双层岩心管钻具由内外两层岩心管组成。为了适应钻进各类不同特点的岩矿层，双管钻具的结构分为双动双管钻具和单动双管钻具两大类。双动双管钻具由于钻进中内管随外管同时回转，不能避免机械对岩矿心的破坏作用，所以已被逐步淘汰。单动双管是一种外管回转、内管不回转的双层岩心管钻具，这种钻具除具有双动双管钻具的防止冲洗液直接冲刷岩矿心的作用外，由于内管不转动，可避免因钻具转动造成对岩矿心的机械破坏作用。另外有些单动双管还设有防污染、防振、防岩心脱落和退心等装置，可使岩矿心的采取率、完整度、纯洁性和代表性等有很大的提高和改善。 1单动双管取心器的种类与存在问题
现有的单动双管钻具种类很多，有隔水单动双管钻具、阿式单动双管钻具、压卡式单动双管、活塞式单动双管、金刚石钻进用单动双管等，目前在生产
中普遍使用金刚石单动双管钻具钻进取心。
上述钻具具有的采用单盘推力球轴承，有的采用双盘推力球轴承，结构特点各不相同，都有其不足和缺陷，如对岩矿心的适宜程度、单动部分的同心度和稳定性、钻压和泵量的要求，回次的进尺、钻头的特殊性等的要求等。总之它们不同的结构都存在相似缺点和不足：内外管同心度差，造成轴承容易损坏，更换频率高；没有滤浆沉砂装置，双管间隙容易堵塞；钻进回次频率高、效率低；使用寿命短，平均进尺50～150m 就要更换轴承和卡簧，冲洗内外管间隙。
2DJ 型单动双管取心器的改进设计
2.1结构组成
DJ 型单动双管取心器主要由滤浆沉砂装置、密
封单动装置、内管（半合管）调节组件和卡心装置等组成（图1）。
2.2结构特点
①两盘向心球轴承、两盘推力球轴承实现单动
部分的稳定和灵活旋转，同心度高，每对（一盘向心
作者简介：蒲俊杰（1973—），男，汉族，机械设计与制造专业本科，机
械工程师，甘肃探矿机械研究开发中心技术部主任。
收稿日期：2009-06-03责任编辑：樊小舟
DJ 型单动双管取心器的改进与应用
蒲俊杰
（甘肃探矿机械研究开发中心，甘肃兰州730100）
摘要：针对传统的单动双管取心器存在的内外管同心度差、轴承容易损坏、没有滤浆沉砂装置、双管间隙容易堵塞、取心效率低等问题，研制出DJ 型单动双管取心器。该取心器主要由滤浆沉砂装置、密封单动装置、内管（半合管）调节组件和卡心装置组成，具有同心度高、密封性好、滤液及水路设计合理、取心管长度大、可减少钻进回次、提高取心效率等特点。现场应用表明：该取心器取心效果好，使用寿命是传统取心器的2倍以上。关键词：单动双管取心器；改进设计；结构构成；应用中图分类号：P634.4+3
文献标识码：A
Improvement and Application of 01DJ Single Swiveling Double-Tube Core Barrel
Pu Junjie
(Gansu Exploratory Machinery Research and Development Center,Yuzhong,Gansu 730100)
Abstract :In allusion to traditional single swiveling double -tube core barrel problems of relative poor i
nner and outer tube concentricity,damageable bearing,no feed slurry sand setting device,easy block up clearance between tubes,low coring efficiency,thus the DJ type single swiveling double-tube core barrel has developed.The core barrel is mainly composed of feed slurry sand setting device,sealed single swiveling device,inner tube (split tube)adjustment unit and core gripping device.It has characteristics of high concentricity,good tightness,reasonable feed slurry and waterway design,longer core barrel to reduce round trip numbers and improve coring efficiency etc.Site practices have demonstrated that,the core barrel has good coring efficiency,and its service life can be doubled more than traditional core barrel.
