彭得利

（華北勘查局核工業(yè)247大隊(duì)，天津 301800）

繩索取芯鉆探，是一種不提鉆而由鉆桿內(nèi)撈取巖心的先進(jìn)鉆進(jìn)方法，其具有結(jié)構(gòu)簡單、鉆進(jìn)效率高巖礦芯品質(zhì)好、鉆頭壽命長及勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)。在實(shí)際工作中，繩索鉆具的使用環(huán)境是比較惡劣的。目前國產(chǎn)的繩索取芯鉆具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，易損件較多，在惡劣的使用環(huán)境中，易損件將變得更加容易損壞。而Q系列繩索取芯鉆具，與國產(chǎn)鉆具比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、易損件較少、取芯率高等優(yōu)點(diǎn)，正確使用和維護(hù)Q系列繩索取芯鉆具，對(duì)于降低成本和提高工作效率，有著顯著的作用。

1 應(yīng)用范圍和結(jié)構(gòu)

1.1 應(yīng)用范圍

（1）地質(zhì)條件。NQ繩索取心鉆具可用于鉆進(jìn)各種地層，在6～9級(jí)中硬巖層中效果最好。在目前的技術(shù)條件下，一般不宜鉆進(jìn)10～12級(jí)巖石，尤其是巖石組織致密、顆粒細(xì)小無研磨性的極堅(jiān)硬巖石，如石英閃長巖、石英砂礫巖、石英磁鐵礦等，或研磨性很強(qiáng)的硬、脆、碎巖石。因?yàn)?，鉆進(jìn)上述巖石時(shí)，鉆頭極易磨損，鉆進(jìn)效率極低，不能充分發(fā)揮NQ繩索取心鉆進(jìn)的優(yōu)越性。

（2）鉆孔深度。NQ繩索取心鉆具在淺孔（100～300 m）和深孔中均可采用。通常，鉆孔越深，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果越好。然而，NQ繩索取心鉆進(jìn)的最大深度，受鉆桿強(qiáng)度的制約，應(yīng)進(jìn)行校核。

（3）鉆頭壽命。采用NQ繩索取心鉆進(jìn)，如果鉆頭壽命短，鉆進(jìn)過程中經(jīng)常提鉆更換鉆頭，那么便失去了采用繩索取心鉆進(jìn)的意義。

1.2 鉆具結(jié)構(gòu)

NQ鉆具的結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)管總成、外管總成共2個(gè)部分。內(nèi)管總成分為彈卡總成、內(nèi)管、卡簧座、卡簧、卡簧擋圈共5個(gè)部分，外管總成分為扶正器、彈卡室、外管、扶正環(huán)、座環(huán)、擴(kuò)孔器、鉆頭共5個(gè)部分。

2 NQ繩索取芯鉆具的使用

2.1 有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)

（1）鉆壓。NQ繩索取心鉆頭的底唇面積，比普通金剛石鉆頭的底唇面積大（約大1/4），所需鉆壓相應(yīng)增大25%。

（2）轉(zhuǎn)速。可以按普通金剛石鉆頭鉆進(jìn)的圓周速度（表鑲鉆頭0.5～2 m/s；孕鑲鉆頭1.5 m/s）計(jì)算轉(zhuǎn)速，但需考慮鉆孔深度。

（3）泵量。由于NQ繩索取心鉆具環(huán)狀間隙小，鉆頭底唇面積大，所以按鉆頭底唇單位面積上沖洗液消耗量計(jì)算泵量，比普通金剛石鉆進(jìn)的泵量略大。

2.2 沖洗液的選擇

由于NQ繩索取心鉆具與孔壁之間的環(huán)隙較小，且內(nèi)管需通過鉆桿柱中心下投等原因，因此在地層條件許可的情況下，應(yīng)盡量采用清水加潤滑劑作為沖洗液。如：聚丙烯酰胺沖洗液、水玻璃沖洗液等無固相沖洗液。這不僅有利于內(nèi)巖心管在鉆桿內(nèi)的升降，也可使鉆桿的旋轉(zhuǎn)阻力減低。

2.3 泥漿鉆進(jìn)

