徐小兵

(江西銅業(yè)集團地勘工程有限公司,江西德興 334224)

國產NQ繩索取心鉆具的特點及應用分析

徐小兵

(江西銅業(yè)集團地勘工程有限公司,江西德興 334224)

分析了NQ繩索取心鉆具(國產,進口標準)特點,并與普通的S75繩索取心鉆具進行了分析比較。為在江西銅業(yè)集團公司推廣NQ繩索取心鉆具打下基礎。

NQ繩索取心鉆具;S75繩索取心鉆具;效率

江西銅業(yè)集團地質勘探工程有限公司(以下簡稱公司)是江西銅業(yè)集團公司(以下簡稱江銅)因1997年海外發(fā)行H股和保持中國銅工業(yè)領頭羊地位的需要而成立的二級單位,目的是不斷尋找礦產資源,保證江銅資源優(yōu)勢和可持續(xù)發(fā)展。

公司前身是江銅集團銀山鉛鋅礦下屬江銀勘測公司。1997年4月18日公司成立后為提高鉆探效率,降低操作人員勞動強度,開始推廣使用S75繩索取心鉆具(以下簡稱S75鉆具)。2010年7月采購了2 000 mNQ繩索取心鉆具(以下簡稱NQ鉆具),在銀山礦業(yè)公司井下進行試用。

1 S75鉆具特點

繩索取心鉆具是一種用鋼絲繩將打撈器從鉆桿中下到孔底,把容納巖心的內管打撈提升上來進行取心,不必提升鉆桿取心的單動雙管鉆具,繩索取心鉆進是一種先進的鉆探方法,是巖心鉆探領域的一次重大的技術革命,目前在國內外得到了廣泛的應用。它的主要特點如下:

1.大大減少了升降鉆具的工序,從而減輕了工人的勞動強度;減少了輔助時間;進而增加了臺班進尺;提高了鉆頭壽命。

2.由于鉆具級配合理,鉆桿和巖心管的壁比較厚,加上孔壁間隙小,鉆桿不易彎曲,提高了鉆具的穩(wěn)定性,有利于防斜和減震。

3.鉆具有上、下緩沖機構和報警機構,能有效地防止機件損壞和燒鉆事故。

4.在復雜地層鉆進適應性強,它提鉆次數(shù)少,減少了孔壁裸露的機會,相對地增加了孔壁的穩(wěn)定性,另外鉆桿柱還可起到套管作用,有利于快速穿過復雜地層。

5.使用范圍廣,既可用乳化液鉆進,又可用優(yōu)質泥漿鉆進,特別是在中深孔中鉆進,更能顯現(xiàn)出它的優(yōu)越性,從而獲得很好的經(jīng)濟效益。

6.由于安裝有扶正環(huán),提高了內管的穩(wěn)定性和與鉆頭的同軸度,使巖心較順利地進入內管,減少了巖心堵塞和磨損,提高了巖礦心采取率,保證了鉆孔的質量。

2 NQ鉆具特點

NQ鉆具是國外繩索取心標準,是在普通繩索取心鉆具的基礎上發(fā)展起來的,其鉆具的設計理念是:鉆桿結構的設計,關鍵是要提高鉆桿的連接強度和剛度、鉆桿的同軸度、抗疲勞和耐磨損,同時也要操作簡單。與S75鉆具相比,具有適用范圍更廣,易損件少,操作簡單,鉆桿抗拉、抗扭、耐磨、抗疲勞、抗彎更強,具體特點如下。

2.1 鉆桿連接形式

S75鉆具鉆桿兩頭設有公母接手(鉆桿及公母接手絲扣處因為加工而造成強度最低,最容易造成事故),鉆桿之間的連接是直連式,結構簡單。減少2/3公母接手聯(lián)接點,大大減少了事故點,極大地降低了鉆桿事故的發(fā)生概率。

螺紋牙型采用設計更為合理的NQ標準牙型,更加密封,防止沖洗液的漏失,降低了燒鉆等事故的發(fā)生。

2.2 鉆具材質

繩索取心鉆進往往要鉆進幾天、十幾天甚至幾十天才提鉆一次,極大地減少了對鉆具的的檢查次數(shù),所以繩索取心鉆具的材質比普通提鉆取心鉆具的材質要求更高,S75使用的是MnMoB系鋼材(該系鋼材相對而言,韌性差,屈強比大,因此抗疲勞性能差),NQ鉆具采用的是XY J850優(yōu)質調質合金鋼,各項性能更優(yōu),具體見表1。

表1 XY J850調質后與S75鉆具材質的力學性能對比表

2.3 鉆具生產工藝

S75鉆具采用的是按照國際通用的冷拔方式生產,可以彌補熱軋地質管壁厚偏差大、力學性能穩(wěn)定性不好等缺陷。NQ鉆具通過改進傳統(tǒng)冷拔工藝更加確保管材的尺寸精度(包含外徑、內徑、壁厚和直線度)(見表2)。其精確的尺寸公差,有利于螺紋的加工和接口的精確聯(lián)接,能降低鉆具在工作時的震動、減少鉆進鉆具的磨擦和對接頭的磨損,從而達到最合適的承壓抗彎性能。另一方面根據(jù)鉆桿的實際加工尺寸需求,制定最合理的公差范圍,盡可能減少車削量,增加精加工后的實際厚度,提高鉆具總體性能。

2.4 力學性能

地質管材在具備精密管所要求的尺寸公差同時,還必須滿足較高的抗拉強度、扭轉強度、良好的抗疲勞性和延伸性。也就是說既要有鋼性又要有韌性。這就需要用優(yōu)質的合金鋼才能保證,鋼材元素含量表見表3。

表2 具體尺寸參數(shù)表

表3 鋼材元素含量表10-6

3 使用對比

2007年銀山礦業(yè)危機礦山接替資源勘查項目施工中,使用的是S75鉆具,總共進尺21 524.6 m,平均臺月效為583.7 m/月(見表4)。

2010年7月銀山礦業(yè)九區(qū)、北山區(qū)深部詳查項目施工中,使用了NQ鉆具,已總共進尺4 550.3 m,平均臺月效為741.6 m/月(見表5)。

表4 銀山礦業(yè)S75鉆具施工部分鉆孔表

表5 銀山礦業(yè)NQ鉆具施工部分鉆孔表

4 結 論

兩種鉆具在同一地層施工,NQ鉆具效率提高了約1.3倍;而價格NQ鉆具是S75鉆具的1.6倍,但經(jīng)過4 000多m的施工發(fā)現(xiàn),NQ鉆具材質好,更耐用,且無需更換接手,后續(xù)材料費用較低,總體費用相對更低。施工900 m的孔沒有發(fā)生一起鉆具斷裂事故。為此在深孔及復雜地層施工中,采用NQ鉆具還是能較大幅度提高鉆探效率、降低成本,適合在江銅集團推廣使用。

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,工程師,主要從事鉆探設備及材料管理工作。