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绳索取芯钻具使用说明书


绳索取芯钻具说明书
绳索取芯钻具使用说明书 一、概述 绳索取心钻进又叫不提钻取芯钻进,它的特点是当岩芯装满内管时,不 提钻而用绳索打捞器从钻杆内把内管捞取上来获得岩芯。因其结构简单、钻 进效率高、岩(矿)芯采取率高、劳动强度低、钻探成本低等显著优点,而 广泛使用。我厂生产的绳索取芯钻具已确定为“S”系列产品:S59、SJ75、 S75、S96。其具体规格见下表:

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钻具 型号 S59 S75 SJ75 S96

钻头 扩孔器 外管 内管 钻杆 接头 (外径/内径) (外径/内径) (外径/内径) (外径/内径) (外径/内径) (外径/内径) φ 59/φ 36 φ 75/φ 49 φ 76/φ 46 φ 95.5/φ 63 φ 59/φ 36 φ 75.5/φ 62 φ 76.5/φ 60 φ 96/φ 78 φ 59/φ 36 φ 73/φ 63 φ 73/φ 58 φ 89/φ 79 φ 59/φ 36 φ 56/φ 51 φ 54/φ 48 φ 73/φ 67 φ 59/φ 36 φ 71/φ 61 φ 73/φ 58 φ 89/φ 79 φ 59/φ 36 φ 72/φ 61 φ 73/φ 58 φ 92/φ 78

为使用户更好的掌握这项先进的技术, 正确的使用我厂生产的 S 系列绳索取 芯钻具及附属设备工具,充分发挥绳索取芯钻进的优越性,特编此书,以供 使用参考。 二、绳索取芯钻具的结构和工作原理 目前我国使用的绳索取芯钻具结构和工作原理基本相同。经过生产实践 和不断改进,各种钻具均灵活可靠,效果良好,取芯成功率高。 (一)绳索取芯钻具结构 主要由单动双管和打捞器两大部分组成。 双管部分由外管总成和内管总成组成。而外管总成包括弹卡挡头、弹卡 室、扩孔器、外管和金刚石钻头组成。内管总成包括捞矛头、弹卡、单动组
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件、报警、调节组件、内管、悬挂扶正及卡芯组件组成。 (二)几个主要机构的功用和动作原理 1、捞矛机构 需要取芯时,打捞器从钻杆内下放到内管总成上端,打捞钩

钩住捞矛(矛头) 。向上提升打捞器,捞矛头通过弹簧销向上提升回收管,迫 使弹卡钳收缩,这样使内管总成与外管总成脱离,从而把内管提升上来。 2、弹卡机构 即定位机构,主要由弹卡架、弹卡钳、张簧等部件组成。其

作用是使内管座到外管中时,弹卡钳借助张簧的张力而张开,贴在弹卡室的 内壁上。其上端有弹卡挡头的拨叉,带动钻具轴承上部和外管同时旋转,防 止弹卡磨损。 3、单动机构 4、 调节机构 钻具的单动主要靠两盘推力轴承来实现。 内外管总成的长度, 主要通过调节接头和调节螺母进行调节。

达到卡弹簧座底端与钻头内台阶所要求的间隙(3-4mm) ,减少岩芯受冲洗机 会。在使用过程中,由于内管零部件尺寸的变化,卡簧座与钻头内台阶的间 隙亦随之变化。为了保证岩矿芯采取率,减少残留岩芯,故应及时调节。 5、悬挂机构 在悬挂接头下端有一个可拆卸的悬挂环,内管总成到达外管

总成中的预定位置时,悬挂环坐落在座环上。限制内管总成的下行位置。 6、到位报信机构 由阀体、阀堵、弹簧、调节螺堵、悬挂接头等组成。内

管总成到达外管总成中的预定位置时,悬挂环坐落在座环上,冲洗液的通路 被堵,迫使冲洗液改变流向,并克服弹簧力量使阀堵向下运动,使冲洗液通 道打开,于此同时,地面泵压表上的压力明显上升,表示内管总成已到达钻 进位置,可以开始扫孔钻进。 7、岩心堵塞报信机构
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由滑套、蝶簧等组成,岩心堵塞或岩心装满内管时
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产生向上推力,使滑套克服蝶簧的力量向上运动,从而堵塞悬挂接头的下通 水孔,造成泵压表压力升高,起到堵塞报警的作用,又可防止烧钻事故的发 生。 8、打捞机构 由打捞钩、捞钩架、重锤等组成。捞取岩心时打捞器放入钻

