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SYZX75型绳索取心液动锤在福建多类型矿区的应用对比

更新时间:2016-07-05

液动冲击回转钻探是继现代金刚石小口径钻探之后的又一项新的先进钻探技术,其在中国的研究和应用处于世界领先水平 [1,2]国土资源部勘探技术研究所生产的SYZX系列绳索取心液动锤钻具是由双喷嘴复合式液动锤与绳索取心钻具结合而成的,集绳索取心和冲击回转二者的技术优点于一体,可大幅度提高钻进效率、回次进尺和岩心采取率,改善钻孔质量等。该工艺已经广泛应用于国内地质钻探、水文水井钻探、基础施工以及国家重点科学钻探工程等领域[3]。福建省第八地质大队于2007年参与了改型钻具的生产试验并率先推广使用,取得了良好的应用效果[4]。但是这项钻探技术在福建省境内的生产应用主要集中在金属矿矿区钻探,而在煤田钻探的应用仍然存在着不足, 且缺乏对不同矿种不同地层适用性方面的系统对比研究。本着技术革新与引进、节约生产成本、提高生产效益的目的,我队引入了SYZX75型绳索取心液动潜孔锤钻进技术,先后在永安黄坑煤矿、泰宁长兴金矿、大田银场银矿、漳平北永安南石墨矿等不同类型矿区进行了现场应用,取得了良好的经济效益和成功经验,填补了我队在绳索取心液动冲击回转钻进方面的技术和应用空白,提升了我队的钻探技术水平,并积累丰富钻探经验。

1 SYZX系列绳索取心液动锤结构特点

SYZX系列绳索取心液动锤采用容积式冲击工作原理,大幅度减小冲程阻力,从而使较传统的液动锤冲击功有了大幅度的提高。其结构特点如下[5]

(1)液动锤利用喷嘴配流结构与锤阀各具有的面积差产生运动,减少了密封副数量,简化了钻具结构,这有利于施工人员对它的认知、理解及熟练操作。

青海省共和县是以牧为主、农牧结合的县,总面积1.73×104km2,耕地面积近3×104hm2,主要农作物有小麦、青稞、蚕豆、豌豆、油菜、马铃薯等六大作物。2013年开始,县委县政府调整优化农业产业结构,大力发展油菜、青稞、蚕豆、蔬菜等优势农作物,打造环龙羊峡库区蚕豆蔬菜种植中心,塘格木镇青稞油菜生产中心[1]。

(2)内外管间及阀锤高低压的密封均采用金属机械式密封,提高了液动锤对冲洗液的适应性,也提高了对地层的适用性。

(3)液动锤内无易损坏的弹簧零件,钻具寿命长。

(4)液动潜孔锤钻进在碎岩过程中,既有回转方向的回转力,又有轴向方向的冲击力。而这种向下作用的冲击力有助于使钻具沿着钻孔轴线的方向钻进。在软硬互层的地层中钻进时,可相对减少“钻进速度差”,这就更有助于防止钻孔发生偏斜;并且被克取的岩石在液动锤的高频振动下能顺利的通过卡簧进入内管,防止岩心堵塞造成重复破碎及液动锤的冲击作用调整、改变钻头对岩石的单一受力方向,因此具有较好的防斜效果。例如,永安黄坑煤矿,采用SYZX75绳索取心液动冲击回转钻进的ZK1202、ZK3601的终孔天顶角分别是5.7°,3.5°,比普通绳索取心钻进(ZK2801、ZK6001的终孔天顶角分别是13.4°,12.2°)更好地保持了钻孔的垂直度。

(5)传递冲击功装置采用具有相互包容的刚性结构,且简单可靠,使用寿命长,更换较方便。

(4)液动锤取消了固定式节流环,击砧水垫影响小,有利于深孔钻进。

在施工过程中,桩基运用逐渐增多。在这种情况下,桩基质量问题也逐渐凸显,进而严重影响了施工质量。通过对已有民用建筑项目工程中桩基质量问题的总结发现,桩基质量问题主要包括:桩头破裂、桩身断裂、桩身破损以及承载力不足等。其中,桩头破损和桩身破损是常见的桩质量问题。除了以上问题,桩基质量问题还包括桩顶不平和桩长度不够等。总之,桩基质量问题的存在对桩基础有重要的影响,因而,应对桩基质量给予高度重视。因此,加强对民用建筑地基和桩基础施工技术的质量控制十分关键[2]。

