文档介绍：钻探技术论文
环境科学钻探取样技术研究
简介:摘要:为了给环境科学研究提供地下的真实原状样品,研究了具有国际先进水平的射流式取样技术、液压快速压入取样技术以及环保型钻井液。在新疆罗布泊、吐鲁番和北京周口店等地进行钻探实验,实验结果表明:射流式.
关键字:环境科学钻探取样技术研究
摘要:为了给环境科学研究提供地下的真实原状样品,研究了具有国际先进水平的射流式取样技术、液压快速压入取
样技术以及环保型钻井液。在新疆罗布泊、吐鲁番和北京周口店等地进行钻探实验,实验结果表明:射流式取心技术
在采心过程中能有效地减少钻具的振动,防止岩心自磨,提高卡取岩心的可靠性,从而显著地提高岩心的采取率;液
压快速压入取样技术适用于松散地层,能快速压入地层,土心采取率高,并且土心样品的原始结构完整、代表性强;
环保型钻井液具有优良的综合性能,低滤失性、强抑制性和优良的润滑性,能有效保护孔壁的稳定性和松散岩心的完
整性,起到既护壁又护心的作用,同时对环境无污染。
关键词:环境科学钻探;射流;取心;液压快速压入取样器;环保;泥浆
0引言
环境科学钻探是一项研究人类生存环境的新
型钻探项目。环境科学钻探的研究内容是:研究
大陆古气候及古环境的变化规律[1];研究沉积物
时代、沉积环境[2];研究环境污染程度[3],为国
家经济区域规划提供决策依据。环境钻探工程的
核心是取出原始状态的岩心供科学研究,因此,
环境钻探工程的关键技术是取样技术。国内环境
钻探取样技术要解决的主要难题为:岩心采取率不足---岩心的丢失可能会造成数百年甚至数万
年古环境和古气候变迁信息的丢失;岩心被均化
---钻探过程中某些层位被均化;岩心结构被扰
动---钻探过程中地层原来的沉积序列被破坏,
局部层位被上下颠倒,影响到对古气候环境规律
的认识;在盐层、石膏层中采心困难---在盐层
或石膏层中钻进遇水时岩心会溶化。为解决上述
难题,笔者对环境科学钻探取样技术进行了深入
研究,研发了射流式取样器[4]、液压快速压入取
样器和可护壁护心的环保型钻井液,分别在新疆
罗布泊环境钻探中和北京周口店试验基地进行了
示范性应用,并取得了良好的效果。
1射流式取样技术
笔者对竖心、护心、采心3个环节进行了研
究,采取以下措施提高岩(土)心采取率。
111抗涡动钻头
抗涡动钻头采用PDC复合片[5]、不对称的布
齿方案、光滑保径规表面,钻头在钻进过程中由
于PDC复合片不对称分布而产生了一个指向孔壁
的分力,迫使钻头光滑表面紧贴孔壁,产生一种
平稳的转动,有效地防止钻头的涡动,即减轻了
钻头的横向抖动,有利于岩(土)心柱的形成,即
有利于竖心。
112特殊隔水装置
特殊隔水装置由PDC复合片钻头和内管卡簧
座组成[4](图1)。PDC复合片钻头具有底喷水眼,
卡簧座和钻头内表面之间设置了隔水面。当冲洗
液从内、外管之间流到钻头部位时,由于隔水面
的存在,大部分(90%)冲洗液从底喷水眼流走,
少部分(10%)冲洗液从隔水面通过,从而防止冲
洗液冲蚀岩(土)心根部,这为形成岩(土)心柱
(即竖心)提供了首要保证。
11底喷水眼;21隔水面
图1特殊隔水装置
Fig11 Special exclusion of water