2022液动冲击回转钻进技术规程

液动冲击回转钻进技术规程目 次前言 III范围 1规性用件 1术和义 1适条件 3液冲器 4型型号 4孔径配 4般求 5钻设和属置 6进备附装选择 6进备附装使用求 6金石动击转心钻进 7头扩器择 7进数 7作求 8硬合液冲回取心进 10头择 10进数 11作求 11液冲回全钻进 12头择 12进数 12作求 13洗液 13冲液选用 13冲液净化 13护堵漏 13动击故及事故理 13常液冲器和处方法 14孔事预和理 14附 录 A（料附）动击转进计算式 15I附 录 B（料附）动击型及参数 18参考献 24II液动冲击回转钻进技术规程范围（GB/T9253.1石油钻杆接头螺纹GB/T16950地质岩心钻探钻具DZ/T0148水文水井地质钻探规程DZ/T0227地质岩心钻探规程DZ/T0260地热钻探技术规程DZ/T0277地质岩心钻探金刚石钻头DZ/T0278地质岩心钻探金刚石扩孔器下列术语和定义适用于本文件。3.1液动冲击回转钻进hydro-percussiverotarydrilling回转钻进的同时，利用液动冲击器施加的周期性冲击载荷辅助碎岩的钻进方法。3.2液动冲击器hydro-percussivetool液动潜孔锤hydro-hammer以冲洗液驱动冲锤往复运动产生轴向冲击作用的装置。[GB/T9151-202X，定义6.3.1]3.3正作用液动冲击器positiveactinghydro-percussivetool1冲洗液推动冲锤下行冲击，弹簧使冲锤上行复位的液动冲击器。[GB/T9151-202X，6.3.1.1]3.4反作用液动冲击器counteractinghydro-percussivetool冲洗液推动冲锤上行，弹簧推动冲锤下行冲击的液动冲击器。[GB/T9151-202X，定义6.3.1.2]3.5doubleactinghydro-percussivetool9151-202X，定义6.3.1.3]3.6射流式液动冲击器fluidictypehydro-percussivetool采用双稳射流元件控制冲洗液换向，推动冲锤往复运动的液动冲击器。[GB/T9151-202X，定义6.3.1.4射流式冲击器]3.7射吸式液动冲击器jetvacuumtypehydro-percussivetool利用高压射流卷吸和水击作用，推动冲锤往复运动的液动冲击器。[GB/T9151-202X，定义6.3.1.5射吸式冲击器]3.8贯通式液动冲击器hollow-throughhydro-percussivetool具有中空通道的液动冲击器。3.9冲锤hammer由活塞和重锤组成的冲击部件。3.10冲击功impactwork冲锤冲击铁砧时所能做的功。[GB/T9151-202X，定义8.2.10]3.11冲击末速度impactvelocity冲锤冲击铁砧时的瞬时速度。3.12冲击频率impactfrequency单位时间内冲锤冲击铁砧的次数。2[GB/T9151-202X，定义8.2.9]3.13阀程valvestroke阀由上限位到下限位的距离。3.14锤程hammerstroke冲锤由上限位到下限位的距离。3.15冲锤自由行程freetravelofhammer冲击过程中冲锤和阀脱开后，冲锤继续向下运动的距离。3.16背压backpressure液动冲击器排出口处冲洗液的压力。4～124～748mm～311mm。a）e）冲洗液中添加了惰性堵漏材料、漂珠等尺寸较大的固相颗粒。A。3类型液动冲击器依据工作原理或结构特点主要类型见表1。表1 液动击类型类型推荐代号型号示例正作用液动冲击器YZYZ-73-1反作用液动冲击器YFYF-89双作用液动冲击器YSYS-108射流式液动冲击器YSLYSL-178射吸式液动冲击器YSXYSX-95贯通式液动冲击器YGTYGT-89/44S —— Y —— 类型 —— 规格 ——品级号（）（））（））ZFS——双作用SL——射流式SX——射吸式GT——贯通式示例：SYSL-76-1 76mm射流式绳取心液动冲击器，经过第一轮改进升级。技术参数参见附录。4表2 液动击主技参与钻口匹配液动冲击器规格外径mm钻孔口径mm冲击频率Hz冲击功J工作泵量L/min工作压降MPa434348～5020～4510～2050～800.5～2.0545460～6520～4510～5060～900.5～2.0737376～8520～4515～7090～1500.8～3.0898996～10520～4020～90120～1901.0～3.09898110～12220～4080～120250～3201.5～4.0108108122～13515～25100～180300～4001.5～4.5130130150～16515～25120～250350～5502.0～5.0146146175～21615～25150～300600～10002.0～5.0178178216～25210～25200～400900～18002.0～5.0203203252～27810～25250～4001000～20002.0～5.0250250278～31110～25300～4501500～25002.0～5.0273273311～35810～25350～6002000～30002.0～5.0。