(1)平均时效和台效均有较大幅度提高。SYZX75绳索取心液动冲击回转钻进在应用中取得了比较好的效果。SYZX75绳索取心液动冲击回转钻进台效每月264.23~880.95 m/台,平均每月402.99 m/台,比普通绳索取心钻进每月平均台效(260.42 m/台)提高55%。时效1.44~2.89 m/h,平均1.91 m/h,比普通绳索取心钻进平均时效(1.42 m/h)提高35%。回次进尺1.63~2.52 m/回次, 平均1.97 m/回次, 比普通绳索取心钻进平均回次进尺(1.56 m /回次)提高26%。

2 典型试验矿区钻探技术特征

试验各矿区的地层特征(表1)中显示,其中永安黄坑煤矿主要岩石为石英砂砾岩、石英砂岩、粉砂岩、泥岩等,矿区地层软硬互层,可钻性4~11,研磨性强、中、弱,是福建煤田的代表性地层;泰宁长兴金矿主要岩石为花岗质细脉混合质黑云母斜长变粒岩、碎裂岩化钾长混合花岗岩、钾长混合花岗岩(具硅化)等,地层坚硬,可钻性8~12,研磨性弱,为福建金矿的典型地层。

表1 各试验矿区主要地层特征 Table 1 Main strata characteristics of each test mining area

矿区名称主要岩石可钻性研磨性岩石特性永安黄坑煤矿石英砂砾岩、石英砂岩、粉砂岩、泥岩4~11强、中、弱软硬互层泰宁长兴金矿花岗质细脉混合质黑云母斜长变粒岩、碎裂岩化钾长混合花岗岩、钾长混合花岗岩(具硅化)8~12弱坚硬大田银场银矿细砂岩、粗粉砂岩、石英砂岩6~9中中硬漳平北永安南石墨矿粉砂岩、石英砂岩、砂质泥岩,泥岩4~11强、中、弱软硬互层

3 钻进参数优选

3.1 钻压

绳索取心液动锤冲击回转钻进过程中,合理地控制钻压大小很重要。钻压过低,金刚石被磨钝后,钻头难于出刃,钻进效率低;钻压过大,会加大钻头磨损,缩短钻头使用寿命。在各矿区生产试验中,一般根据钻进速度、电流大小﹙或柴油机负荷大小﹚、泵压、孔内复杂程度,随时调整钻压,以达最好的钻进效果。对于常用SYZX75绳索取心液动锤冲击回转钻进,一般采用钻压为8~12 kN, 在硬、坚硬岩层中钻进时应适当加大钻压,在破碎、裂隙和非均质的岩层中钻进应适当减小钻压,增加或降低幅度一般不超过25%。

3.2 转速

绳索取心液动冲击回转钻进转速宜略低于普通绳索取心钻进转速,一般采用普通绳索取心钻进所规定钻头转速的中下限。从普通绳索取心钻进的角度考虑,确定转速一般用钻头线速度或定切入量的方法计算,计算公式如下。

n=60V/﹙πD

(1)

D=﹙D+D﹚/2

最后,其应用场景满足5000万像素以上的全画幅数码相机,同时可以满足当前8K视频技术的高分辨率要求,是一支着眼于未来的高品质镜头。

(2)

③要求冲洗液失水量较小,泥饼致密润滑性好,有利于减少动失水和上下钻时的压力激动。

根据经验和有关资料,金刚石钻头底唇面的圆周线速度范围为1.5~2.5 m/s。代入公式可得:n=458~764 r/min。在实际生产过程中,由于孔内岩层情况复杂多变,加之设备能力等因素的影响,转速通常达不到设计要求。因此,一般根据孔深情况选择转速,孔深在0~500 m,转速为500~700 r/min;孔深在500~1 000 m,转速为380~600 r/min[6]

