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水平定向钻机钻杆难以拆卸的原因及解决方法

2018-11-14 11:48 未知 []
  大吨位水平定向钻机在钻孔后的回拖扩孔过程中,经常发生钻杆难以拆卸故障,导致工期延误。为此,我们对河北省衡水市金域蓝湾住宅区附近的热力管道铺设工程使用的大吨位水平定向钻机进行施工过程全程跟踪,分析了钻杆难以拆卸的原因,总结出可行的解决方法。
钻杆
  1.工程概况
  金域蓝湾住宅区附近热力管道施工区域主要为粘土层,中间夹杂1段长度为150m的回填土层和4段各长10m的沙土层,采用140型钻杆和斜撑导向钻头钻孔。钻孔后分别采用直径为600mm、900mm、1100mm挤扩式扩孔器进行3级扩孔。泥浆配比为1/2.4,即膨润土1000kg,添加水24000kg。泥浆黏度用马式漏斗粘度计测量,数值为35~40s。
  通过钻机进场、导向钻进,到回拖扩孔的施工过程全程跟踪,分析钻杆难以拆卸的原因是钻杆连接螺纹异常损坏,而钻杆连接螺纹异常损坏的原因主要有3个方面,如下所述。
  2. 钻杆难以拆卸原因分析
  (1)钻杆入土角度存在偏差
  在开工准备阶段,由于机手未能及时、准确地调整钻架角度,造成钻机机身与钻杆入土角度存在偏差,导致前、后虎钳体与所夹持的钻杆不同心。在钻机钻进与回拖过程中,钻杆连接螺纹异常受力,造成连接螺纹异常损坏。钻机与钻杆入土角度存在偏差情况如图1所示。
  (2)钻进速度过快
  在施工过程中,钻机钻进与回拖速度过快,使钻杆旋转压力增大到18MPa、钻杆旋转扭矩增大到80000N×m,超过140型钻杆的最大旋转扭矩(65000N×m),导致钻杆连接螺纹异常损坏。
  (3)钻杆质量存在问题
  在施工现场检查难以拆卸的钻杆,发现这些钻杆的连接螺纹均已损坏、变形,说明钻杆连接螺纹强度不够。钻杆连接螺纹损毁变形情况如图2所示。
  3. 解决方法
  (1)合理选用钻杆
  大吨位定向钻机配置钻杆时,应根据土质情况合理选用钻杆,并严格控制钻杆旋转扭矩。如140型钻杆允许使用最大旋转扭矩为65000N×m,168型钻杆允许使用最大旋转扭矩为80000 N×m。
  (2)正确操纵钻机
  在钻机进行管道钻进/回拖施工过程中,应适当减慢动力头推进速度,保证施工过程中旋转压力≤12MPa,旋转扭矩≤60000N×m。同时,应加强对钻机操作手的培训,避免出现因操作手对钻机和施工地质情况不了解,造成钻机旋转扭矩过大,导致钻杆连接螺纹损坏、变形。
  (3)钻杆拆卸方法
  在拆卸钻杆时,首先使用虎钳进行常规拆卸。虎钳在夹持2~4根钻杆后,应检查虎牙是否出现磨损,若磨损应及时更换虎牙。
  当钻杆特别难以拆卸,即在虎钳夹持钻杆2次以上、且钻杆夹持部位表皮出现过多磨损时,应停止继续拆卸,采用内垫虎牙块方法增大虎钳夹紧力,也可使用氧气乙炔火焰烘烤钻杆螺纹连接部位,或用铁锤振动钻杆螺纹连接部位等方法进行拆卸。

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