表3 绳索心动击主技术数与孔径配绳索取心液动冲击器规格配用绳索取心钻具配用液动冲击器规格钻具外径mm钻孔口径mm冲击频率Hz冲击功J工作泵量L/min工作压降MPa60B-BC43566020～4510～2050～800.5～2.076B-NC54737620～4510～5060～900.5～2.096B-HC73899620～4515～7090～1500.8～3.0122B-PC8911412220～4020～90120～1901.0～3.0150B-SC10814015015～25100～180300～4001.5～4.5GB/T16950GB/T9253.14。表4 液动击上接螺规格类别液动冲击器规格5473～8998～108130～146178～203250～273上螺纹R-BG接头螺纹R-50L接头螺纹NC31NC38NC50NC70下螺纹R-BG接头螺纹R-50L接头螺纹2⅞REG3½REG4½REG6⅝REG55表5 液动击易件用命钻进应用领域冲洗液基本指标易损件寿命h地质岩心钻进苏式漏斗黏度≤30s,含砂量≤0.2%≥80大直径全面钻进马氏漏斗黏度≤60s,含砂量≤0.5%≥60注：易损件主要指液动冲击器活塞、缸套以及承受冲击的部件。4MPa～15MPa。10MPa25mm。15P0.2m3～.05。6GB/T16950、DZ/T0277DZ/T0278DZ/T0227（钻头和扩孔器；（75%～100%。40～600.3mm～0.5mm0.3mm～0.52～30.2mm～0.3mm。钻压25%。。表6 金刚液冲回取钻进荐压 单位为千牛钻进方法钻孔口径ABNHPS提钻取心金刚石冲击回转钻进4～74～85.5～10.57.5～1411～1613～18绳索取心金刚石冲击回转钻进—6～88～1212～1515～1821～24转速7。表7 金刚液冲回取钻进荐速 单位为转每分钻进方法钻孔口径ABNHPS提钻取心金刚石冲击回转钻进600～1000480～800380～620300～500240～400200～320绳索取心金刚石冲击回转钻进—泵量20%。。表8 金刚液冲回取钻进荐量 单位为升每分钻进方法钻孔口径ABNHPS提钻取心金刚石冲击回转钻进40～6060～9080～120120～200240～400350～600绳索取心金刚石冲击回转钻进—40～7060～9090～120120～150250～300a）b）20h下钻8钻进0.5m2/30.5MPa～2.5MPa。130120%。2MPa～3MPa9。表9 液动击转心进荐岩管度 单位为米钻进方法岩石可钻性级别钻孔口径ABNHPS提钻取心金刚石冲击回转钻进4～52.5～333.5～4.54.55～666～92～2.52.5～33～4.53～4.54.55～610～1222～2.52.5～333～4.54.5绳索取心金刚石冲击回转钻进4～5—3.53.5～43.5～4.54～5.55～66～9—2.5～333～3.53～43～410～12—2～2.52.5～3333910。表10 硬质金号性能硬质合金牌号密度g/cm3洛氏硬度HRA抗弯强度MPa冲击韧性J/cm2备注YG6X14.6～15.0≥91≥1400≥2YG6T14.5～15≥91.5≥1760～1800≥3含碳化钽YA1C14.4～15≥92≥1400-含少量碳化钽YG10X-≥90≥1800≥2.94YG814.5～14.9≥89≥1500≥2.45YG4C14.9～15.2≥89.5≥1450-YG5C-≥89.1≥1888-YG7C-≥88.4≥1925-YG8C14.75～14.8≥88≥1750≥3.43YG11C14～14.1≥86.5≥2100≥3.72YG5B-≥89≥1739-YG1513.9～14.1≥89≥2000≥3.9210mm～14mm140mm。11。表11 液动击转心进用硬合钻主技参数合金粒数水口数量钻头出刃硬质合金特征备注底出刃mm内外出刃mm形状刃角°负前角°663～42～3八角柱状9530合金尺寸非标准88八角柱状95306～86～8圆柱状11055合金标准尺寸44楔形片11066合金标准尺寸44针状合金块--自磨出刃66圆柱状9530标准尺寸104～62mm～2.5mm3mm～3.54mm～5mm90°～10015mm～6mm90°～1003mm。