钻进范文10篇

钻进范文篇1

关键词：页岩气钻探；护壁技术；钻井液护壁技术；套管固井护壁技术

1概况

中国页岩气广泛存在于海相及陆相沉积盆地中，含气页岩层段时代从古生界分布至新生界，储集层地质条件较为复杂。我国富有机质页岩TOC含量较北美低，海相页岩热演化程度普遍偏高，陆相页岩则普遍偏低，且含气量偏低，埋深偏大。地形多为山地、丘陵等复杂地表，构造复杂，受构造条件影响大，发育断裂，保存条件较差。

2页岩气钻井钻进难度

页岩气储层的页理发育，具有层理和天然裂隙等薄弱面，非均质性和各向异性强。泥页岩中一般含有蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石等粘土矿物。粘土矿物含量越多，发生地层坍塌的可能性愈大。蒙托石吸水膨胀率高达90%~100%，而伊利石吸水膨胀率仅有2.5%，混层矿物吸水膨胀率按蒙脱石所占的比例多少而定，比例大者吸水膨胀较大。由于粘土矿物吸水膨胀产生的压力，若不加以抑制，则会大大的超过岩石的胶结强度极限而引起井塌而带来井壁稳定性差的问题，为了解决页岩气井钻探的井壁稳定性差等问题，需采取科学合理的钻进护壁解决措施，提高页岩气井钻探的质量。