當(dāng)所鉆地層不能采用清水做沖洗液時(shí)，NQ繩索取心鉆進(jìn)仍需采用泥漿做沖洗液。根據(jù)NQ繩索取心鉆進(jìn)的特點(diǎn)，鉆進(jìn)時(shí)所采用的泥漿應(yīng)具有粘度低、相對(duì)密度小、沉砂快、流動(dòng)性好及有防坍性能等特性。一般必須采用低固相細(xì)分散泥漿。這種泥漿基本性能指標(biāo)如表1所列。

表1 泥漿基本性能指標(biāo)表

2.4 鉆進(jìn)的基本工藝過程

地表組配鉆具→檢查卡簧、卡簧座和鉆頭內(nèi)徑的配合→下鉆（內(nèi)管總成可以不隨鉆具下入）→送水沖孔→投入內(nèi)管總成→鉆進(jìn)→卡斷巖心→下入打撈器打撈內(nèi)管總成→提出內(nèi)管總成、取巖心→檢查內(nèi)管總成→從鉆桿內(nèi)孔中投入（或下入）內(nèi)管總成→繼續(xù)鉆進(jìn)→……

2.5 使用過程中的注意事項(xiàng)

（1）當(dāng)巖心充滿巖心管或巖心堵塞時(shí)，應(yīng)立即打撈內(nèi)管總成。

（2）鉆頭內(nèi)斜角和卡簧座下端之間的間隙，應(yīng)為1.6 mm，誤差范圍應(yīng)在0.8 mm以內(nèi)。如果間隙不符合以上標(biāo)準(zhǔn)，需將內(nèi)管總成取出，并調(diào)整主軸，直至達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。每次更換鉆頭、擴(kuò)孔器、內(nèi)管或是卡簧座時(shí)，必須確保達(dá)到所有安裝標(biāo)準(zhǔn)，以保證使用。

（3）根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，鉆具投入使用的最初幾次過程，對(duì)鉆具的損壞程度最大。因此，在最初的幾次使用過程中，需要特別注意。新鉆具的表面，最容易被磨傷。為了防止磨傷，應(yīng)使用高品質(zhì)的潤滑油，同時(shí)螺紋的公扣和母扣及側(cè)部，都應(yīng)覆上充足的潤滑油。實(shí)地鉆探的經(jīng)驗(yàn)顯示，效果比較好的潤滑油，其總質(zhì)量應(yīng)該有最少40%的精細(xì)金屬鋅粉。每一次使用鉆具時(shí)，螺紋母扣及側(cè)部都應(yīng)重新涂抹潤滑油。盡量避免對(duì)已經(jīng)咬合的螺紋施壓。在施壓過程中，新螺紋的頂部有時(shí)會(huì)相互擠壓，而稍稍松開一些，會(huì)令螺紋有足夠空間。

（4）將鋼絲繩距打撈器約800 mm處的200 mm的區(qū)域內(nèi)上漆。上漆的區(qū)域，可顯示出打撈器即將出孔的時(shí)機(jī)。在打撈器接近內(nèi)管總成的過程中，注意放慢下放的速度，直至打撈器與撈矛頭扣住。待打撈器與撈矛頭扣緊之后，在鋼絲繩上標(biāo)注記號(hào)。此標(biāo)記可幫助之后更好地再次連接打撈器與撈矛頭。取芯開始前，將鋼絲繩緩慢地升起，鋼絲繩繃緊后，用手拉動(dòng)，此時(shí)連接上內(nèi)管總成的打撈器總質(zhì)量應(yīng)要大于未連接內(nèi)管總成總質(zhì)量。

（5）若打撈成功，則用繩索將內(nèi)管提出，否則應(yīng)提鉆處理。

（6）內(nèi)管提出后，應(yīng)緩慢放下擺平，避免破壞內(nèi)管螺紋。

（7）在干孔中，不能直接把內(nèi)管投入鉆桿中，應(yīng)采用打撈器送入。

3 日常維護(hù)

每次取芯完成后需及時(shí)檢查并簡單維護(hù)鉆具總成，以消除在下一次取芯時(shí)造成不能順利取芯的隱患。

3.1 內(nèi)管總成的維護(hù)