Keywords:single swiveling double-tube core barrel;improved design;configuration make up;application
中国煤炭地质
COAL GEOLOGY OF CHINA
Vol．21No．9Sep ．2009
第21卷9期2009年9月
文章编号：1674－1803（2009）09－0061－03
doi ：10.3969/j.issn.1674-1803.2009.09.019
第21卷
中国煤炭地质
球和一盘推力球轴承）轴承盘距近100mm ，最大轴承盘距336mm 。盘距大，提高了回转时的稳定性，起到完全定位内外管的作用，大大减轻了内管的振动和摩擦，延长内管的使用寿命，更有效地保证岩矿心采取率、保证岩矿心的完整度、避免频繁更换轴承、提高钻进效率。可适合Ⅰ～Ⅶ级不同的岩矿层，特别在钻进Ⅲ级以上中硬岩层时，其整体效果更加突出。
②四组Yx 型密封圈、四处O 型密封圈，多级密
封保证单动部分的清洁和灵活，有效保护轴承和心管等部件的长久耐用（图2）。
③滤水管和滤浆板两级滤浆结构，有效阻止矿
渣和较大颗粒的杂质进入内外管间隙，保证进入内外管间隙的泥浆均匀，顺利实现单动效果和减轻水流阻力（图3）。
④水路设计合理。分水接头通水孔采用45°斜
孔，减小水流阻力；内管采用带短节结构，内管与短节一体，既保证有足够的通水断面，又消除了内管与短节插接的繁琐，避免了短节脱落带来的麻烦，极大提高了内管组件的刚性和同心度，从而有效保护岩矿心的完整。
⑤内管的长度可达3m ，在岩矿心比较稳定的地
层，可大大减少钻进回次，提高了钻进效率。内管接头由大螺母可调节内管下端与钻头内台阶的间隙（图4），自由余度达50mm ，可适应不同的岩矿层钻进的需要。内管接头下部有两种螺纹可供用户选用，外螺纹连接使用带短节内管，或者内螺纹连接半合管，扩大了钻具的适用范围。单向球阀可保证岩心管内上部的液浆畅通外泄，岩心顺利进入岩心内管，又阻止高压泥浆进入内管上部，起到单向通液和保护岩矿心的作用。
⑥取心装置可靠，卡心牢固，提升钻具时岩矿心
不易脱落。内管下部为锥形卡簧座，卡簧座上配开口卡簧。钻进时，卡簧被岩心推至卡簧座的偏上部，此
时卡簧的口径为大于￠54.5mm （以￠75mm 钻头为例，岩心外径为￠54.5mm ），岩心可顺利进入内管里；上提钻具时，卡簧随岩心下移，其口径被卡簧座的锥形箍紧变小，当小于￠54.5mm 时，岩
心被卡死，再通过井口震动整体钻具折断岩心，从而使岩心被卡在内管里，保证了岩心完整，岩心质量可靠。在稳定地层，可采取3m 长的岩心，效率特别明显。
⑦单动部件除标准件外，其余零件全部调质处
理，保证重复拧卸的螺纹连接强度，使用寿命长，钻进效率高。
3应用
3.1应用实例
①中原某地质队在煤田勘探施工任务中使用传
统的单动双管取心钻具，每进尺100m 左右，就须更换轴承和密封圈，更换卡簧和卡簧座，并且内管短节部位容易堵塞。2008年改用DJ 型单动双管取心器后，平均每回次进尺2～2.5m ，大大降低了提钻的频率，累计进尺3000m ，单动部分仍然灵活可靠，轴承无须更换，并且没有出现泥浆堵塞情况。水刺无纺布
②某地质队在有勘探施工任务中已连续使用DJ 型单动双管取心器近5a ，累计完成施工任务35000余m ，在破碎带采取岩矿心的效果尤为突出。
实践证明，DJ 型单动双管取心器较传统钻具的岩矿心采取率高，在稳定地层，岩矿心可完全充满内管，并且岩矿心质量好，钻时施工的效率较传统取心钻具提高3倍以上。
3.2使用维修
①密封圈在使用一段时间后要更换，单动部分
拆卸后检查轴承，如不需更换轴承，可加注润滑脂润滑，在心轴表面涂抹机油，安装密封圈，然后组装。
②提钻后，卸开沉砂管，如果杂质较多，需要清
图1单动双管取心器总成
Figure 1Single swiveling double-tube core barrel
assembly
1.滤浆沉砂装置；
mica martinez2.密封单动装置；
3.内管（半合管）调节组件；
4.卡心装置
3g无线摄像机图2密封单动部分结构
Figure 2Sealed single swiveling part
makeup
图3滤浆结构
Figure 3Slurry filtering
makeup
图4内管接头组件
Figure 4Inner tube joint
units
62
9期固溶物/mg ·L -1总硬度/德国度K ++Na +/mg ·L -1Ca 2+/mg ·L -1
Cl -/mg ·L -1
SO 42-/mg ·L -1
水化学类型
1978.5
