“取心技术与装备”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“取心技术与装备”专题

来源：煤田地质与勘探

钻进取心技术与装备是获取煤层瓦斯含量、煤体物性等重要参数的必备手段，取心率与心样原位性质对取心工艺和装备提出了更高的要求，尤其是随着煤炭开采向深部和西部转移，地质条件发生了复杂的变化，游离气含量占有一定比例，煤层原位取心与瓦斯含量精准测定成为当下重要研究方向之一。专题选取密闭取心和绳索取心两种技术及装备研究成果，集中展示，以供同行交流。

行业视野: 地质
类别; 44个
关键词; 32位
专家; 10篇
论文; 4492IP
点击量; 1518次
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碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术研究

作者(Author)：龙威成, 孙四清, 陈建

摘要：随着矿井采掘、钻探等技术的快速发展和矿井提能增效的需求日增，区域超前探测煤层瓦斯含量的需求越来越迫切。近年来研发的井下长钻孔高压水密闭取心瓦斯含量测定技术已应用于中硬煤层矿区，效果显著，但在碎软煤层中应用存在局限性。针对采用现有定向钻孔高压水密闭取心技术进行碎软煤层取心时，存在煤心易冲散、孔壁易坍塌、喷孔、取心率低、安全风险大的问题，并结合矿井钻取含原始水分煤样的需求，提出采用“气体取心钻进+气体输送封堵球+高压水与气体联合密闭煤心”的双循环介质碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术工艺，研发了基于井下压风取样钻进的长距离干式密闭取心系统，以压风代替压水用于钻孔排渣、取心钻头冷却和封堵球输送；以风和水两种介质组合打压驱动密闭取心装置在孔内关闭。选取淮南矿区某矿同一区域的主采煤层进行试验，碎软煤层井下长距离定点密闭取心瓦斯含量测值为6.65～7.82 m3/t，常规取心瓦斯含量测值为5.11～6.45 m3/t。工程试验表明，碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术为碎软煤层井下长距离测定瓦斯含量提供了一种新途径，实现碎软煤层井下精准定点、长距离瓦斯含量精确测定，可解决碎软煤层井下大区域探测瓦斯赋存信息需求，保障矿井安全高效生产。

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煤田地质与勘探

2022年第08期

246

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水平绳索随钻定向钻进技术研究与应用

作者(Author)：吴金生, 黄晓林, 蒋炳, 张弛, 吴万炯

摘要：水平孔绳索取心钻进时，钻具回转轴线与自身重力方向不在一条直线上，地面孔口加压，受地层软硬或岩层产状作用下，钻孔轨迹都会发生偏斜，目前暂无有效办法实现随钻定向纠斜。针对此问题，开展了小直径水平绳索随钻定向仪器的推送、固定、打捞机构研究，创新形成一套水平绳索定向钻进器具和定向技术，并在川藏铁路多吉隧道水平钻孔进行随钻定向纠斜，成功抑制钻孔上漂趋势，并降斜3°，为地质勘查水平绳索取心定向钻进轨迹控制提供支撑。

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煤田地质与勘探

2021年第05期

195

108
一种隔水隔卡的自锁式绳索取心钻具及应用

作者(Author)：廖远苏, 胡啟锋

摘要：近年来，国内外对复杂地层绳索取心钻具的研究取得了长足进步，但是未能很好解决卡心构件对岩心入管的阻碍和底喷式钻头易产生“泥垫”现象，从而影响取心质量和钻进效率的关键技术问题。以普通S95 绳索取心钻具为研究对象，通过在内管里增设0.7 mm厚度的不锈钢衬管，封隔卡簧等卡心构件装置，增加底喷式钻头水孔数量并增大水槽体积，设计可供选择的发夹式和卡簧式岩心提断器等技术改造，研制一款用于复杂地层钻进，具备隔水、隔卡、自动锁心的三层管绳索取心钻具。选用发夹式岩心提断器在水敏性强的破碎地层中试验，平均回次进尺1.13 m，获取岩心采取率94.48%，对比附近同类地层钻孔的岩心采取率提高了50%以上；选用卡簧式岩心提断器在裂隙发育的泥质地层中试验，卡簧卡心如同普通钻具上的卡簧一样可靠。试验结果表明：用衬管封隔卡心构件的取心技术方案可行，解决了卡心构件对软弱松散岩心入管的阻碍，有利于保护岩心的原状性；所用底喷式钻头孔底冲洗效果好，降低了钻头“泥垫”现象对钻进速度的影响。该钻具操作方便，使用成本低廉，有望在我国现行绳索取心机台推广应用，具有较强的普适性和广泛的应用前景。

