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金剛石鉆進用鉆具的組成

金剛石回轉鉆進所用的鉆具可以分為兩大類,即單層巖心管(簡稱單管)鉆具和雙層巖心管(簡稱雙管)鉆具。它們由鉆頭、擴孔器、巖心管、異徑接頭及鉆桿等組成(圖10-1)。兩類鉆具,在外形上沒有更多的區別。

1.單層巖心管鉆具的組成

單層巖心管鉆具由鉆頭、卡簧、擴孔器、巖心管組成,在巖心管的上部要接裝異徑接頭和鉆桿(圖10-2a)。在鉆頭的唇部和內、外側,鑲有碎巖材料———金剛石,用以在鉆進中破碎巖石;卡簧用於在取心時卡斷並夾緊巖心以防脫落;擴孔器的外側,也同樣鑲焊有金剛石,而且其外徑略大於鉆頭的外徑,用以修正孔壁,從而保證孔壁的質量(光潔、均勻、不縮徑)並對鉆具進行扶正;巖心管用以收容巖心和保護巖心。

2.雙層巖心管鉆具的組成

在鉆進中,為了更好地保護巖心以提高取心質量,在鉆具的組成上,采用兩層不同規格的巖心管,同心安裝在異徑接頭上圖10-2b)。外管主要用以推動鉆頭與擴孔器以鉆碎孔底巖石和修整孔壁,內管則用以保護和收容巖心。安裝後內、外管壁間所留的間隙,作為鉆井液流入孔底的通道,避免了鉆井液直接沖刷巖心,從而提高了取心質量。

圖10-1 金剛石鉆進鉆具組成

雙管鉆具的卡簧,安裝在卡簧座的凹槽內,卡簧座通過短截管與內管插裝在壹起,因為內管體積小、壁薄,所以不以螺紋連接,以增大內管強度。

由於安裝形式的不同,雙層巖心管鉆具又可以分為:雙動雙管鉆具和單動雙管鉆具。

(1)雙動雙管鉆具:此種鉆具的組成,因其異徑接頭是壹個簡單的只有兩組螺紋的整體,所以在鉆進過程中,其所連接的內、外巖心管,則是隨異徑接頭壹起進行同樣旋轉的,故稱為雙動雙管鉆具。這種鉆具在使用時,只能起到防止鉆井液直接沖刷巖心管內巖心的作用,而因內、外管同步轉動,對管內巖心的震動及相互研磨等是不利於取心的因素。

(2)單動雙管鉆具:這種鉆具的特點是,在異徑接頭與內管連接的部位,增加了心軸與推力軸承等零件。鉆進時,由於推力軸承的作用,內管不隨外管壹起轉動,故稱單動雙管鉆具。此種鉆具在使用中的優點是,既可防止鉆井液對巖心的直接沖刷,又可因為內管保持不轉而避免巖心受震和相互磨損,更有效地提高取心質量。特別是在松軟的巖層中鉆進時,其護心效果更為明顯。

圖圖10-2 單層、雙層巖心管