3.3 泵量

只要地层允许(冲洗液上返流速不至于对孔壁地层产生负面影响),水泵工作性能正常,就要尽可能满足冲击器工作时的泵量。通常在液动锤内部参数一定的条件下,泵量越大,液动锤的冲击频率和冲击功也越高,钻进效率也就越高,原则上要大于普通绳索取心钻进20%[7]。SYZX75型液动锤需要的额定泵量为60~90 L/min,但还要加大一部分泵量,以补充管路各接口处的泄漏损失。

3.4 钻进技术参数的优化

绳索取心液动冲击回转钻进的技术参数即钻压、转速、泵量。三者互为因果,互相制约,存在着最优化的配合关系, 不能孤立选用。在钻进中不断总结经验,根据岩层性质和其他技术条件,选择最优化的配合关系,以达到优质高效、长寿、低耗、安全的目的。在施工中技术参数要优化配合(表2)。

表2 SYZX75绳索取心液动冲击回转技术参数的优化配合 Table 2 Optimization of SYZX75 rope coring hydraulic hammer impact rotary technical parameters

岩石特性可钻性钻压(kN)转速(r/min)泵量(L/min)完整地层6~88~12388~819≥90坚硬、打滑地层10~1212~16311~57460~90“硬、脆、碎”地层8~1210~15311~57460

(1)对于完整、可钻性为6~8的岩层,由于其抗压强度较小,岩层易于体积破碎,一般钻速高,岩粉颗粒大而数量多,多具黏性,易于糊钻、堵塞。钻进中主要解决的是排渣、冷却和保证冲洗液畅通的问题。因此,SYZX75型绳索取心液动潜孔锤可采用低钻压、高转速和大泵量钻进。

(2)对于坚硬打滑、可钻性为10~12的岩层,钻进时不存在排渣、冷却问题,可采用大钻压、大泵量和中高转速钻进,以求高钻速。若钻进时遇极度打滑地层,钻压可提高至18~20 kN,或用“投砂法”研磨钻头,使钻头金刚石出刃,再恢复正常压力钻进。如永安黄坑煤矿ZK1202在381.56~821.76 m孔段,压力在12~16 kN,转速355~577 r/min,泵量60~90 L/min, 平均时效1.91 m/h;泰宁长兴金矿ZK3/215、ZK5/207,当钻进时遇坚硬打滑的硅化花岗岩,钻压提高至18~20 kN,使钻头金刚石出刃,再恢复正常压力钻进,取得较好的效果,平均时效为2.83 m/h。

(3)对于坚硬、破碎、裂隙发育的岩层,为了延长钻头寿命,宜采用轻压力、慢转速,泵量要相应减少。若孔底有渗漏,则确定返浆量还应包括补充的渗漏量。对于SYZX75绳索取心液动冲击回转钻进,采用钻压10~15 kN,泵量60 L/min,转速311~574 r/min。

4 多类型矿区野外试验效果对比

在永安黄坑煤矿、泰宁长兴金矿、大田银场银矿、漳平北永安南石墨矿共4个矿区的煤田及多类型金属矿地层中采用了SYZX75绳索取心液动冲击回转钻进试验,其钻探效果与同一矿区的相同钻孔或邻孔采用普通绳索取心钻探工艺效果对比分析(表3~5)。

(1)《中华人民共和国增值税暂行条例》[1]中明确规定:在中华人民共和国境内销售货物或者加工、修理修配劳务(以下简称劳务)的单位和个人,为增值税的纳税人。《财政部税务总局关于调整增值税税率的通知》[2]中明确提出自2018年5月1日起执行。其中纳税人发生增值税应税销售行为或者进口货物,原适用11%税率的调整为10%;纳税人购进农产品,原适用11%扣除率的,扣除率调整为10%;纳税人购进用于生产销售或委托加工16%税率货物的农产品,按照12%的扣除率计算进项税额。涉农货物包括:粮食等农产品、食用植物油、食用盐;饲料、化肥、农药、农机、农膜。农业生产者销售的自产农产品项目免征增值税。