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煤田地质与勘探

2021年第04期

494

159
煤层气含量测定用绳索密闭取心装置及技术研究

作者(Author)：龙威成, 孙四清

摘要：煤层气含量是煤层气资源开发利用和矿井瓦斯防治的重要技术参数，针对地面井煤层气含量测定过程中因煤心损失气量估算不准导致的煤层气含量测定结果偏差问题，研制了地面井煤层绳索密闭取心装置，提出了地面井煤层绳索密闭取心技术工艺。煤层绳索密闭取心装置上端设计绳索投捞接口，配套设计绳索投捞工具串和绳索提升系统，实现取心内筒组件的快速下放与提升；采用液压推动头直接推动取心内筒下行、取心钻头与取心内筒配合的方式达到球阀旋转关闭的目的，在保证足够的取心内筒容积和过流环空间隙的同时，将密闭取心装置外径最小化(ø114 mm)，配套ø127 mm取心钻头，使整套密闭取心装置适用较多井型。选择晋城矿区(中硬、高变质、高瓦斯煤层)地面煤层气抽采检验井进行煤(岩)层绳索密闭取心试验，测试结果表明，煤层绳索密闭取心样品空气干燥基气含量为常规(绳索)取心样品气含量测值的1.12~1.17倍，绳索提心速度为63.60~66.92 m/min。地面煤层气井绳索密闭取心技术提高了煤层气含量测定准确度，实现快速提心、精准测定地面井煤层气含量之目的。

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煤田地质与勘探

2021年第03期

311

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湘西北复杂构造区破碎地层绳索取心钻进技术难点及优化

作者(Author)：孔祥旺, 张绍和, 王文彬, 孙平贺, 吴冬宇, 肖金成, 何红生

摘要：以湘西北复杂构造区湘慈地1井为例，针对钻进过程中遇到的岩心采取率低以及卡钻埋钻等钻进难点，通过采用无泵反循环超前侧喷绳索取心钻具以及优化钻井液体系的方法，有效地提高了该钻井工程中的岩心采取率；该新型钻具能够在孔底形成局部反循环，并且结合钻具内部防堵锥网以及超前侧喷钻头的设计能够有效地提高破碎地层中的岩心采取率；通过在钻井实践中应用，该钻具在岩心破碎井段的采取率达到了94.4%，取得了良好的应用效果。

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煤田地质与勘探

2021年第02期

235

193
囊袋多节捆绑式绳索取心钻具的设计与应用

作者(Author)：韩毅, 张绍和, 白锐, 孙平贺, 舒彪, 曹函, 张鑫鑫

摘要：由于现有的普通绳索取心钻具缺乏隔水与护心装置，在松散、软弱、破碎等复杂地层取心钻进时，破碎岩心易被冲蚀，提钻过程中岩心易脱落，使岩心采取率和取心质量达不到设计要求，甚至无法采取到岩心。针对上述问题，设计了一种囊袋多节捆绑式绳索取心钻具。该钻具在普通绳索取心钻具基础上增加了多节捆绑式囊袋总成结构，并与超前侧喷钻头配合使用。囊袋可以隔绝冲洗液，有利于取得原状岩心，通过分段捆绑，可以有效包裹住岩心，防止其在提钻过程中脱落。超前侧喷钻头改变了冲洗液流向，起到隔水与护心的作用。现场应用表明，该钻具能够完成在松散、软弱、破碎等复杂地层的钻探工作，岩心采取率达90%以上，取心质量也得到明显提高。

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煤田地质与勘探

2019年第05期

630

152
海底钻机的高可靠绳索取心钻具的结构优化与仿真分析

作者(Author)：王佳亮, 彭奋飞, 万步炎, 周云

摘要：以提高绳索取心钻具在海底钻机上应用的工作可靠性，依据海底环境的特殊性，从提高单动机构的单动性能和悬挂机构的工作可靠性两方面着手，对钻具的单动机构展开结构优化并利用ABAQUS仿真分析手段对悬挂机构进行数值仿真分析。结果表明：经改进后的单动机构能够抑制海水的腐蚀效应，改善心轴的定心效果，提高运转灵活性；经改进后的悬挂机构能够降低在频繁使用过程中其关键零部件发生塑性变形的风险，提高悬挂机构的工作可靠性。研究成果可为相关钻具设计提供理论支撑。

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煤田地质与勘探

2019年第04期

512

159
煤矿井下长钻孔煤层瓦斯含量精准测试技术及装置

作者(Author)：孙四清, 张群, 龙威成, 郑凯歌, 黑磊

摘要：针对煤矿井下大范围超前探测煤层瓦斯含量的实际需求，提出了煤矿井下煤层瓦斯含量测试密闭取心方法，设计并试制了适合于煤矿井下长钻孔煤层瓦斯含量精准测试的“三筒单动、球阀密闭”的密闭取心装置，装置外径89mm，采取煤心直径可达38mm；密闭能力达到11MPa以上，满足于煤矿井下煤层瓦斯含量测定密闭取样要求。井下工程试验结果显示，该装置的煤层密闭取心取样深度达到了360.5m，5组密闭取心法测得的煤层瓦斯含量值为常规取心法测值的1.26~3.06倍，平均2.25倍。该技术将为我国煤矿井下煤层瓦斯含量大范围精准探测、区域瓦斯治理及效果检测提供了一种有效的技术手段。

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煤田地质与勘探

2019年第04期

828

152

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