反循環(huán)連續(xù)取心（樣）鉆進機理研究及鉆頭研制成果摘要

該研究針對野外生產(chǎn)試驗中的問題，創(chuàng)造性地設(shè)計了以APPLE－Ⅱ型微型電子計算機／5型空壓機、LWQ－50型氣體渦輪流量送變器、瞬態(tài)波形存貯器、頻率儀和及巖心容納器、透明有機玻璃管構(gòu)成的FM－40型反循環(huán)模擬實驗臺，用巖心上返速度與風速之關(guān)系。噴射負壓與噴射速率之關(guān)系，噴射角度對規(guī)律，摸索了有關(guān)反循環(huán)連續(xù)取心（樣）鉆探技術(shù)參數(shù)，對貫通式潛孔以及實際應(yīng)用都起了重要指導(dǎo)作用。 2100433B

本成果包括3項專題成果，即：1、貫通式潛孔沖擊器；2、反循環(huán)連續(xù)取心（樣）專用柱齒鉆頭的研制；3、反循環(huán)連續(xù)取心（樣）鉆進機理及工藝方法的研究。 貫通式潛孔沖擊器為無閥型，其工作原理是靠活塞相對缸體往復(fù)運動機械地自行啟閉進氣口與排氣口而實現(xiàn)配氣。 貫通式潛孔錘與雙壁鉆桿實行反循環(huán)連續(xù)取心（樣）鉆進，主要是利用潛孔錘破巖效率高，反循環(huán)系統(tǒng)洗井介質(zhì)上返流速高，攜帶能力強可及時排除巖碴（或巖心），用雙壁鉆桿輸送壓縮空氣和護壁，能有效地使碎巖鉆進、提取巖心（樣）和洗井護壁三者形成連續(xù)的鉆探系統(tǒng)。 為研究反循環(huán)連續(xù)取心（樣）鉆機理，創(chuàng)造性地設(shè)計了FM－40型反循環(huán)模擬實驗臺，用以研究觀測巖心上返速度與風速的關(guān)系，噴射負壓與噴射速度的關(guān)系，噴射角度對負壓的影響等規(guī)律，摸索有關(guān)反循環(huán)連續(xù)取心（樣）技術(shù)參數(shù)，對貫通式潛孔錘和鉆頭設(shè)計以及今后的生產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義和實用價值。 這套鉆具可應(yīng)用于水文地質(zhì)、礦產(chǎn)地質(zhì)勘探、鉆鑿水井、工程鉆孔等方面，尤其在較大口徑的硬巖、卵礫石、破碎漏失等地層中使用效果更佳。

本項目研制了Φ219.1/168.3mm螺紋聯(lián)接雙壁鉆桿、Φ168.3mm內(nèi)平單壁鉆桿、大口徑氣舉反循環(huán)水龍頭、雙壁主動鉆桿及反循環(huán)鉆頭等配套器具；針對大直徑工程井開展氣舉反循環(huán)鉆進工藝研究。主要創(chuàng)新點在于鉆具結(jié)構(gòu)設(shè)計獨特、聯(lián)接螺紋抗扭強度高、氣水龍頭密封效果好、反循環(huán)鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計科學。該套組合鉆具滿足直徑Φ600～1500mm的大直徑工程井氣舉反循環(huán)鉆井施工。河南省煤田地質(zhì)局三隊、河南省煤田地質(zhì)局四隊在平煤集團十礦、神火集團和成煤礦等地，應(yīng)用該套鉆具及配套器具完成鉆井2口，總進尺1127米，累計產(chǎn)值1460萬元。在同等條件下，鉆進效率提高了74.3%，鉆井成本及能耗大幅降低，取得了良好的工程效果和經(jīng)濟效益。 2100433B