簡介
噴射反循環取心是指利用專業鑽具進行噴射反循環鑽進的工藝。管內岩心常處於懸浮狀態,減少了岩心之間的磨耗,也防止岩心碎塊被重複破碎。主要適用於鬆軟破碎、軟硬互層、“硬、脆、碎”地層和部分完整地層。
噴反鑽具能否在孔底形成局部反循環,關鍵在於噴射元件參數和鑽進技術參數的選擇。鑽桿要保持暢通,避免堵塞噴嘴。噴射反循環取心可靠,採取率高,岩心碎塊及岩粉均可取上,因而孔內清潔,但有碎塊狀岩心上下顛倒、層次混淆和分選現象。鑽進極破碎地層時易堵塞,回次進尺較短 。
噴射反循環取心鑽具結構
主要有鑽頭、卡簧座、卡簧、短節、擴孔器、針網、鎖緊螺母、內管、調水接頭、外管、擴散接頭、噴射接頭、心軸、限位接頭、軸承外殼、密封先、軸承、密封圈、變絲接頭等19個零件組成。兩種鑽具結構原理和零部件基本相同,不同之處就是59mm鑽具的單動部分在外管上,噴射部分在內管上。鑽具單動部分在內管上,噴射部分在外管上。按每個零部件的作圖,可分為如下機構:
1.單動機構:主要由心軸、軸承外殼、密封殼、推力軸承、密封圈組成。作用:藉助兩副推力軸承實現鑽具的單動,減輕鑽具迴轉對岩礦心的磨損和軸向振動對岩礦心的破壞作用。
2.噴射機構: 主要由噴射接頭、擴散接頭組成。作用:產生負壓形成局部反循環。
3.凋水機構t主要由針閥、鎖緊螺母、調水接頭組成。作用:調節內管返流量。
4.卡心結構:主要由卡簧座、蕾簧、短節組成作用,卡取岩礦心。
5.鑽頭:根據岩性不同我們設計了兩種特殊鑽頭。
(1)底噴隔水式鑽頭,
(2)底噴階梯水鑽頭。
它的特點是:內水槽較淺,外水眼成階梯形,階梯高度5-10mm。該鑽頭配合內管返流裝置使用,主要是防止高速液流對岩礦心的直接沖刷破壞作用,從而保持岩礦心的原狀結構 。
噴射反循環取心鑽具工作原理
鑽進時沖洗液沿鑽桿進入噴嘴,由於噴嘴內腔為錐形,且噴嘴斷面較小,因此,沖洗液以高速射入喉管,並在混合室周圍形成負壓。由於負壓的產生,孔底液流經內管被吸入混合室,在此與高速液流混合後由高速射流帶入到喉管,經擴散室、分水孔、內外管環隙到鑽頭底部,形成分流。一部分沖洗液在高速射流產生的負壓作用下,在內管和內外管環隙之間形成局部反循環,同時起到冷卻鑽頭,清潔孔底、懸浮、潤滑和保護岩礦芯的作用。另一部分沖洗液(即水泵給水量)攜帶岩粉,成正循環返出孔外,從而形成局部反循環鑽進 。
噴射反循環取心鑽具的適用範圍及主要特徵
適用範圍
該鑽具不受鑽孔角度、鑽進方法和沖洗液性質的限制。只要內管返流量調節適當,鑽頭選擇合適,可以在任意複雜地層中鑽進。
鑽具的主要特徵
1.在噴反接頭處設計安裝有性能可靠的控水裝置,鑽進時內管返流量大小不受水泵給水量和泵壓大小的控制,可根據岩石需要任意進行調節。在鑽進堅硬破碎的岩石時,內管返流量可以調到使其能起到懸浮岩粉、清潔孔底、冷卻鑽頭的作用;在鬆散、怕沖刷的地層中鑽進,可將內管返流量調小,使其能起到潤滑、減阻和防止岩芯堵塞的作用。
2.調節內管返流量的大小時,對從鑽頭底部成正循環返出地面的水量大小沒有影響,所以該鑽具能杜絕燒鑽事故,保證取量芯質,提高回次進尺長度,延長鑽頭壽命,提高生產效率。
3.在泵量和泵壓不變的情況下,靠針閥改變過水斷面大小來調節內管返流量,有效地解決了反循環鑽進時岩石所需返水量和冷卻鑽頭、清潔孔底、排除岩粉、潤滑護壁所需沖洗液量大小之間的矛盾,為安全可靠地鑽進複雜地層創造了良好條件。
4.通過鑽頭底部總的返水量大於給水量,所以在相同條件下以較小的泵量就可維持孔底清潔,確保正常鑽進 。