通缆钻杆的使用与维护——益矿科技
通缆钻杆是孔底测斜单元与孔口测斜设备之间的信号传输装置，是保证定向钻进顺利实施的重要配套钻具，主要应用于煤矿井下定向钻进、煤矿井下回转钻进以及其他地质受控定向钻进工况。
随钻测量系统的信号传输方式分为有线(电缆)和无线两种。中心通缆式钻杆作为有线(电缆)传输方式可直接向孔底传感器供电，实现孔底与孔口设备之间的双向通讯，实时性好、数据传输率高。同时中心通缆式钻杆解决了以往产品电缆与钻杆联接以及电缆之间联接的安装问题，能够有效保证有线(电缆)随钻测量系统信号的传输。
一、通缆钻杆的结构原理
通缆钻杆由钻杆体、传导装置、绝缘装置和支撑装置四部分组成，而传导装置、绝缘装置、支撑装置构成了钻杆的中心通缆装置，影响着随钻测量信号的传输。
1.钻杆体
采用摩擦焊接方式将钻杆体与公母接头焊接为一体。钻杆体不仅是通缆钻杆其他部分的载体，也是保证定向钻进施工的首要条件，其性能好坏直接决定了施工的安全性。
2.传导装置
通缆装置由锥接头、导线、柱接头和变径弹簧等组成，其作用是传递孔底与孔口设备之间的双向通讯信号。
3.绝缘装置
绝缘装置由塑料公接头、线管和塑料母接头等组成，其主要作用是将中心传导装置与冲洗液隔离，保证中心传导装置的通信安全，防止传导过程中通信信号损失。
4.支撑装置
支撑装置由定位挡圈和稳定器等组成，定位挡圈的作用主要是将塑料公母接头在钻杆体内轴向定位，防止钻杆联接时中心传导装置和绝缘装置窜动，保证信号传递的可靠性。稳定器能减少泥浆或其他介质对线管的扰动，避免因线管断裂而造成传导装置与钻孔介质导通。
二、通缆钻杆的工作条件
1.通缆钻杆的主要功能
通缆钻杆是定向钻进装备的重要组成部分，是定向钻进过程中受力最复杂、工况最恶劣的部件，其主要功能有:
1)钻进时传递钻机施加给钻头的轴向压力，承受孔底马达的反扭矩;
2)起下钻具时传递钻机对钻具施加的推拉力;
3)作为介质通道，向孔底输送冲洗液。
为了方便孔内事故的处理，通缆钻杆既可用来进行定向钻进施工，也可进行常规回转钻进施工。因此，中心通缆式钻杆还应满足常规回转钻进时向钻头施加扭矩的要求。
2.通缆钻杆的工作条件
通缆钻杆组成的钻杆柱是一个弹性系统，在定向钻进过程中钻杆所受载荷的大小和方向都在变化，通缆钻杆在三维空间中承受着复杂交变的拉、压、扭、弯曲、振动等载荷，加上磨损腐蚀等作用，在经过一段时效后很可能在应力集中部位断裂。同时，伴随着地质条件的变化以及卡钻、埋钻等事故的发生，钻杆的受力情况将变得更为复杂。通缆钻杆的工作条件决定了通缆钻杆将是钻进过程中受力最复杂、工况最恶劣的部件。
钻杆承受的基本载荷有:
1)拉力和压力。钻进过程中，钻杆向钻头施加轴向压力时钻杆受压，提钻时钻杆受拉。在处理孔内事故进行强力起拔时，钻杆会受到较大的拉力。
2)扭转。由于钻杆的主要功能之一就是承受或传递扭矩，因而使得钻杆处于受扭状态，产生扭应力。特别是在处理孔内事故时(中心通缆式钻杆在处理孔内事故时可以回转)，钻杆突然停止回转，此时钻机等设备的回转部分和钻杆柱的回转动能使钻杆受到扭转冲击，产生很大的扭应力。
3)弯曲。在常规钻进施工中，由于钻杆在离心力以及轴向压力作用下失稳，产生弯曲，钻杆柱内部产生弯曲应力。在施工定向孔的过程中，需要不断地调整钻孔轨迹，会引起钻杆在孔内的弯曲变形。弯曲的钻杆柱进行回转时，钻杆内产生的交变应力易引起钻杆的疲劳破坏。
4)弹性振动。钻杆柱是一个弹性系统，在弯曲及扭转等因素的复合作用下，会发生纵向和横向振动。严重时，钻杆柱的振动使得钻机等配套设备受迫振动，影响钻具及配套设备的寿命。
三、通缆钻杆的主要技术参数
通缆钻杆主要技术参数如下:
1)钻杆尺寸:钻杆体73×5.6mm，接头外径75mm;
2)钻杆定尺长度:3m;
3)钻杆抗拉能力:800kN;
4)钻杆抗扭能力:6500N·m;
5)绝缘电阻:>2MΩ;
6)中心通缆装置电阻:<0.5Ω;
7)使用寿命:20000m或1年。
四、通缆钻杆的装配过程
1.通缆钻杆的装配步骤
通缆钻杆在施工定向孔过程中，把孔底信号传递给孔口监视器，因而要求其电阻率低，信号输出稳定、可靠。钻杆的装配要认真仔细，确保装配质量，为此钻杆装配应严格按照以下步骤进行:
1)先将稳定器6装入钻杆体内，然后用内卡簧钳将孔用弹性挡圈装至钻杆体内，并将定位挡圈4装至弹性挡圈处;