（1）卡簧、卡簧座。每次取芯完成后，需取下卡簧座并清洗卡簧和卡簧座。在卡簧內(nèi)放入一小段巖芯并將其拉動(dòng)，以檢查卡簧是否卡緊；如果巖芯脫卡，則需更換卡簧；重新裝入卡簧時(shí)，需在卡簧座上涂抹潤滑油以防磨損，將擋圈卡入卡槽，檢查確保擋圈的正確位置。

（2）內(nèi)管。首先用布料擦拭內(nèi)管上的沉孔，確保其清潔。然后檢查內(nèi)管內(nèi)外壁的凹陷、缺口或者磨損的情況。因?yàn)閲?yán)重的凹陷，會(huì)引起巖芯的堵塞，所以一般情況嚴(yán)重時(shí)，需要更換內(nèi)管。但如果凹陷處非常接近末端，則不需更換，使用時(shí)僅需將內(nèi)管翻轉(zhuǎn)，將較光滑沒有嚴(yán)重凹陷的一頭，安裝到卡簧座上即可。

（3）彈卡總成。將主軸上的內(nèi)管帽拆除，清洗之后抹上潤滑油；將壓縮彈簧和主軸上的軸承清洗干凈；檢查滾珠軸承是否有破損或溝槽，是否有空轉(zhuǎn)，按情況需要更換軸承；檢查主軸的磨損和挺直度，盡管輕微的磨損并不妨礙運(yùn)作，但如果出現(xiàn)磨傷或者開槽現(xiàn)象時(shí)，就需更換主軸，同時(shí)將鎖定螺母擰到主軸上，注意擰緊不要讓軸承空轉(zhuǎn)；檢查彈片的靈活度，在彈卡鉗和回收管上抹上潤滑油，如果彈卡鉗上出現(xiàn)過多的磨損，則需要更換；檢查各部位軸承，同時(shí)在止推軸承中注入潤滑油，直至油液流出；檢查撈矛頭，是否有損壞，如有損壞，需敲下彈性銷以拆除更換。

3.2 外管總成的維護(hù)

（1）勘探取芯后都需仔細(xì)檢查外管總成的整體情況，如果外管出現(xiàn)凹槽或者壓痕，可能會(huì)引起巖芯的堵塞，需更換。

（2）拆除彈卡檔頭。注意焊接的表面硬化帶，如果表面硬化帶出現(xiàn)過度磨損，則基本材料也已經(jīng)磨損，此時(shí)需更換此部件；另外要檢查彈卡檔頭內(nèi)側(cè)，如果出現(xiàn)殘損，則在鉆探較硬巖層時(shí)，會(huì)引起彈卡鉗壓壞彈卡檔頭，造成不能順利打撈的現(xiàn)象。

（3）從外管上拆除彈卡室，并檢查螺紋側(cè)翼有無磨損。

（4）拆除外管上的座環(huán)。檢查座環(huán)的磨損情況。如果座環(huán)磨損或出現(xiàn)碎裂，則將其翻轉(zhuǎn)后重新安裝；如果兩面都有磨損，則進(jìn)行更換；在重新安裝時(shí)，注意用潤滑油潤滑。

（5）拆除外管上的扶正環(huán)。檢查扶正環(huán)的磨損情況，將扶正環(huán)裝入內(nèi)管，如果間隙大于0.3 mm，則需要更換扶正環(huán)。

（6）重新安裝外管，更換所有磨損的部件，并將接口螺紋清理干凈后，用“TEXCO THREADTEX”或?qū)Φ绕焚|(zhì)的潤滑油潤滑接口處，確保接口處擰緊。

4 結(jié)束語

正確地使用和維護(hù)NQ繩索取芯鉆具，對(duì)于生產(chǎn)過程中提高繩索取芯效率，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益有一定的幫助。

[1]李建中，何盛輝.繩索取心鉆進(jìn)情況[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，1982，6（3）:88-89.

[2]姚禮尹.繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向[J].地質(zhì)與勘探，1984，（9）：33-34.