12。表12 硬质金击转心进技参数岩石可钻性级别a单位钻压kN/cm转速r/min泵量L/min4～60.7～1.0b c40～80，80～300＞8070.9～1.4150～300＞80注：ab—柱状硬质合金钻头转速；c—针状硬质合金钻头转速。0.3mm～0.8mm（），11666131415。表13 牙轮头面进术数岩层等级岩层类型齿形单位钻压kN/cm转速r/min中硬长石岩、石灰岩、大理岩、流纹岩等锥球齿3～660～100硬玄武岩、花岗岩、角岩、辉绿岩、辉长岩等球形齿3～660～100坚硬石英岩、榴辉岩、片麻岩等球形齿4～750～80表14 金刚复片头面进技参数岩层等级岩层类型冠部形状单位钻压kN/cm转速r/min中等抗压强度非均质夹层的软地层钙质砂岩、页岩胎体刀翼式、抛物线头型、超深宽水槽2～480～300中等抗压强度和含研磨性夹层的中硬地层灰岩、硬石膏、白云岩、砂岩、页岩胎体刀翼式、抛物线头型、超深宽水槽2～560～240表15 硬质金齿头面进技参数岩层等级岩层类型硬质合金齿型单位钻压kN/cm转速r/min中等抗压强度非均质夹层的软地层泥岩、灰岩、硬石膏、钙质砂岩、页岩锥球齿、球形齿0.6～0.740～80中等抗压强度和含研磨性夹层的中硬地层灰岩、硬石膏、白云岩、砂岩、页岩子弹头、球形齿0.7～0.830～60高抗压强度的硬及致密地层钙质页岩、硅质砂岩、粉砂岩、灰岩球形齿0.8～0.920～501240B冲洗液1.0g/cm3～1.25g/cm30.2（苏式）≤30s，大直径全面钻进时，含砂量≤0.5%，漏斗黏度（马氏）≤60s。200DZ/T022715m220mm～250mm200mm1/100～1/801.5m～2.0m100mm（）常见液动冲击器故障、可能产生原因和处理方法见表16。表16 常见动击故和理方法13常见故障可能原因处理方法液动冲击器不启动，泵压较高冲洗液管路或液动冲击器内异物堵塞。清除堵塞异物。冲锤上下活塞副的配合过紧。修配、更换配合零件。卡簧座与钻头内台阶间隙过小。调整到合理值。液动冲击器自由行程不合适。调整到合理值。液动冲击器不启动，泵压较低漏装密封配合零件。拆开检查，重新装配。冲洗液管路出现漏失或泵量过小。检查泥浆循环管路或加大泥浆泵排量。下钻未到底或内管总成未下放到位。液动冲击器冲击无力，工作不稳定，时打时停密封磨损过度。更换密封件。泥浆泵排量不足。加大泥浆泵排量。上阀通孔内有异物。清理异物。冲锤有阻卡。修配、更换配合零件。砧子端面起振槽被磨平。修整起振槽。自由行程过小。调整到合理值。弹卡钳磨损严重，内管总成在外管中定位失效。提钻检查，更换弹卡钳。泵压突然降低，液动冲击器停止工作孔内(井下)钻具折断。停钻并处理事故。弹卡钳、弹卡挡头失效，钻进时内管上移。更换相关零件。80%。DZ/T0227、DZ/T0148DZ/T026014附 录 A（资料性附录）液动冲击回转钻进相关计算公式表A.1给出了液动冲击回转钻进相关计算公式。表A.1 液动击转进关算公式项目符号单位公式水击波速Cm/sC 14351KdiE δδ—管壁厚度，m；di—管道圆形断面直径，m；K—水的弹性系数，取2.07×108kg/m2；E—管材的弹性系数，取2.0×1010kg/m2；145为 Kρ，ρ—水的密度。1水击波相长TτsTτ Cl—管路长度，m；C—水击波波速，m/s水击压强Δpm,水柱高度pCvgv—液体平均速度，m/s；g—重力加速度，m/s2；C—水击波波速，m/s。消耗动能ωJC1l2l1—弹簧初变形，m冲击总冲量IN·sI(1k)m1m2vmm 1 2k—材料恢复系数；m1m2—被冲击部分质量，g；v1—冲击末速度，/s。15项目符号单位公式冲击频率fHzf1TT—活塞及冲锤系统工作循环时间，s。最大应力σMPaσ 1Ev1rc1v1—冲击末速度，m/s；E—材料弹性模量，MPa；c—钢中音速，m/s；r—被冲击部分与冲击部分断面积比值。传递给岩石的最大能量WJScTσ2W1 1 ES—被冲击部分断面积，m2；c1T1s；T12/c1L—冲击体长度，m；σmaxE—材料弹性模量。撞击力FNFmeMv1m—冲锤质量，kg；t—冲击时间，s；M—被击管材波阻，m=ρaS；ρ—管材密度，kg/m3；a—纵波速度，m/s；S—管材截面积，m2。单次冲击功AJm1v1—冲击末速度，/s。冲击功有效传递效率η—m1m—下部钻具质量，g；k—材料恢复系数。冲击器功率NWA—单次冲击功，J；f—冲击频率，Hz。