[发明专利]适用于泥化夹层地层的清水钻进取芯方法

说明书

本发明公开了一种适用于泥化夹层地层的清水钻进取芯方法，包括：第一步，将钻具下入孔内，保持钻速150‑450r/min，钻压5‑15KN，泵量70‑150L/min，当钻具进尺达到岩芯衬管长度时，停止钻进，将钻具提至孔外；第二步，通过人工取芯方式或水压取芯方式拆卸岩心；前者为：①将侧喷PDC钻头、扩孔器、外管的第一短接一同拆解②将卡簧座、内管一同拆解，露出衬管③采用人工抽出衬管，取出岩芯；后者为：①拆卸侧喷PDC钻头②拆卸外管、扩孔器③将水力退芯接头与内管、衬管、卡簧座一同拆卸④拆卸卡簧座⑤将水管与水力退芯接头连接起来，利用水压使岩芯退出内管。本发明能够提高泥化夹层取芯率和满足取芯质量的需要，在不要泥浆保护的前提下，实现采取岩芯率达到95%以上的目标。

技术领域

本发明涉及水利工程勘探钻具技术领域，尤其是涉及一种适用于泥化夹层地层的清水钻进取芯方法。

背景技术

泥化夹层是原岩中原有薄层含泥质岩层经构造间错动破碎后，在地下水长期物理化学作用下形成的结构疏松、粒间连接软弱且完全泥化的夹层。它的存在，给各类岩体工程的稳定性带来了严重威胁。因此，泥化夹层是重大水利水电工程勘测中的必查项之一。由于水利水电行业的钻探作业过程中不允许使用具有护芯作用的泥浆，只允许清水做为钻进冲洗液，加大了取芯难度。

现有常用的泥化夹层清水钻进取芯钻具为单动双管结构，其单动结构多采用多组推力轴承组合方式，易产生岩芯管振动、偏芯、靠壁，岩芯管单动性降低，岩芯对磨等；其次，内管为半合管形式，处于内外管之间环状间隙的冲洗液易沿半合管之间的缝隙进入半合管内部冲刷岩；再次，钻具底部设置一个扩孔器，使得钻具在孔底成单点受力状态，易引起孔底钻具振动；第四，常规单动双管组钻具所选用的钻头，存在冲洗液经过卡簧座后从钻头内流出，易冲蚀进入钻头内或钻头前面泥化基层岩芯的问题；第五，清水作为冲洗液时携粉能力较弱，在采用常规钻具钻取岩芯时易产生埋钻、卡钻事故。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种适用于泥化夹层地层的清水钻进取芯方法，具体可采取如下技术方案：

本发明所述的适用于泥化夹层地层的清水钻进取芯方法，包括如下步骤：

第一步，在遇到泥化夹层地层工况时，将钻具下入孔内，保持钻速150-450r/min，钻压5-15KN，泵量70-150L/min，当钻具进尺达到岩芯衬管长度时，停止钻进，将钻具提至孔外；

所述钻具包括依次相连的敞口取粉管、钻杆接头、沉砂套管、四用接头、外管、扩孔器和侧喷PDC钻头，所述四用接头具有上端内腔和下端内腔，所述上端内腔的底部开设有连通沉砂套管和外管的第一水眼，上端内腔中设置有第一单向阀，所述第一单向阀连接有位于沉砂套管内的过滤芯管，所述下端内腔中设置有单动副，所述单动副的另一端与带有第二水眼和第二单向阀的调节组件相连，所述调节组件的下端通过水力退芯接头与内管相连，所述内管中设置有衬管，内管的下端设置有与所述侧喷PDC钻头卡接相连的卡簧座；

第二步，通过人工取芯方式或水压取芯方式从钻具中拆卸岩心；

所述人工取芯的步骤为：①将侧喷PDC钻头、扩孔器、外管的第一短接一同拆解；②将卡簧座、内管一同拆解，露出衬管；③采用人工抽出衬管，取出岩芯；

所述水压取芯的步骤为：①拆卸侧喷PDC钻头；②拆卸外管、扩孔器；③将水力退芯接头与内管、衬管、卡簧座一同拆卸；④拆卸卡簧座；⑤将水管与水力退芯接头连接起来，利用水压使岩芯退出内管。

所述四用接头的外壁上镶焊有多根纵向设置的硬质合金条，所述硬质合金条的最大外径与所述扩孔器的最大外径一致。

所述单动副包括芯轴和与其相连的转动组件，所述转动组件对称设置在所述芯轴两端，每一转动组件均包括用于连接四用接头的下端内腔或调节组件上端的套筒，所述套筒穿设在芯轴上，且套筒和芯轴之间设置有滚动轴承和压力轴承，套筒上开设有位于所述滚动轴承和压力轴承之间的注油孔，套筒靠近滚动轴承的一端通过螺母固定，靠近所述压力轴承的一端通过端盖固定。