杆内,靠重锤快速下降,当到达内管总成上时,打捞钩抓住捞矛头,从而把 内管提升上来。 9、安全脱卡机构 由打捞器上的安全销和脱卡管组成。内管总成到位后,

投下脱卡管,罩住打捞钩尾部,使打捞钩端部张开,释放捞矛头,从而使打 捞器与内管总成脱离;当捞取岩芯遇阻时,可通过绳索绞车提拉钢丝绳,把 安全销拉断,使打捞器上半部分与下部分完全脱离。 三、钻具的组装及维护保养 (一)钻具的组装: 首先,应按照装配图分别组装好内、外管总成和打捞器,并对钻具的主 要零件进行认真检查;然后,把内管总成装入外管总成中,调整内、外管的 长度配合,并用打捞器试捞内管总成,经确认合乎技术要求后,方能下孔使 用。 1、外管总成的组装和检查要求如下: (1)装入座环和扶正环时,应放平摆正后用手推入,禁止用任何铁器敲 击,以防损伤螺纹或使座环及扶正环变形,影响内管的升降。 (2)外管的弯曲度应小于 0.30mm/m,否则应进行矫直。 (3)外管总成上所有螺纹联接处,要涂抹丝扣油并拧紧。 2、内管总成的组装和检查,要求如下:
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(1)首先,检查捞矛头是否完整无缺,有无碎裂掉块现象; (2)组装弹卡机构时,先将回收管套于弹卡架上,再通过回收管和弹卡 架的槽,装入弹卡和涨簧,最后通过回收管的装配孔把弹性销打入。装入的 弹卡动作应灵活,用手轻轻拉动捞矛头,回收管即可使弹卡缩回,此时弹卡 两翼间距应小于或等于回收管直径;推下回收管,弹卡应立刻张开,此时弹 卡两翼间距大于弹卡室内径。涂抹润滑油,以减少弹卡活动时的摩擦力。 (3)所有弹性销要装正,其开口方向都应一致朝上或朝下,以改善受力 状态。弹性销需用锤子打入并装配紧实,不能有晃动现象。 (4)组装到位报信机构时,应根据钻孔深度调节弹簧的力量(一般浅孔 预紧力要小) 。 (5)缓冲弹簧的锁母需用开口销锁住,并使缓冲弹簧有一定的预紧度。 (6)拧紧调长机构的调节螺母,以防松(倒)扣,使内管总成伸长而导 致其上下顶死,在外管总成中发生故障。 (7)单动轴承装配时,要注意调配好弹子盘的间隙, (不能过紧,也不 能过松) ,以用手转动灵活,不晃动为好。轴承装配完毕后,应通过黄油嘴向 轴承注油;轴承座内应装满黄油。 (8)卡簧座、内管和内管总成的上部连接必须同轴;内管应光滑平直, 不得弯曲或局部出现凹坑等现象。 (9)拧紧卡簧座并配好卡簧,一般卡簧的自由内径应比钻头内径小 0.2-0.3mm。 3、打捞器的组装和检查:将打捞器与绳索取芯绞车的钢丝绳相连接,并 进行以下检查:
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(1)打捞钩安装固正,不能向一侧偏斜。 (2)尾部弹簧应工作灵活可靠,头部张开距离以 8-12mm 为宜。 (3)试验脱卡管的作用:把脱卡管套在打捞器上,用手向下轻轻推动脱 卡,即可罩住打捞器的尾部,并能使其头部张开(张开距离应大于内管总成 的捞矛头直径) 。 4、内外管总成的装配与调整:把内管总成装入外管时,应认真调节如下 间隙: (1) 弹卡与弹卡挡头的顶面应保持一定间隙。 根据钻具规格尺寸的不同, 该间隙一般为 3-4mm。此间隙过小,使弹卡不能自由地进入弹卡室使钻具在 钻进时不能定位;若间隙过大,则在钻进过程中就会加大卡簧座与钻头内台 阶的间隙,影响岩(矿)芯的采取率。 (2)卡簧座与钻头内台阶之间应保持最优间隙,根据钻进地层的不同, 该间隙一般为 2-4mm。在保证冲洗液正常工作的前提下,应尽量减少此间隙, 以减少冲洗液对岩(矿)芯的冲蚀,提高岩(矿)芯采取率。 (3)内管总成应牢固地卡住在外管总成中,不能自弹卡挡头端自由地倒 出。只有当使用打捞器时,才能顺利捞出。 组装好内外管总成后, 再应组装一套外管总成和两套内管总成作为备用。 (二)钻具的维护和保养 为人保证正常使用钻具,必须经常检查钻具,并作好平时经常性的维修 和保养。 1、检查弹卡磨损情况和弹卡是否变形。弹卡处于张开状态时,两翼最大 间距应比弹卡挡头内径大 1.5mm,否则应及时更换。为了保证弹卡动作灵活,