16项目符号单位公式冲击器效率η′—η NQN—冲击器功率，W；Q—冲击器平均流量，m3/s；P0—冲击器平均压力降，Pa。17附 录 B（资料性附录）液动冲击器型号及技术参数表B.1给出了常见的液动冲击器型号及技术参数。表B.1 常见动击型及术参数项目型号YZX54YZX73YZX89YZX98YZX108YZX130YZX178ZF-56ZG-56TK-56ATK-73A外径mm5473899810813017854545673全长mm8631000100016001800195028801500150016721602总质量kg122535729916041020182535冲锤质量kg3.55.57152735686.44.269锤程mm15～2520～2520～3030～4040～5040～5030～60129～1012～2912～29泵量L/min60～9090～150120～190250～320300～400350～550900～180080～10040～8055～12060～180压降MPa0.5～2.00.8～3.01.0～3.01.5～4.01.5～4.52.0～5.02.0～5.02.01.2～3.01.1～1.71.1～3.0冲击功J10～5015～7020～9080～120100～180120～250200～4006～151～156～206～50冲击频率Hz25～4520～4520～4020～4010～257～157～1525～4230～5020～2538～5018表B.1常见液动冲击器型号及技术参数（续）项目型号YZ-54IIYZ-73GY-54MT-Z-89YS-74YS-108YQ-150YQ-178Yf-50SH-54外径mm54735489741081501705054全长mm2062130023101230120012001320149020001265总质量kg2730224032641402102115冲锤质量kg109711.581933506.54.5锤程mm11～1612～1610～1211～196～11283535207～10泵量L/min70～12560～14060～100120～20050～12080～200250～600450～75070～11050～90压降MPa1.0～2.00.7～1.71.8～2.40.5～1.50.5～2.50.5～2.51.0～2.51.5～3.51.0～2.01.0～4.0冲击功J5～147～405～1510～305～4020～120100～150120～20010～155～17冲击频率Hz16～3225～5215～4020～3525～5015～2510～2010～2015～2513～3019表B.1 见动击号及术数续）项目型号SC-54SC-75SC-89KSC-102KSC-127SC-150YSC-178YSC-203SC-250外径mm547589102127150178203250全长mm150018001480211022901850229031503200总质量kg3050608090150350500650冲锤质量kg3～615～3015～3020～5040～6050～6040～6050～100150～200锤程mm6～1215～3010～3020～8010～8030～5020～8015～10020～100泵量L/min60～90120～200180～250200～300350～500450～600550～8001000～20001500～2500压降MPa2.0～2.51.5～2.01.5～2.02.0～2.52.0～3.02.0～2.52.5～3.02.0～3.02.0～3.0冲击功J5～2040～8050～10060～120100～200100～200150～250250～400300～450冲击频率Hz30～4015～2514～2515～2515～2610～2515～2515～3015～2520表B.1 见动击号及术数续）项目型号SX56SX75SX110外径mm546676全长mm115012401460总质量kg182234冲锤质量kg6813锤程mm6～118～1310～21泵量L/min80～140100～200200～350压降MPa1.0～2.01.0～3.51.0～3.5冲击功J5～2015～3020～60冲击频率Hz25～5020～4020～3021表B.2给出了绳索取心液动冲击器型号及技术参数。表B.2 绳索心动击型及技参数项目型号SYZX59SYZX75SYZX96SYZX122SYZX137SYZX150配套钻具S59S75S96S122S137S150外径mm567389114131140钻头外径5975.595.5122137150泵量5