CN112647880A - 一种水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法 - Google Patents

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李信杰
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    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling
    • E21B7/046—Directional drilling horizontal drilling

Abstract

本发明公开了一种水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法，涉及地质工程勘察领域，具体为一种应用泵吸(射流)原理通过钻杆内部通道收集钻头破碎下来的钻屑连同孔内泥浆一起经水平定向钻钻头的吸入口吸入到射吸装置内，并通过钻杆排至地表岩屑收集和筛分装置，并将固液分离后采集固相岩芯的连续非整体取芯方法。该水平定向钻勘察用反循环取芯钻具及连续非整体取芯方法，可实现水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯，大幅度提高水平定向钻勘察钻进及排屑效率。

Description

一种水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法
技术领域
本发明涉及地质工程勘察领域，尤其涉及一种水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法。
背景技术
传统工程地质勘察方法通过现场实验、岩样室内实验、综合测井等方法来评价围岩特性，并通过连线法推测出沿线地质断面情况。
该方法非必要钻进工作量大、钻孔离散，不能真实、全面反映围岩特征，且在如高海拔山区、无人区等地貌和环境条件复杂、恶劣的区域，受到运输、供水、场地、人员健康及环保等因素的制约，难以正常实施，综合工程成本非常高。水平定向钻地质勘察技术，可以将传统垂直钻孔地质勘察方法的“一孔之见”变成地下工程轴线的全线无盲点勘察，非常有利于全面准确的揭示地下工程轴线的地质状况。
然而，当开展长距离水平定向钻勘察时，传统正循环环空泥浆流速小，岩屑运移排出困难，钻孔直径越大，排屑效率越低。传统提高排屑效率的方法为增大泥浆泵量，使用粘度较高的泥浆体系等，但是这样钻进成本增高、环保压力大，并且高泥浆压力伴随安全隐患。
发明内容
目前水平定向钻应用于勘察刚刚起步，水平定向钻勘察目前只有不成熟的正循环间断取芯技术，没有反循环取芯钻具及技术，本专利介绍钻具及方法是与水平定向钻技术进行有效结合，进而提出的反循环取芯钻具及技术，本发明提供了一种水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法，可实现水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯，大幅度提高水平定向钻勘察钻进及排屑效率。
本发明提出的一种水平定向钻勘察用反循环连续非整体取芯方法，由一种水平定向钻勘察用反循环取芯钻具应用泵吸原理完成，
所述水平定向钻勘察用反循环取芯钻具包括切削刃、吸入口、收集口、喉管、扩散管和接头；
所述喉管的中间部分直径小于喉管两端的直径；所述扩散管的直径从一端至另一端逐渐变大；
钻屑连同泥浆经由切削刃进一步切削，由吸入口吸入，依次经过收集口、喉管和扩散管，存储于反循环取芯钻具内；
所述接头用于连接螺杆马达。
进一步地，所述方法包括以下步骤：
S1、根据经验确定待勘察目标的水平定向钻入土点和方位；
S2、布置水平定向钻机并锚固；
S3、水平定向钻机钻进入土点位置，开挖泥浆池，并在泥浆池中注满配置好的泥浆；
S4、水平定向钻机依次连接好钻杆、螺杆马达和反循环取芯钻具，钻杆另一端连接渣浆泵，渣浆泵另一端连接振动筛；
S5、启动渣浆泵，通过钻杆抽吸泥浆池的泥浆形成循环，启动水平定向钻机开始进行导向钻进，泥浆池的泥浆通过钻杆环空到达钻头；钻头破碎下来的钻屑连同孔内泥浆一起经水平定向钻钻头的吸入口吸入到反循环取芯钻具内，并通过钻杆排至地表，最终通过渣浆泵到达振动筛；
S6、在振动筛出口收集岩屑直至钻进结束。
所述切削刃外侧设有水口，钻具外径表面设有水槽以方便；所述水口、水槽和吸入口均为环形阵列分布。
本发明提供的有益效果是：实现水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯，大幅度提高水平定向钻勘察钻进及排屑效率。
附图说明
图1为本发明水平定向钻勘察方法示意图；