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应经常用机油润滑。 2、单动轴承应定期注入黄油,一般每提升一次即应擦净和注入黄油。如 单动不灵活,必须拆开检查,轴承损坏要更换。进入岩粉颗粒或其它污物, 应进行彻底清洗。 3、内管弯曲变形超过 0.5min/m 时,必须进行矫直。局部产生凹坑妨碍 岩芯进入内管,则应更换新的。 4、若弹卡挡头有拨叉。则每次提钻应检查拨叉的磨损情况。发现磨出圆 角的要用钢锉修平。检查出变形或者断裂现象时,则须更换。 5、悬挂环、座环及扶正环因磨损变形影响打捞时,须及时修理或更换。 6、到位报信机构的弹簧若发生疲劳永久变形,应及时更换。 7、 岩芯堵塞报警机构的蝶簧经过多次使用, 由于疲劳损坏或减小了弹性, 增加蝶簧片数或更换变形蝶簧。 8、使用带水口的卡簧座时,其水口深度应保持在 4mm。若发现磨损,应 及时加深到 4mm,卡簧座发生变形应及时更换。 9、每次捞取岩芯前,应检查打捞钩头部和尾部弹簧的磨损情况。若已磨 损和变形严重,要及时更换。 四、钻具使用和常见故障及排除方法: (一)钻具的使用 绳索取芯钻进规程和普通金刚石岩芯钻进有所不同。因钻头壁厚(比普 通钻头唇部面积大 35%) ,而钻杆与孔壁间隙小(间隙 2.25 毫米) ,所以相应 的钻压应增大,而冲洗液应减小,钻进中如泵压忽然升高,说明发生岩芯堵 塞,应立即停止钻进,进行打捞,这时可以将机上钻杆提起,并用夹持器夹
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住,卸开接头,拧上钻杆护丝,下放打捞器。 打捞器在冲洗液中以 100-120 米/分的速度下降, 当打捞器降落在内管总 成上端时,一个轻微的撞击声可以听到,缓慢地开始提升钢丝绳,当内管总 成提动后可正常提升,当继续提升,冲洗液由钻杆中溢出时,说明打捞成功, 否则再次下放打捞器重新试一试。当反复捞取无效时,禁止猛冲硬墩,应分 析原因,直至提钻处理。 当内管总成提出钻杆后,从打捞器上取下,检查岩芯采取情况,如岩芯 采取正常,即可把备用的第二套内管总成投入钻杆中,合上立轴,开泵使用 大泵量向下压送,并注意观察泵压表,当内管总成到达外管中时,泵压明显 升高,此时便可以减小泵量(正常钻进时的泵量) ,开始扫孔钻进。被打捞上 来装满岩芯的内管总成要拧开卡簧座,轻轻敲击内管,倒出岩芯,勿用铁锤 敲击,以免产生凹坑钻进堵塞岩芯,取出岩芯后清洗并检查内管总成然后重 新组装起来,放在不易被压、踩的地方,以备下次再用。 在严重漏失的地层钻进时,应向孔内注入冲洗液,然后投下内管总成或 把脱卡管装在打捞器上,使用打捞钩挂住捞矛头,向下送内管总成,当到达 外管中时,打捞钩的头部张开,而其尾部向内收缩,被脱卡管罩信,使打捞 钩脱卡,然后提升打捞器,以免撞击损坏钻具和钻头。 (二)常见故障及排除方法 在钻具的使用过程中,由于操作不当或钻具主要零部件失灵等原因,会 发生故障。发生故障时,应认真分析,查明原因,采取措施,及时排除,现 将常见故障、产生原因及排除方法列举如下: 1、打捞器捕捞不住内管总成
