钻杆的定尺长度与组合形式
发布网友
共1个回答
热心网友
(一)钻杆的定尺长度选择
应主要根据施工现场的适用性和经济性来确定深孔钻探绳索取心钻杆单根的定尺长度。若钻杆单根长度过短,则钻杆柱接头增多,钻杆单根成本上升,钻杆柱接头螺纹副应力增大(根据钻杆柱孔内弯曲正弦波形分析结果),致使孔内钻杆柱折断的几率增大。而钻杆单根定尺也不宜过长,因绳索取心钻杆壁薄,运输堆放时易弯曲变形;同时使钻杆单根整体热处理难度增大。所以,综合考虑,将钻杆单根常见的3m定尺增至4.5m,与小口径普通钻杆定尺基本一致,由单根组成的立根长度也与钻塔高度相匹配。经野外使用表明,其钻杆定尺长度较为合理。
(二)连接方式选择
钻杆的连接方式,目前国内主要有摩擦焊固定接头和可拆卸接头两种。其中,摩擦焊接头连接强度较高,但接头及螺纹磨损后现场无法更换。考虑到钻探过程中接头部位先于钻杆体磨损,为了便于野外现场更换,降低使用成本,深孔钻探用绳索取心钻杆一般多选择可卸式接头。
(三)钻杆柱组合方式
深孔钻探过程中,钻杆受力除承受回转扭矩外,还承受三种状态的力,即上拉力、中和力(拉压交变力)和下压力。根据对不同孔段钻杆柱的受力分析,可合理选择钻杆柱的组合方式。深孔钻探施工中常用的钻杆柱组合方式为单一高强度、高中强度组合和塔式组合。
1.单一高强度
根据设计孔深、口径要求一次性购置可满足至终孔施工的同一结构参数的高强度钻杆。其特点是同一规格的钻杆使用周期相同,一般多为全新初次使用。该形式适用于2500m以浅的钻孔中。
2.高中强度组合
钻杆柱在钻进过程中都会出现不同程度的磨损。随着累计进尺增加,钻杆柱磨损与疲劳损坏逐渐加大,钻杆柱强度随之逐渐降低。施工单位一般都将一批钻杆在几个钻孔重复使用,通常情况下(施工垂直孔)绳索取心钻杆使用寿命约为8000m,施工钻孔越深,寿命越短。为了节约钻探成本,往往需进行新旧钻杆搭配使用(也即是强度不同搭配)。在这方面部分施工单位已取得了成功的经验。例如:山东省地矿局第三地质勘查大队施工的山东莱州三山岛西岭矿区ZK96-5孔(设计孔深4000m),钻孔施工至3000m后,上部采用Φ60.3mm钻杆、Φ75mm外丝锁接头普通石油钻杆约1200m,下接Φ71mm绳索取心钻杆。安徽省地矿局313地质队在赣州于都-赣县矿集区3000m科学钻探选址预研究NLSD-1孔施工中,全孔使用Φ71mm绳索取心钻杆,钻具组合是:上部1000m使用高强度新钻杆,中部连接约1000m已用过的旧钻杆,下部连接高强度新钻杆。
3.塔式组合
深部钻探的钻孔结构往往不是一径到底,一般为了在上部少下套管,又可满足良好的满眼钻进要求,常选择塔式钻杆组合形式进行钻进。即上部采用与口径相适应的粗钻杆,下部连接小一级钻杆,形成倒塔式组合。这种组合特点:一是解决上部钻孔级配问题,保证钻孔环空冲洗液上返流速,利于排粉;二是解决深孔钻探小径钻杆强度不足问题。例如:安徽省地矿局313地质队在安徽庐枞盆地3000m科学钻探选址预研究LZSD-1孔钻探施工中,上部1500m采用Φmm绳索取心钻杆,下部连接Φ71mm绳索取心钻杆,取得了十分满意的效果。