图2为本发明水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法示意图；
图3为本发明水平定向钻勘察用反循环取芯钻具示意图。
图中：1、水平定向钻机；2、钻杆；3、泥浆池；4、待勘察体；5、反循环取芯钻具；51、切削刃；52、吸入口；53、收集口；54、喉管；55、扩散管；56、接头；6、钻杆环空。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参阅图1和图2，本发明提供了一种水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法，所述一种水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法，具体为一种应用泵吸(射流)原理通过钻杆内部通道收集钻头破碎下来的钻屑连同孔内泥浆一起经水平定向钻钻头的吸入口吸入到射吸装置内，并通过钻杆排至地表岩屑收集和筛分装置，并将固液分离后采集固相岩芯的连续非整体取芯方法。
请参阅图3，所述一种水平定向钻勘察用反循环取芯钻具,包括切削刃51、吸入口52、收集口53、喉管54、扩散管55和接头56。
所述一种水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法包括以下步骤，S1确定针对待勘察目标需要的水平定向钻入土点和方位；S2选择合适的水平定向钻机，布置钻机并进行锚固；S3钻进入土点位置开挖泥浆池，并注满配置好的泥浆；S4根据需要，钻机依次连接好钻杆、螺杆马达和反循环取芯钻具等钻具，钻杆另一端连接渣浆泵，渣浆泵另一端连接振动筛；S5启动渣浆泵，通过钻杆抽吸泥浆池的泥浆形成循环，启动钻机开始进行导向钻进，泥浆池的泥浆通过钻杆环空到达钻头，然后钻头破碎下来的钻屑连同孔内泥浆一起经水平定向钻钻头的吸入口吸入到射吸装置内，并通过钻杆排至地表，最终通过渣浆泵到达振动筛；S6在振动筛出口收集岩屑直至钻进结束。
请参阅图3，所述取芯钻具切削刃51外侧设有水口，钻具外径表面设有水槽以方便泥浆过流；所述水口、水槽和吸入口52均为环形阵列分布。
请参阅图3，所述喉管54直径中间小两端大，扩散管55直径逐渐变大，泥浆携带岩屑从吸入口52经过收集口53到达喉管54，由于喉管54直径中间小两端大，扩散管55直径逐渐变大，泥浆通过时流速先增大后减小，压强有变小的过程，在喉管54处形成一定的抽吸力，增强吸入口52对泥浆和岩屑的吸入效果。
所述切削刃51类型和材质可根据不同的钻进地层岩性进行选择；所述吸入口52、收集口53、喉管54和扩散管55内径尺寸可保证泥浆携带岩屑通过；所述接头56用于连接螺杆马达等其他所需钻具。
本发明提供的有益效果是：实现水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯，大幅度提高水平定向钻勘察钻进及排屑效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法，由一种水平定向钻勘察用反循环取芯钻具应用泵吸原理完成，其特征在于：
所述水平定向钻勘察用反循环取芯钻具包括切削刃(51)、吸入口(52)、收集口(53)、喉管(54)、扩散管(55)和接头(56)；
所述喉管(54)的中间部分直径小于喉管(54)两端的直径；所述扩散管(55)的直径从一端至另一端逐渐变大；
钻屑连同泥浆经由切削刃(51)进一步切削，由吸入口(52)吸入，依次经过收集口(53)、喉管(54)和扩散管(55)，存储于反循环取芯钻具内；
所述接头(56)用于连接螺杆马达。
2.如权利要求1所述的一种水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、根据经验确定待勘察目标的水平定向钻入土点和方位；
S2、布置水平定向钻机并锚固；
S3、水平定向钻机钻进入土点位置，开挖泥浆池，并在泥浆池中注满配置好的泥浆；
S4、水平定向钻机依次连接好钻杆、螺杆马达和反循环取芯钻具，钻杆另一端连接渣浆泵，渣浆泵另一端连接振动筛；
S5、启动渣浆泵，通过钻杆抽吸泥浆池的泥浆形成循环，启动水平定向钻机开始进行导向钻进，泥浆池的泥浆通过钻杆环空到达钻头；钻头破碎下来的钻屑连同孔内泥浆一起经水平定向钻钻头的吸入口(52)吸入到反循环取芯钻具内，并通过钻杆排至地表，最终通过渣浆泵到达振动筛；
S6、在振动筛出口收集岩屑直至钻进结束。
3.如权利要求1所述的一种水平定向钻勘察反循环连续非整体取芯方法，其特征在于：所述切削刃(51)外侧设有水口，钻具外径表面设有水槽以方便；所述水口、水槽和吸入口(52)均为环形阵列分布。
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