超长半合管钻具在汶川地震断裂带科学钻探工程中成功应用-地质矿产廊坊聚力岩土工程科技开发公司

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    超长半合管钻具在汶川地震断裂带科学钻探工程中成功应用

    通过我公司研发项目研制的9米超长半合管钻具应用于汶川地震断裂带科学钻探工程项目(以下简称:WFSD)4号孔,该孔设计孔深3350m,2000m至3350m为连续取心孔段,取心钻进口径150mm。WFSD工程项目都是在极破碎地层实施的取心钻探孔,地震研究对岩心采取率和原状性都有极高的要求,为避免出心过程中人为损坏珍贵的岩心,项目全部要求采用半合管取心钻具。

    自2009年WFSD-2、WFSD-3号孔2个大直径钻孔先后开钻,我单位复杂地层取心钻具研制项目组便长驻施工现场研制半合管取心钻具,先后研制了KT150、KT122单动双管、SS150大直径绳索、球挂式122岩心爪等多种半合管取心钻具,并服务于WFSD-2、WFSD-3、WFSD-4三口大直径取心钻探孔。

    在极破碎复杂地层中,3个钻孔在绝大多数孔段都采用了提钻取心工艺,因此,回次长度成为制约工程进度的最重要因素,而回次长度又完全受限制于半合管长度。项目初期因加工工艺水平的限制,半合管长度仅为3m,为提高取心钻进总体效率,增加半合管长度是最有效的技术措施。通过设计、加工工艺的不断改进及工程中的实验、完善,逐步将半合管长度增加,在WFSD-3号孔首先完成4m半合管实验并取得成功,后又在WFSD-2号孔实验成功6m半合管。4m及6m半合管的运用,将WFSD-3号孔回次长度从1.8m提高至2.42m,WFSD-2号孔更是从2m提高至3.27m,都取得了非常好的经济效益。

    为进一步提高WFSD项目取心钻进总体效率,早日完成WFSD-4号孔取心钻进任务,我单位应WFSD工程部要求研制9m超长半合管。经过加工工艺的调整及钻具结构的合理改进,于2012年11月完成了9m超长半合管钻具的研制,并于2013年1月24日在WFSD-4号孔三开入孔实验,在经过前2个回次钻进工艺的调整后,第3个回次配合我单位研制的YZX130液动锤,采用螺杆马达+液动锤+超长半合管取心钻进工艺,成功实现9.03m满管起钻,且连续4个回次超过9m,取心钻进效率较6m半合管提高50%。

    9米长半合管钻具的成功运用在世界范围内尚属先例,此次实验成功为实现项目首席科学家许志琴提出的2013年内完成WFSD-4孔钻探施工任务的目标打下了坚实的基础,同时也提升了我单位在科学钻探、深孔复杂地层取心钻进领域的技术支撑能力。

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