国产NQ绳索取心钻具的特点及应用分析

徐小兵

(江西铜业集团地勘工程有限公司,江西德兴 334224)

国产NQ绳索取心钻具的特点及应用分析

徐小兵

(江西铜业集团地勘工程有限公司,江西德兴 334224)

分析了NQ绳索取心钻具(国产,进口标准)特点,并与普通的S75绳索取心钻具进行了分析比较。为在江西铜业集团公司推广NQ绳索取心钻具打下基础。

NQ绳索取心钻具;S75绳索取心钻具;效率

江西铜业集团地质勘探工程有限公司(以下简称公司)是江西铜业集团公司(以下简称江铜)因1997年海外发行H股和保持中国铜工业领头羊地位的需要而成立的二级单位,目的是不断寻找矿产资源,保证江铜资源优势和可持续发展。

公司前身是江铜集团银山铅锌矿下属江银勘测公司。1997年4月18日公司成立后为提高钻探效率,降低操作人员劳动强度,开始推广使用S75绳索取心钻具(以下简称S75钻具)。2010年7月采购了2 000 mNQ绳索取心钻具(以下简称NQ钻具),在银山矿业公司井下进行试用。

1 S75钻具特点

绳索取心钻具是一种用钢丝绳将打捞器从钻杆中下到孔底,把容纳岩心的内管打捞提升上来进行取心,不必提升钻杆取心的单动双管钻具,绳索取心钻进是一种先进的钻探方法,是岩心钻探领域的一次重大的技术革命,目前在国内外得到了广泛的应用。它的主要特点如下:

1.大大减少了升降钻具的工序,从而减轻了工人的劳动强度;减少了辅助时间;进而增加了台班进尺;提高了钻头寿命。

2.由于钻具级配合理,钻杆和岩心管的壁比较厚,加上孔壁间隙小,钻杆不易弯曲,提高了钻具的稳定性,有利于防斜和减震。

3.钻具有上、下缓冲机构和报警机构,能有效地防止机件损坏和烧钻事故。

4.在复杂地层钻进适应性强,它提钻次数少,减少了孔壁裸露的机会,相对地增加了孔壁的稳定性,另外钻杆柱还可起到套管作用,有利于快速穿过复杂地层。

5.使用范围广,既可用乳化液钻进,又可用优质泥浆钻进,特别是在中深孔中钻进,更能显现出它的优越性,从而获得很好的经济效益。

6.由于安装有扶正环,提高了内管的稳定性和与钻头的同轴度,使岩心较顺利地进入内管,减少了岩心堵塞和磨损,提高了岩矿心采取率,保证了钻孔的质量。

2 NQ钻具特点

NQ钻具是国外绳索取心标准,是在普通绳索取心钻具的基础上发展起来的,其钻具的设计理念是:钻杆结构的设计,关键是要提高钻杆的连接强度和刚度、钻杆的同轴度、抗疲劳和耐磨损,同时也要操作简单。与S75钻具相比,具有适用范围更广,易损件少,操作简单,钻杆抗拉、抗扭、耐磨、抗疲劳、抗弯更强,具体特点如下。

2.1 钻杆连接形式

S75钻具钻杆两头设有公母接手(钻杆及公母接手丝扣处因为加工而造成强度最低,最容易造成事故),钻杆之间的连接是直连式,结构简单。减少2/3公母接手联接点,大大减少了事故点,极大地降低了钻杆事故的发生概率。

螺纹牙型采用设计更为合理的NQ标准牙型,更加密封,防止冲洗液的漏失,降低了烧钻等事故的发生。

2.2 钻具材质

绳索取心钻进往往要钻进几天、十几天甚至几十天才提钻一次,极大地减少了对钻具的的检查次数,所以绳索取心钻具的材质比普通提钻取心钻具的材质要求更高,S75使用的是MnMoB系钢材(该系钢材相对而言,韧性差,屈强比大,因此抗疲劳性能差),NQ钻具采用的是XY J850优质调质合金钢,各项性能更优,具体见表1。

表1 XY J850调质后与S75钻具材质的力学性能对比表

2.3 钻具生产工艺

S75钻具采用的是按照国际通用的冷拔方式生产,可以弥补热轧地质管壁厚偏差大、力学性能稳定性不好等缺陷。NQ钻具通过改进传统冷拔工艺更加确保管材的尺寸精度(包含外径、内径、壁厚和直线度)(见表2)。其精确的尺寸公差,有利于螺纹的加工和接口的精确联接,能降低钻具在工作时的震动、减少钻进钻具的磨擦和对接头的磨损,从而达到最合适的承压抗弯性能。另一方面根据钻杆的实际加工尺寸需求,制定最合理的公差范围,尽可能减少车削量,增加精加工后的实际厚度,提高钻具总体性能。

2.4 力学性能

地质管材在具备精密管所要求的尺寸公差同时,还必须满足较高的抗拉强度、扭转强度、良好的抗疲劳性和延伸性。也就是说既要有钢性又要有韧性。这就需要用优质的合金钢才能保证,钢材元素含量表见表3。

表2 具体尺寸参数表

表3 钢材元素含量表10-6

3 使用对比

2007年银山矿业危机矿山接替资源勘查项目施工中,使用的是S75钻具,总共进尺21 524.6 m,平均台月效为583.7 m/月(见表4)。

2010年7月银山矿业九区、北山区深部详查项目施工中,使用了NQ钻具,已总共进尺4 550.3 m,平均台月效为741.6 m/月(见表5)。

表4 银山矿业S75钻具施工部分钻孔表

表5 银山矿业NQ钻具施工部分钻孔表

4 结 论

两种钻具在同一地层施工,NQ钻具效率提高了约1.3倍;而价格NQ钻具是S75钻具的1.6倍,但经过4 000多m的施工发现,NQ钻具材质好,更耐用,且无需更换接手,后续材料费用较低,总体费用相对更低。施工900 m的孔没有发生一起钻具断裂事故。为此在深孔及复杂地层施工中,采用NQ钻具还是能较大幅度提高钻探效率、降低成本,适合在江铜集团推广使用。

Abstract:The article mainly analyzed the features of the NQ wire-line coring drill(Domestic,import standards), and coMPared to the S75 rope core drill,this laid the foundation for promote the NQ wire-line coring drill in Jiangxi Copper.

Key words:the NQ wire-line coring drill;the S75 rope core drill;efficiency

Analysis on the Features and Application of Domestic NQ Wire-line Coring Drilling Tools

XU Xiao-bing
(Jiangxi Copper Group Geological Exploration Ltd.,Dexing334224,China)

TH14

A

1003-5540(2011)05-0063-03

2011-06-30

徐小兵(1975-),男,工程师,主要从事钻探设备及材料管理工作。