[發(fā)明專利]一種清洗鉆桿內(nèi)壁泥皮的方法及所用的清洗裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210088529.4
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102606096A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙大軍;房昕;趙研;楊虎偉
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: E21B21/00
• 分類號: E21B21/00
• 代理公司: 長春市四環(huán)專利事務(wù)所 22103
• 代理人: 張建成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種清洗鉆桿內(nèi)壁泥皮的方法及所用的清洗裝置，該方法和裝置用于清洗繩索取心鉆桿內(nèi)壁的泥皮。

背景技術(shù)

眾所周知，巖心鉆探普遍采用金剛石繩索取心鉆進(jìn)，巖心管能自由地從鉆桿內(nèi)放入孔底，取心時(shí)不提出鉆桿，用專用打撈器將內(nèi)管總成打撈上來，完成取心。這種鉆進(jìn)方法大提高了取心效率，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。但金剛石繩索取心鉆進(jìn)的鉆桿轉(zhuǎn)速高，通常為800～1100r/min，泥漿中固相顆粒由于較大的離心力會附著在鉆桿內(nèi)壁上形成泥皮，這一現(xiàn)象稱為鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢效應(yīng)。分析繩索取心鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢的原因，是泥漿中固相物質(zhì)，包括粘土顆粒、巖粉、未完全溶解的化學(xué)處理劑或絮凝物，以及其他固體微粒在管內(nèi)壁上的沉積物。泥漿中的固相顆粒在離心力作用上附著于管壁，并不斷沉積和壓實(shí)，加之粘土和有機(jī)聚合物的粘結(jié)作用，沉積物將逐漸脫水而變得十分密實(shí)，并牢固地粘附在鉆桿內(nèi)壁上。

鉆桿內(nèi)壁形成泥皮后，影響打撈器的投入和內(nèi)管總成的提升，常出現(xiàn)取心時(shí)內(nèi)管總成被卡死在鉆桿中；投放內(nèi)管總成時(shí)，下放不到位，造成孔內(nèi)事故。為了獲取巖心，現(xiàn)場往往需要提出幾根到幾十根鉆桿，才能下放打撈器將內(nèi)管總成打撈上來，增加了輔助時(shí)間，影響了鉆進(jìn)效率。

現(xiàn)在普遍采用的處理方式是控制泥漿中的固相含量。為減少泥漿中固體含量(一般要求含砂量＜0.2％)，現(xiàn)在金剛石繩索取心鉆進(jìn)多采用低固相泥漿。有的甚至采用無固相泥漿。施工現(xiàn)場也采用振動篩、旋流除砂器等來控制沖洗液中的固相含量。但是遇到自然造漿的地層后，仍有泥皮聚集在鉆桿內(nèi)壁上。因?yàn)榻饎偸K索取心鉆進(jìn)破碎巖石的機(jī)理是高轉(zhuǎn)速磨削式碎巖，在鉆進(jìn)過程中，不可避免的會出現(xiàn)巖屑。遇到這樣的地層，就要定時(shí)檢測泥漿中的固相含量。如若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，還是會出現(xiàn)打撈器無法投入和內(nèi)管總成無法提升至孔外的問題。無固相鉆井液雖然對控制泥漿含量起到一定作用，但是泥漿原材料成本太高，有一定的局限性。施工現(xiàn)場發(fā)生鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢后，通常將鉆桿提出幾根，擰卸平放在工作臺上，用一根粗鋼絲，在粗鋼絲上采用現(xiàn)場的編織袋或者抹布打成節(jié)，從鉆桿的一端被送入鉆桿內(nèi)壁，從另外一端拉出，實(shí)現(xiàn)清洗鉆桿內(nèi)壁的泥皮。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決繩索取心鉆進(jìn)中，由于鉆桿內(nèi)壁泥皮過厚，引起打撈器無法投入和內(nèi)管總成無法提升至孔外的問題，且現(xiàn)在廣泛采用的粗鋼絲固定打成節(jié)的編織袋或者抹布進(jìn)行清洗鉆桿內(nèi)壁泥皮鉆進(jìn)效率低和清洗不凈的問題，而提供一種清洗效率高、洗凈度高的清洗鉆桿內(nèi)壁泥皮的方法。

本發(fā)明的另一目的是提供一種清洗鉆桿內(nèi)壁泥皮的方法所用的清洗裝置。

本發(fā)明之方法包括以下步驟：

(1)、連接清洗裝置：清洗裝置分為地上和孔內(nèi)兩部分，高壓軟管一端與往復(fù)泵的出水管相連，另一端與水接頭相連，水接頭的另一端與高壓膠管連通，高壓膠管一端纏繞在絞車上，經(jīng)過上部定滑輪后與高壓射流清洗工具相連，高壓膠管與下部的高壓射流清洗工具通過異徑接頭焊接在一起；

(2)、下入高壓射流清洗工具：將整個(gè)系統(tǒng)連接好，操作絞車，利用高壓射流清洗工具自重將高壓射流清洗工具借助于導(dǎo)向頭下入鉆桿內(nèi)腔中；

(3)、清洗鉆桿內(nèi)壁：開動往復(fù)泵，清洗介質(zhì)從往復(fù)泵出水管、高壓軟管、水接頭和高壓膠管進(jìn)入高壓射流清洗工具中；當(dāng)往復(fù)泵送來的高壓循環(huán)介質(zhì)沿高壓軟管進(jìn)入噴射孔時(shí)，由于噴射孔斷面較小，清洗介質(zhì)循環(huán)介質(zhì)以8～13m/s的射速射入鉆桿內(nèi)壁，破壞鉆桿內(nèi)壁泥皮，實(shí)現(xiàn)清洗鉆桿內(nèi)壁；在高速射流作用下，噴射孔與鉆桿內(nèi)壁周圍的液體，被射流帶走一部分而形成負(fù)壓區(qū)，在壓力差的作用下，在噴射孔與鉆桿內(nèi)壁周圍形成局部反循環(huán)，利于沖刷鉆桿內(nèi)壁泥皮；

(4)、根據(jù)孔口上返的循環(huán)介質(zhì)，判斷鉆桿內(nèi)壁清洗是否完成，操縱絞車，實(shí)現(xiàn)絞車的反轉(zhuǎn)，纏繞高壓膠管，提升高壓射流清洗工具，回收清洗裝置，清洗完成；循環(huán)介質(zhì)是鉆進(jìn)過程中所使用的泥漿。

本發(fā)明之方法所用的清洗裝置是由往復(fù)泵、高壓軟管、水接頭、絞車、定滑輪、高壓射流清洗工具組成，高壓射流清洗工具是由異徑接頭、外管和導(dǎo)向頭構(gòu)成，外管的上端固定連接異徑接頭，外管的下端固定導(dǎo)向頭，外管的側(cè)壁開設(shè)有數(shù)個(gè)噴射孔噴射孔內(nèi)低外高呈斜向設(shè)置；八個(gè)噴射孔分為二層排布，每層四個(gè)均勻排列，層與層之間對應(yīng)的噴射孔呈45°，高壓軟管一端與往復(fù)泵的出水管相連，高壓軟管的另一端與水接頭連通，水接頭的另一端與高壓膠管連通，高壓膠管一端纏繞在絞車上，高壓膠管經(jīng)過上部定滑輪與高壓射流清洗工具相連通，通過絞車實(shí)現(xiàn)高壓膠管和高壓射流清洗工具在鉆桿內(nèi)的上升和下降，高壓膠管與下部的高壓射流清洗工具的異徑接頭連通。