5988.475167.0424.5513.53198.44HCO 3SO 4-Na 1992.54408.995111.2626.5921.0082.32HCO 3-Na 1993.44118.24153.5745.50 6.0053.92HCO 3-Na 1997.84308.546102.163.116.383.1HCO 3-Na ·Ca
林湾k 1井1992.1
4307.248120.1922.6721.7878.20HCO 3-Na 1993.436211.415112.2526.3116.5084.79HCO 3-Ca
·Na ·Mg 1997.8
338
13.311
34.7
80.2
7.4
37.5
HCO 3-Ca
上畛子上1井
井田
采样时间
j型密封圈表2水质动态变化趋势表
Table 2Water quality dynamic variation trend
2.4Cl 含量变化
如图2所示，Cl 含量的变化与SO 42-含量相类似，浅部为小于10mg/L ，而深部为10～150mg/L 。
2.5水质类型上的变化左右摇头摆
由于决定水质类型的Na +、SO 42-、Cl -都呈现出明显的浅部含量低，深部含量大的变化规律，因而洛河砂岩地下水的水质类型也必然呈现出相应的规律性变化，即由浅部的HCO 3-Ca 型水向深部的HCO 3-Na ·
Ca 型水变化，从而与各种离子的变化相一致。2.6动态变化
在动态变化上，从上畛子、林湾两开采井水质监测结果可以看出（表2），随着开采时间的延续，一般化学指标变化不大，唯溶解性固体，Na +、SO 42-的含量有逐渐变小的趋势，Ca 2+含量有增高的趋势，水质类型有由Na 型水向Ca 型水逐渐变化的趋势。
总体来看，矿区洛河砂岩地下水水质变化规律是明显的，其溶解性固体、Na +含量、SO 42-离子含量、
C l 含量呈现出浅部小，深部大的特点，水质类型呈
现出由浅部的HCO 3-Ca 型水向深部的HCO 3-Na ·Ca
型转化的趋势。动态变化也呈现出随着开采时间的
延续，溶解性固体、Na +、SO 42-含量逐渐变小，Ca 2+含量逐渐增大的趋势。
3结语
洛河砂岩水是矿区供水的唯一也是最理想的含水层，目前该含水层的水质是良好的，未见明显的污染及变坏趋势，但是，随着矿区的不断开发，与其配套设施的齐备，居民的增多，洗煤厂的建设，再加上和尚塬地区石油的开采，以及林木的采伐，势必对洛河砂岩地下水水质造成不同程度的污染、破坏，所以从长远来看，在开发煤炭、石油时，一定要对洛河砂岩水加以保护，防患于未然，使洛河砂岩水水质不被破坏，更好的为矿区建设服务。参考文献：
[1]邵军战，周士荣.罗园井田水文地质特征及矿井涌水量预测[J ].中国煤炭地质，2008，20(5).
[2]王军强，崔蓓蕾.新密市白石沟井田二1煤层充水因素分析[J ].中国煤炭地质，2008，20(7).
[3]陈平，姜明丽，王淑霞.南四湖流域水文地球化学环境分析[J ].中国煤炭地质，2008，20(11).
理杂质，清洗滤水管和滤浆板，保证钻进时液流畅通无阻。
③根据不同的岩矿层，旋转图4中调节螺母可
医用镊子
调节卡簧座与钻头内台阶的间隙。
3.3钻进注意事项
①下钻前必须检查内、外管的垂直度和同心度，
发现弯曲时应及时校正或更换，否则会影响单动性能和取心效果。
②选择卡簧、卡簧座时，一定要注意其与内管短
节处的相互配合关系。卡簧座底端与钻头内台阶的距离，一般保持4～5mm ；卡簧内径一般选择比钻头内径约小0.3mm 左右，以岩矿心能够顺利进入，并保持一定摩擦为合格。否则将影响钻进效率及岩矿心的采取率。
③卡簧活动范围很小（仅约12mm ），故钻进中
不得随意提动钻具，否则会提断岩矿心。
④由于双管壁厚较薄，强度较弱，极易弯曲变
形，因此，钻进中压力不宜过大。
⑤双管内、外水路过水断面小，内外管间隙为1.5～1.75mm ，压力损失亦大，故所需泵压常比单管钻进高出2～3大气压，这是正常现象。如果发现泵压
剧增，说明水路堵塞；发现泵压下降很大，则说明冲洗液有漏失，均应提钻检查，否则可能引起烧钻。参考文献：
[1]朱永宜.KZ 型单动双管取心钻具的研制与应用[J].石油钻探技术，2006，（3）.
[2]金刚石钻进单动双管取心钻具有水电施工中的应用[J].中国水利水电场，2003，（8）.
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第47页）
蒲俊杰：DJ 型单动双管取心器的改进与应用
63
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议