(3)SYZX75绳索取心液动锤产生的高频冲击荷载不仅有利于破碎岩石,也能使产生堵塞的岩心较快解卡,减少岩心的自磨作用,提高硬、脆、碎地层岩矿心采取率,延长液动潜孔锤回次长度。

(2)绳索取心液动冲击回转钻进中,金刚石钻头对岩石施加冲击力和回转力的双重作用力,对克服岩石的“打滑”比普通绳索取心钻进更具有优越性。如在永安黄坑煤矿、泰宁长兴金矿、漳平北永安南石墨矿的主要坚硬“打滑”地层钻进效果显著。

以往的雇佣模式是工业革命之后形成的,而上文所描述的具有明显的“分享经济”特征的雇佣模式打破了这种传统的雇佣模式,人们往往将其称为“零工经济”。那么零工经济的标准定义是什么,其发展的基础是什么,其发展过程中遭遇了哪些问题,未来前景如何呢?本文将重点研究以上几个问题。

(5)普通绳索取心在坚硬致密的弱研磨性“打滑”地层中钻进时,常采用向孔底投坚硬碎岩石研磨钻头加速金刚石出露的方法来提高钻进速度,这种方法虽能提高时效率,但由于碎石对钻头的研磨加剧了金刚石钻头胎体磨损,导致钻头寿命缩短。采用SYZX75绳索取心液动冲击回转钻进,因其碎岩方式的改变,所以,不必研磨钻头亦能获得较高的时效率。例如在永安黄坑煤矿,Φ77普通绳索取心钻进平均每个钻头进尺为69.09 m, 而SYZX75绳索取心液动冲击回转钻进平均每个钻头进尺为158.15 m, 平均钻头寿命可延长89.06 m,提高1.29倍左右。

(6)冲洗液不仅可以冷却钻头、冲洗岩粉和保护孔壁,而且对冲击器的工作性能也有决定性影响。因此,要根据地层情况并结合液动锤钻进特点综合考虑优化冲洗液配方,达到既能保护孔壁又有利于液动锤工作环境。钻进完整或比较完整地层时,可用无固相冲洗液;钻进较复杂地层时,为保护孔壁、减少冲洗液的漏失以及增加排粉能力,要用优质低固相冲洗液进行钻进。

液动锤要求冲洗液润滑性能好、含砂量低(≤0.1%)、黏度低(≤30 s)、密度低(≤1.1 g/cm3)。

通过对咏叹调《一抹夕阳》的剧情背景,曲式,演唱与情感表现做了简要的分析,我们对于这首歌的剧情背景、曲式和演唱和情感表现有了初步的认识及了解,根据剧情的背景情况,我们就可以对整个歌曲感情的变化有深入的了解,这将对以后的音乐演唱提供良好的借鉴作用。

①必须是低固相、低黏度和低比重,减少流动阻力和泵压损失。

②必须具有良好的润滑性,以减轻钻具高转速时的磨损和振动。

式中:n—转速(r/min);V—圆周线速度(m/s);D—钻头底面的平均直径(m);D—钻头底外径(m);D—钻头底内径(m)。

观察组患者的CA199、CA125、CA153及CEA指标均高于对照组,差异明显(P<0.05),有统计学意义。详见表1。

④要求冲洗液流变性好,具有良好的剪切稀释作用,既有利于金刚石钻头的冷却、延长钻头寿命,又有利于携带岩粉和保护孔壁。

⑤要求冲洗液有较低的切力和良好的地面除砂系统,有利于排除细的岩粉。为避免大颗粒岩粉及其他杂物堵塞冲击器的水路或卡塞冲击器的运动部件,导致仪器失灵,延长冲击器的使用寿命,进行冲击回转钻进时,特别是加强冲洗液的管理和净化处理工作。常用的净化冲洗液方法主要有地面循环系统重力沉降法、过滤法和水力旋流除砂法。施工现场应配备旋流除砂器、除泥器等固控设备。在钻孔泥浆循环流通中间设置数个沉淀槽,不断将岩粉捞出,清除泥浆中的岩粉颗粒。

