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双管取芯怎样保护岩芯?钻头、内管和外管各做什么

带环形冠部和中央岩芯通道的FSDRILL螺旋PDC取芯钻头

钻孔与取回样品是两项相连的工作。沿着岩芯从切削冠部进入内管的路径,理解双管取芯结构。

取芯钻进既要把孔钻下去,也要把中间的样品取上来。钻头切削得顺畅,只完成了前一部分;岩芯进入哪里、怎样保持和取出,则由后面的取芯组件完成。这也是理解双管取芯的起点。

外部切削,内部接收岩芯

取芯钻头在孔底切出环形切缝,中间留下岩芯。外管连接钻头,内管接收进入的岩芯。在典型的回转式双管设计中,内管通过相应机构与外部的旋转运动分开,减少样品受到的扰动;具体结构取决于芯管系统。

岩芯进入内管后,还需要岩芯夹持和提取部件。以Boart Longyear公开的Q系统结构为例,卡簧与卡簧座配合,在断芯后夹持岩芯,使其能够随取芯组件带回地面。这说明完整取芯过程由多个部件接力完成。Q系统结构资料,目录第14—15页。

为什么钻头外径、芯管直径和岩芯直径会不同?

从钻头端面看,外缘决定切削外径,中间开口关系到岩芯通道;再往上,岩芯要进入内管,周围还需要容纳管壁和相应间隙。这些尺寸描述的是不同位置。

FSDRILL现有双管取芯产品资料记录了94毫米钻头与89毫米芯管的配置。89毫米指芯管尺寸,不能当成取出的岩芯直径。读这类规格时,先找到数字所对应的零件,才能判断它是否满足项目的取样要求。

带环形冠部和中央岩芯通道的FSDRILL螺旋PDC取芯钻头
钻头是切削部件,内外管组件位于它的后方。

钻得下去,为什么仍可能取不到完整样品?

样品还要经过进入内管、夹持和提取的过程。检查取芯效果时,可以顺着这条路径看:岩芯进入是否顺畅,内管及夹持组件是否匹配,冲洗液怎样经过钻头和岩芯附近。破碎或松软地层尤其需要关注样品在这些环节受到的扰动。

Boart Longyear针对软弱、破碎岩芯介绍了带内衬管的Q3方案,以及调整冲洗液路径的Q TT方案。它们采用专门配套的结构,说明保护样品有时需要调整整套取芯配置,而不只是换一个切削冠部。取芯系统选项,第15页。

更换钻头和采购整套芯管,怎样分清?

现有芯管工作正常、只是钻头磨损时,先确认芯管型号、钻头连接和所需切削尺寸,重点放在替换钻头。若项目同时要求改变样品尺寸、接收方式或提取方式,就应把钻头与内外管放在一起讨论。

“双管”描述管组结构,“绳索取芯”描述提取内管组件的方式,两个词回答的是不同问题。采购整套装置时,供应清单应列出内外管组件以及相应提取部件,便于看清哪些随货交付。

可以先查看FSDRILL的双管取芯PDC钻头。更换现有钻头时,从芯管型号开始;新项目选型时,从需要取得的样品开始,两种需求的讨论重点会更清楚。