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水井鑽機鑽杆的種類

水井鑽機使用鑽杆可分為常規鑽杆和特殊鑽杆(如雙壁鑽杆等)兩大類。由於風動潛孔錘鑽進使用的循環介質(壓縮空氣)壓力相對較低,鑽具轉速較慢、所需鑽頭壓力較小,鑽杆承受的扭矩也不大。因此對鑽杆的要求相對地降低了。選用鑽杆時所考慮的因素,主要是在連接方式上要求具有一定的緊密性,在鑽杆規格上要確保循環介質有較高的上返速度。為有效地清除孔內岩屑。液體介質的上返速度,一般要求在0.6-1.2 m/s,而氣體介質上返速度不得小於15m/s,最好在22m/s以上。

一、常規鑽杆

常規鑽杆圖片

水井鑽機進行潛孔錘鑽進時,若為正循環鑽進,一般則使用標準的常規地質鑽杆或石油鑽杆。在鑽杆連接上,為了避免在接頭處漏氣,故要求在連接後能保持密封。在鑽杆的強度方麵,因使用潛孔錘鑽進施加孔底的壓力較牙輪鑽頭或硬合金環狀鑽頭為小,故鑽杆承受的扭矩也小,常規鑽杆均能滿足要求。為了減少鑽杆內的氣流阻力,多采用內平鑽杆。

常規石油鑽杆用的接頭,接頭形式有三種,即正規接頭、貫眼接頭、內平接頭。

正規接頭,接頭內徑小於內加厚鑽杆和外加厚鑽杆的內徑,泥漿流過時阻力較大,但強度比其他類型接頭高,代表符號REG。  

貫眼接頭,接頭內徑和鑽杆內加厚處內徑相近似,泥漿流過時阻力不大,流速沒有明顯變化,代表符號FH。

內平接頭.接頭內徑和外加厚鑽杆內徑相近似,泥漿流過時阻力最小、因此多用於小鑽杆。在渦輪鑽井中,為使水馬力得到充分利用,也多用內平式接頭,代表符號IF。

二、雙壁鑽杆

雙壁鑽杆圖片

在20世紀60年代初,關國沃爾克尼公司率先研製成功雙壁鑽杆鑽進技術。其雙壁鑽杆,外徑為60一340mm,用於氣舉反循環鑽進、氣舉正循環泥漿鑽進、反循環連續取樣或連續取心鑽進、潛孔錘鑽進及直徑0.8.-6.1m的超大口徑鑽進。雙壁鑽杆鑽進可連續取得百分之百的地層樣品(連續岩芯或岩屑)。此技術所解決的實質問題,主要是提高鑽進循環介質上返速度和保護井璧。雙壁鑽杆還有若幹非鑽進用途、如用作近海油氣開采的隔水導管、油井氣舉管、用於油井內砂子及其他碎屑的氣舉處理、漿液氣舉(包括煤泥和其他礦泥的氣舉)、地下立式儲罐的快速空間防廢液鏽蝕處理,以及管道抽送劇毒、易燃或其他危險液體等。

氣動水井鑽機可采用雙壁鑽杆、以反循環的方式更及時地清除孔底岩屑,既能提高鑽進效率,又能保護鑽孔的孔壁。雙壁鑽杆是一種作鑽柱用的內外同心固定的雙層管子,外管管璧較厚,用以在鑽進時傳遞扭矩和鑽壓;內管主要用來間隔鑽柱中的下行氣流與上返氣流,使岩芯或岩屑由內管上返地表,受力不大,故管壁較薄。壓縮空氣沿內外管之間的環狀間隙壓向孔底,驅動潛孔錘,冷卻鑽頭,清除孔底岩屑,並以高速連續地把岩屑或岩芯攜帶到地表。雙壁鑽杆一般均采用內平接頭,氣流阻力小。因為壓縮空氣是自內外管之間壓入孔底然後經內管上返地表,可以避免循環介質對孔壁的衝蝕,上返岩屑也不致於和孔壁脫落物相混雜或中途落入鑽孔縫隙等孔壁缺陷中去。

雙壁鑽杆鑽進係統的主要優點在於循環介質的上返速度高,孔底岩屑清除及時,因而鑽進效率高,比一般岩芯鑽探可高十幾倍。鑽杆外管與孔壁間隙小,導向性好,比較容易保持鑽孔的平直度。鑽孔免受上返流體的衝刷,孔壁穩定。循環介質在管內循環、即使在裂隙、晶洞和節理發育地層鑽進,循環介質漏失小,並保持循環不中斷,便於控製孔內狀態。由於鑽進效率高,鑽頭壽命長,孔內事故發生概率小,施工質量高,所以,一般工程的成本可降低75%以上。