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使用打捞器打捞内管总成时,根据绞车卷筒上钢丝绳的标记,确认打捞 器已到达内管总成上端,可是打捞器不能把内管总成提上来。出现这种情况, 可能有以下原因: (1)因跑钻等原因,孔壁的岩石碎块或其它杂物落到内管总成上端,卡 在捞矛头处。 (2)冲洗液中岩粉较多,停钻后又未及时打捞,沉淀粉盖住捞矛头。 (3)内管总成的捞矛头损坏,使打捞器的打捞钩捞不住。 (4)打捞钩损坏或其尾部断裂,使打捞器失效。 遇到这种情况,上下提放打捞器,反复捞几次;如不见效则可把打捞器 提升上来进行检查,若打捞器完好无损,则应提钻处理。 2、打捞器捕捞住内管总成后提拉不动 打捞器到达内管总成上端,而且捕捞住内管总成,但提拉不动,则多数 是以下原因所至: (1)因岩芯堵塞或卡簧座倒扣,使内管总成在弹卡挡头与钻头内台阶顶 死,弹卡板不能收拢。 (2)因地层原因,提断的岩芯下端呈蘑菇状,使得内管总成提拉不动。 (3)弹卡板的弹性圆柱销脱出,卡住回收管不能上移。 (4) 卡簧座下端和内管的螺纹部分因岩芯堵塞后未及时打捞且盲目加压 变形,使其通不过外管总成中的座环。 (5)悬挂环和座环严重磨损,拔断岩芯时,悬挂环卡死在座环中。 出现上述情况,应使用安全脱卡机构,使打捞器与内管总成脱开,把打 捞器提升上来。根据所钻地层情况,认为有可能是因岩芯蘑菇头造成的,则
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将钻具放到孔底,开始研磨片刻,再下放打捞器试捞,如仍无效,则需提钻 处理。 3、打捞器下放或提升内岩芯管在钻杆中遇阻 一般由以下原因所到: (1)钻杆螺纹发生变形,如公扣收扣,使内管总成的悬挂环不能通过。 (2)钻杆或内管严重弯曲,使内管总成卡死在钻杆柱内。 (3)钻杆脱扣或断裂,把内管总成卡死在钻杆柱内。 这时应先使用安全脱卡机构,把打捞器提升上来,然后提钻检查并更换 不合技术要求的钻杆或内管。 4、打捞出的内管无岩芯 (1)岩芯直径与卡簧内径配合不当,岩芯直径过小,卡簧卡不住岩芯, 造成没有拨断岩芯或岩芯在打捞途中脱落。 (2)弹卡钳或弹卡挡头被严重磨损,失去定位作用,钻进时内管总成向 上串动,形成打“单管” 。 (3) 由于钻杆柱内有脱落岩芯或钻杆柱严重弯曲, 螺纹部分变形等原因, 使得内管总成卡在钻杆中未到底。 (4)内管总成还未到预定位置就开始扫孔钻进,导致岩芯过早地进入钻 头,使内管总成不能到钻进位置而形成“单管”钻进。 遇到上述情况,应提钻逐项检查。 5、到位报信机构失灵 (1)弹簧产生疲劳永久变形。 (2)阀堵退扣。
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此时应更换弹簧,拧紧阀堵。 五、配套钻杆的使用 (一)配套钻杆的合理使用 1、在拧卸过程中必须坚持使用丝扣油。生产实践证明,使用丝扣油不仅 能减少螺纹拧卸时的表面磨损,减轻工人劳动强度,还可以提高螺纹的密封 性能。 2、遵守操作规程,防止跑钻、断钻、烧钻等,以免强力起拔严重损伤钻 杆。 3、严格钻孔级配,采用合理的孔壁间隙,如因坍塌掉块出现空洞,应及 时采取措施(如下套管、注水泥等) 。 4、 钻杆下孔时, 应采用钻杆钳拧紧, 拧紧力矩应大于钻杆正常工作力矩。 5、采用合理的钻压,尤其是在钻头不进尺时,严禁盲目加压,否则不但 易于引起钻杆弯曲,而且易使螺纹变形。 6、如果钻杆发生弯曲变形,变形超过 0.75 毫米/米,则应进行矫直。 7、钻杆下孔前应检查螺纹是否有损坏现象,清除公母螺纹上污物并涂以 丝扣油。 8、钻杆立根台必须放缓冲材料如木板,橡皮等,禁止螺纹端部与铁器接 触。 9、下钻时钻杆立根应与孔内钻杆严格对中,防止压坏钻杆。 10、拧卸钻杆时严禁用铁锤敲击。 11、钻杆搬迁时,螺纹部分应拧上护丝,轻拿轻放,防止损伤钻杆。

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