《地质螺旋钻杆:高扭矩深孔钻探的高效排渣解决方案》


发布时间:

2025-05-30

在中硬以上地质条件的深孔钻探施工中,排渣效率与钻孔稳定性是决定工程质量的核心要素。地质螺旋钻杆通过结构创新与工艺升级,在传统地质钻杆高扭矩性能基础上集成螺旋排渣功能,为复杂地层的深孔作业提供了高效可靠的技术方案。
一、核心结构设计与技术原理
地质螺旋钻杆采用 "高强度杆体 + 差异化螺旋叶片" 的复合结构设计:主体选用优质地质专用合金钢管,经高压成型与真空调质处理,形成高强度抗扭基体;外附螺旋叶片通过摩擦焊接工艺与杆体精密结合,其螺距、螺旋角及叶片高度根据不同地质条件优化设计,构建高效排渣通道。
作业时,钻杆旋转产生的离心力与螺旋升力协同作用,将钻孔内岩屑、煤粉等钻渣沿叶片表面快速输送至孔外,避免渣体堆积导致的卡钻风险。这种 "动力传输 + 排渣一体化" 设计,突破了传统钻杆依赖泥浆循环排渣的局限,尤其适用于缺水或复杂地层环境。
二、多元连接体系与规格适配
钻杆提供三种标准化连接形式,满足不同钻机设备的接口需求:
  • 螺纹连接型:平扣规格涵盖 Φ34.0mm、Φ42.0mm、Φ50.0mm,锥扣规格包括 Φ63.5mm、Φ73.0mm、Φ89.0mm,适用于常规深孔钻探的快速拆装与扭矩传递;
  • 四方连接型(F24、F26、F30、F32)与六方连接型(B34、B35、B41、B45、B55 等):采用多边形接口设计,显著提升抗扭强度,适用于高转速、大扭矩工况,有效减少连接部位的疲劳损伤。
三、差异化性能优势与工程价值
(一)材料工艺升级保障可靠性
  • 高强度基体:杆体与接头均采用优质合金材料,经整体表面硬化处理,抗弯强度提升 30% 以上,抗疲劳寿命较传统钻杆延长 40%,显著降低深孔作业中的断裂风险;
  • 精密制造工艺:螺纹加工采用自动化设备精准控制牙型精度,配合焊接区的无损检测技术,确保连接密封性与整体力学性能的一致性。
(二)螺旋结构的地质适配性
  • 中硬地层专用设计:高螺旋叶片(大螺距、高叶片)通过强导流作用快速排出硬岩碎屑,适用于 f≥6 的岩层深孔钻探,成孔深度可达 500 米以上,排渣效率较普通钻杆提升 25%;
  • 松软地层优化方案:低螺旋叶片(小螺距、薄叶片)减少对孔壁的扰动,适用于松软煤层或破碎地层的瓦斯抽放钻孔,有效降低卡钻概率,成孔率提升至 95% 以上。
(三)施工效率与成本优化
免泥浆排渣的特性大幅简化施工现场布置,减少配套设备投入;高效排渣能力避免重复扫孔作业,单孔施工周期缩短 20%-30%,综合成本降低 15% 以上。
四、应用场景与技术标准
该钻杆适用于煤矿瓦斯抽放、金属矿勘探、工程地质勘查等中硬以上地层的深孔作业,尤其在以下场景展现技术优势:
  • 煤矿瓦斯抽采:松软煤层钻孔中保持孔壁稳定,提升瓦斯抽放通道的长期有效性;
  • 金属矿深孔勘探:高扭矩传输确保硬岩钻进效率,螺旋排渣避免岩芯堵塞;
  • 水文地质勘查:复杂裂隙地层中实现连续排渣,保障数据采集的完整性。
产品设计遵循行业标准,经测试验证可在抗压强度≤80MPa 的地层稳定作业,各项力学性能指标均达到国际同类产品先进水平。
五、技术创新与行业意义
地质螺旋钻杆通过结构功能一体化设计,实现了深孔钻探中动力传输与排渣效率的双重突破。其差异化的螺旋叶片配置与多元连接体系,构建了覆盖全地质类型的解决方案,推动钻探技术从 "依赖辅助排渣" 向 "主动高效排渣" 升级,为资源勘探、灾害防治等工程领域提供了可靠的装备支撑,具有显著的工程应用价值与市场推广潜力。