反循环连续取心（样）钻进机理研究及钻头研制

该研究针对野外生产试验中的问题，创造性地设计了以APPLE－Ⅱ型微型电子计算机／5型空压机、LWQ－50型气体涡轮流量送变器、瞬态波形存贮器、频率仪和及岩心容纳器、透明有机玻璃管构成的FM－40型反循环模拟实验台，用岩心上返速度与风速之关系。喷射负压与喷射速率之关系，喷射角度对规律，摸索了有关反循环连续取心（样）钻探技术参数，对贯通式潜孔以及实际应用都起了重要指导作用。 2100433B

本成果包括3项专题成果，即：1、贯通式潜孔冲击器；2、反循环连续取心（样）专用柱齿钻头的研制；3、反循环连续取心（样）钻进机理及工艺方法的研究。 贯通式潜孔冲击器为无阀型，其工作原理是靠活塞相对缸体往复运动机械地自行启闭进气口与排气口而实现配气。 贯通式潜孔锤与双壁钻杆实行反循环连续取心（样）钻进，主要是利用潜孔锤破岩效率高，反循环系统洗井介质上返流速高，携带能力强可及时排除岩碴（或岩心），用双壁钻杆输送压缩空气和护壁，能有效地使碎岩钻进、提取岩心（样）和洗井护壁三者形成连续的钻探系统。 为研究反循环连续取心（样）钻机理，创造性地设计了FM－40型反循环模拟实验台，用以研究观测岩心上返速度与风速的关系，喷射负压与喷射速度的关系，喷射角度对负压的影响等规律，摸索有关反循环连续取心（样）技术参数，对贯通式潜孔锤和钻头设计以及今后的生产具有重要的指导意义和实用价值。 这套钻具可应用于水文地质、矿产地质勘探、钻凿水井、工程钻孔等方面，尤其在较大口径的硬岩、卵砾石、破碎漏失等地层中使用效果更佳。

本项目研制了Φ219.1/168.3mm螺纹联接双壁钻杆、Φ168.3mm内平单壁钻杆、大口径气举反循环水龙头、双壁主动钻杆及反循环钻头等配套器具；针对大直径工程井开展气举反循环钻进工艺研究。主要创新点在于钻具结构设计独特、联接螺纹抗扭强度高、气水龙头密封效果好、反循环钻头结构设计科学。该套组合钻具满足直径Φ600～1500mm的大直径工程井气举反循环钻井施工。河南省煤田地质局三队、河南省煤田地质局四队在平煤集团十矿、神火集团和成煤矿等地，应用该套钻具及配套器具完成钻井2口，总进尺1127米，累计产值1460万元。在同等条件下，钻进效率提高了74.3%，钻井成本及能耗大幅降低，取得了良好的工程效果和经济效益。 2100433B