⑥松散破碎、水敏性地层采用SYZX75型绳索取心液动冲击回转钻进时,因冲洗液冲涮作用而导致该地层采取率仍然较低,但相对普通绳索取心钻进并没明显的优越性,反而由于该类地层会自然造浆,使冲洗液的固相含量急剧增高,黏度提高,造成液动锤磨损严重,并且经常卡死影响正常工作,这表明了在松散破碎、水敏性地层不适用绳索取心液动冲击回转钻进。

1.对创新创业教育的认识有偏差。创新创业教育的核心和本质是面向全体学生的、为其终身可持续发展奠定基础的素质教育。[6]创新创业教育是“完人”教育、培养开创性的教育,而非提高就业率的“缓兵之计”,更非创收的”孵化器”,不能简单地计算学生参加了多少创新创业活动,从事了多少创业项目,获取了多少创业资金。[6]创新创业教育的实质是素质教育,不能仅限于技能教育、技术教育、就业能力教育。只有认识到创新创业教育的本质特点,才能从总体上把握全局,定好创新创业的主基调,注重开发学生的思维能力。

5 结语

(1)通过SYZX75型绳索取心液动潜孔锤在福建多类型矿区的钻进试验和对该工艺在不同矿种不同地层适用性方面的系统对比分析。实践表明,该工艺在福建煤田及多类型金属矿地层具有广泛的适应性,能适用于5~9级的中硬岩层,特别在10~12级在坚硬“打滑”地层效果显著。

(2)在提高钻进效率、硬脆碎地层采取率和增加回次进尺、延长钻头寿命等方面都取得了较好的应用效果。并且能一定程度减轻孔斜,降低了生产成本。

(3)不适宜使用液动锤的情况,如随钻堵漏时,冲洗液中含有大量韧性惰性堵漏材料;冲洗液中含砂量高,而无有效净化措施;松散无胶结及水敏性地层;钻孔太深,泥浆泵的泵量及泵压达不到要求时(液动锤动力不足)。

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参 考 文 献

1 王人杰,苏长寿.我国液动冲击回转钻探的回顾与展望.探矿工程(岩土钻掘工程),1999增刊.

2 陶建华,李粤南,等.地勘钻探技师培训教材. 北京:地质出版社,2013.

3 苏长寿, 阴文行 , 冯红喜, 等. 液动潜孔锤技术应用于干热岩钻井的可行性探讨.探矿工程(岩土钻掘工程),2017,44﹙3﹚.

4 傅丛群.绳索取心液动锤在多类型矿区的应用及其效果.探矿工程(岩土钻掘工程),2011,38﹙9﹚.

5 杭程, 彭典珠, 丁春山, 等.绳索取心液动潜孔锤在岩心钻探施工中的应用.探矿工程(岩土钻掘工程),2013,40﹙2﹚.

6 杨宽才,田敏,曾石友,等. 绳索取心液动潜孔锤钻进技术在小秦岭金矿区的应用. 探矿工程(岩土钻掘工程),2013.40﹙2﹚.

7 陈显, 韩栋材, 靳二举. 绳索取心液动潜孔锤钻进技术在利比里亚邦山铁矿详查中的应用与探索.探矿工程(岩土钻掘工程),2013,40﹙2﹚.

在传统的城市建设过程中,会对环境产生严重污染,也会浪费大量的资源与能源,属于粗放型的发展模式。随着时间的推移,这种发展模式引起了十分严重的不良后果。为了加快城市化的建设进程,促进我国经济进一步发展,增强人们的生活质量与水平,只有通过生态城市的建设,才能为城市化进程的顺利发展提供保障。

杨生
《福建地质》 2018年第01期
《福建地质》2018年第01期文献

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