2)将密封圈装入线管5的密封槽后，与塑料母接头7组装在一起，并将组装体从钻杆体公接头端装入钻杆体;
3)用专用工具将塑料公接头2与塑料母接头7和线管5的组装体连接在一起;
4)调节塑料公接头2左端面到钻杆体左端面距离为14±0.5mm，塑料母接头7右端面到钻杆体右端面距离为23±0.5mm;
5)将导线10装入线管5内，然后在塑料母接头7端装入柱接头8，并在塑料公接头2端装入锥接头3;
6)用万用表测量中心通缆装置的电阻。将万用表探针分别插入中心通缆装置两端的柱接头和锥接头内，测量中心通缆装置的电阻。若电阻小于0.5Ω，中心通缆装配合格，否则即为不合格;
7)将变径弹簧9塞入柱接头8中，并在塑料公母接头的密封圈处和钻杆螺纹均匀涂抹少量黄油，最后带上螺纹保护帽，完成装配。
2.通缆钻杆的检验
通缆钻杆装配过程中，应仔细检查以下事项:
1)检查中心传导装置和绝缘装置是否能在钻杆体中窜动。若中心传导装置和绝缘装置在钻杆体中发生轴向窜动，势必影响绝缘装置的密封性以及其使用寿命，进而影响中心通缆式钻杆信号传递的可靠性和稳定性。
2)检查塑料接头装配情况，保证连接牢固。测量塑料公接头2左端面到钻杆体左端面距离以及塑料母接头7右端面到钻杆体右端面距离。保证塑料公接头2左端面到钻杆体左端面距离为14±0.5mm，塑料母接头7右端面到钻杆体右端面距离为23±0.5mm。
3)用万用表测量中心通缆装置电阻。对于测量结果不合格的，必须及时更换。
4)检查变径弹簧9是否有松动，保证变径弹簧9不从公接头3中脱出。
5)检查钻杆螺纹处是否涂有黄油。
五、通缆钻杆使用的注意事项
通缆钻杆在出厂之前已装配完毕并检验合格，用户在使用过程中请勿随意拆卸钻杆体内部装置。搬运装卸中心通缆式钻杆过程中，不得磕碰、严禁扔甩，以免损坏其零部件。
1.通缆钻杆的合理存放
钻杆存放时应注意几点:
1)钻杆必须存放在钻杆架上;
2)钻杆存放时丝扣应涂抹防锈油并戴上保护帽;
3)钻杆存放处应清洁、无腐蚀性物品(特别是在井下存放时，应避水，高硫化氢矿井应做好防腐蚀工作);
4)新旧钻杆应分区存放。
2.通缆钻杆的合理使用
通缆钻杆是实施定向钻进工艺的必要钻具，合理使用钻杆是改善其工作条件和增强信号传递的稳定性的首要措施，对定向钻进工艺的顺利实施起着重要作用。使用中心通缆式钻杆时应注意几点:
1)严格遵照钻进规程，制定合理的钻进工艺，钻斜孔或分支孔等要选择合适的曲率半径。
2)将钻杆运到钻场后应先检查钻杆塑料公母接头是否松动或其他缺陷，检查钻杆中心通缆装置的通断性，确保钻杆通讯正常。
3)加接钻杆时必须在钻杆螺纹及公塑料接头上涂抹润滑剂，并检查弹簧安装是否到位。
4)加接钻杆时用自由钳将钻杆上紧，不得使用钻机拧扣(使用自由钳时应避开钻杆螺纹部位)。
5)卸钻杆时用钻机将丝扣拧松1～2圈，然后手动卸下钻杆。
6)钻杆不用时必须及时戴上保护帽，防止煤粉进入。
7)在高硫化氢矿井进行施工时，钻杆使用完以后应及时升井。
8)做好钻杆的使用记录，避免新旧钻杆混用。
钻杆在使用过程中，如发现手力无法将公母螺纹端面拧紧至接触或无法轻松卸扣，则说明钻杆螺纹磨损严重，需要更换新的钻杆。如钻杆螺纹完好，而信号传输发生故障，则需要对中心通缆装置进行维护，更换相应零件。
六、通缆钻杆的维护保养
为了提高钻杆的使用寿命，需要对通缆钻杆进行日常维护。
1)使用完钻杆后应及时检查，若发现问题及时记录并处理。
2)钻杆使用累计进尺达20000m或是使用期限达到1年后，需要对钻杆整体性能进行检验。检查的事项应包括:①钻杆丝扣磨损情况;②钻杆杆体的磨损情况;③塑料公母接头是否有松动或其他缺陷;④塑料公母接头上的密封圈是否完好;⑤定位挡圈是否有变形或者裂纹;⑥中心通缆装置的电阻;⑦检查不锈钢柱接头和锥接头是否有锈蚀等现象。
钻杆体是中心通缆式钻杆传递压力和承受扭矩的部件，若钻杆丝扣磨损严重或钻杆体在直径方向上磨损超过2mm，则应报废处理;中心通缆式钻杆的中心通缆装置在冲洗液的长期扰动以及其他介质的腐蚀作用下，容易损坏，因而应对相应部件进行更换维护，并做好钻杆维护记录。
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