说明
图1:本发明结构示意图;其中:1.双管接头;2.进水孔;3.外管;4.钢珠;5.堵头;6.内管;7.内管调节短节;8.钻头;9.排水孔;
图2:双管接头截面示意图;
图3:双管接头A-A剖面图;
图4:钻头结构示意图;
图5:钻头横截面图;
图6:调节短节结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为φ91mm的双动双管钻具的结构示意图,它是由带进水孔2和排水孔9的双头双管接头、内管6、外管3、带分水孔的钻头8和调节短节7组成。其双动双管接带3个直径为10mm的进水孔,分布角度为120度,带3个直径为10mm的排水孔,分布角度为120度,见附图4。带分水孔的钻头为在钻头底部至钻头内壁钻6个直径为8mm的斜孔,见附图6。
本发明用于某钨矿,该矿山地层复杂,岩层破碎,特别是在矿带,过去采用普通双动双管钻具很难采取岩(矿)芯,经常采取率不足50%,给打矿工作带来非常不准确的信息,采用本发明的双动双管钻具,不管在岩层还是在矿层,其采取率均在95%以上,大多数回次其采取率为100%,而且岩(矿)芯基本上是原状样,这样为地层找矿提供了准确可靠的信息。
通过应用,由于钻孔冲洗液是从钻头壁中间通过,使钻头冷却效果好,同时孔底几乎不残留岩粉,这样减少了钻头的磨损,其钻头寿命一般可提高30%左右,其钻进效率也可以提高30%以上,取得了很好的社会与经济效益。

Claims (4)

1.用于松散破碎地层取芯(样)的双动双管钻具,包括双管接头,内、外管和钻头,其特征在于:位于钻头与内管之间设置有内管调节短节,所述的双管接头带进水孔和排水孔,钻头上带分水孔。
2.根据权利要求1所述的双动双管钻具,其特征在于:所述的进水孔为3~4个,直径为8~18mm,分布角度为90~120°;所述的排水孔为3-4个,直径为8-18mm,分布角度为90-120°。
3.根据权利要求1所述的双动双管钻具,其特征在于:所述的分水孔位于钻头底部至钻头内壁,分水孔为4-8个直径为4-15mm的直孔或斜孔。
4.根据权利要求1所述的双动双管钻具,其特征在于:所述的钻头为金刚石钻头或合金钻头。
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