3钻进护壁技术

页岩气钻探中钻进护壁技术主要有钻井液护壁技术、套管固井护壁技术和其他特种护壁技术等。钻孔护壁技术的选择通常要根据页岩气钻进过程中钻遇不稳定地层的类型以及需要护壁的位置所处钻孔深度等几个方面进行综合考虑，有时还要采用多种护壁技术组合以保证钻孔能继续实施。3.1钻井液护壁技术。钻井液护壁就是在充满水和膨润土以及CMC等其他外加剂的混合液情况下，由于钻井液对孔壁产生的静压力而在孔壁上形成的泥皮，可以有效地防止孔壁坍塌或剥落，并维持钻孔的形状不变。钻井液还具有携渣和冷却、润滑钻具的作用。（1）破碎不稳定地层护壁。地层出现松散破碎等情况，采用双聚防塌钻井液体系。备用堵漏材料（如锯末等隋性堵漏材料）、加重材料（重晶石）、稀释剂及润滑剂等材料。双聚防塌钻井液配方：清水+0.1%~0.2%烧碱+3%~5%膨润土+0.8%~1.5%降失水剂（GPNH）+1%~2%防塌型随钻堵漏剂（GPC）+0.3%~0.6%增粘剂（GTQ）+0.2%~0.3%包被剂（GBBJ）；钻井液性能：漏斗粘度25~35s；密度1.02~1.05g/cm3（密度根据现场需要调整）；API滤失量6~10mL；泥皮不大于0.3mm；pH值8~10。（2）水敏性地层护壁。水敏性地层主要指遇水膨胀和分散地层。该类地层可以采用成膜防塌钻井液体系。该钻井液可在孔壁形成隔水膜，能有效抑制水敏性地层吸水膨胀与分散，具有较强粘接性，有利于松散破碎地层孔壁稳定，同时有利于保护岩芯和提高岩芯采取率。成膜防塌钻井液配方：水+5%成膜A剂+0%~5%成膜B剂+0.3%~0.8%增粘剂（GTQ）+1%~2%改性沥青防塌剂（GLA）+2%~3%封堵剂（GFD-1）+0.2%~0.3%包被剂（GBBJ）。3.2套管固井护壁技术。3.2.1套管固井护壁技术。套管固井护壁技术是钻探施工最有效和最可靠的钻井护壁方案之一，页岩气钻探施工所用套管有井口管、技术套管、生产套管。除生产套管以外，其他套管均起到稳定井壁，保证顺利施工的作用。3.2.2固井技术。（1）影响水泥浆设计的因素。影响水泥浆设计的因素包括：井深、钻井液液柱压力、水泥浆粘度与水灰比、井温、可泵时间及稠化时间、支持套管柱所需的水泥强度、钻井液及其处理剂类型、水泥浆密度等。（2）水泥浆体系选择：①表层套管：常规水泥浆配方：G级油井水泥+2.5%降失水剂+1.3%分散剂+0.1%消泡剂+44%水。②技术套管：常规水泥浆配方：G级油井水泥+2.5%降失水剂+1.5%分散剂+0.1%消泡剂+44%水。③生产套管：领浆低密度韧性防气窜水泥浆配方：G级油井水泥+20%漂珠+15%微硅+4.0%弹性材料+5.0%防气窜剂+4.0%液硅+4.0%降失水剂+1.5%分散剂+0.1%消泡剂+58%水；尾浆韧性防气窜水泥浆配方：G级油井水泥+5.0%防气窜剂+4.0%弹性材料+1.0%液硅+4.0%降失水剂+1.5%分散剂+0.1%消泡剂+44%水。（3）水泥浆性能要求。水泥浆性能要求推荐数值，见表1。（4）固井施工工艺措施。①对于钻孔存在漏失的井段，在下套管前应进行漏失段堵漏，使地层有足够承压能力保证固井施工时不发生漏失。②注水泥浆之前，现场取样，进行水泥浆稠化时间、相容性复核试验，确保注水泥浆施工安全、顺利。③下完套管到井底后，充分循环钻井液，钻井液性能应达到注水泥要求。④推荐采用大泵紊流顶替钻井液，排量不低于钻进排量。达不到紊流时，应注入足量的前导低密度水泥浆，尽量降低领浆密度，以降低漏失风险。⑤注水泥必须按照设计进行，确保连续施工。水泥浆和前置液注入量、注替排量、水泥浆密度和性能必须达到设计要求。水泥浆密度应保持均匀，平均密度与设计密度误差不超过±0.02g/cm3。⑥注水泥期间，专人专岗观察井口钻井液返出情况，分析判断井下情况。⑦固井碰压后，稳压2~3min后泄压，如回压阀密封好，则敞压候凝；否则，需关井憋压候凝，管内外静液柱压差2~3MPa，并派专人按要求放压。3.3其他特种护壁技术。其他特种护壁技术包括注水泥护壁技术、膨胀套管护壁技术等，本文主要阐述一下膨胀套管护壁技术。近些年来膨胀管技术呈现快速发展，膨胀套管护壁技术主要包括膨胀实体套管技术、膨胀波纹管技术和膨胀有缝管技术。膨胀套管护壁技术采用多瓣梅花型薄壁波纹管成形技术、小口径膨胀波纹管悬挂锚固技术及小口径多根膨胀管对接技术，能在有效封隔漏失、缩径、坍塌等复杂情况地层的同时不损失井眼直径。与常规的套管不同，膨胀管从上层套管中下入、膨胀后，坍塌、掉块的复杂地层被膨胀管隔离，随后可用与膨胀管下入前的同样直径的钻头继续钻进。使用膨胀套管技术，钻遇页岩气不稳定地层时，在钻穿该层位后，下入膨胀套管，既稳定了孔壁，又简化了钻孔结构，套管层次可大大减少。

4结论与认识

通过对页岩气钻井中坍塌、掉块等难点问题，分析推荐了钻井液护壁技术、套管固井护壁技术和膨胀套管护壁技术，合理利用护壁技术，可提高页岩气井钻探的效率。①钻井液护壁技术，针对页岩气钻井工艺和地层特点，选择合理的钻井液体系和性能参数，做好现场钻井液管理和维护调整工作，确保井壁稳定和工程质量。②套管护壁是钻探施工最有效和最可靠的钻井护壁方案之一，固井质量也是保证套管护壁效果的关键技术。科学合理地设计水泥浆配比和套管结构，采取有效的工艺技术措施，提高固井质量。③膨胀套管护壁技术具有可以解决多种类型钻井的孔内井壁不稳定事故的能力，可为我国页岩气等非常规能源的钻探开发提供了更加可靠的护壁技术。

参考文献：

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[5]郑军卫，孙德强，李小燕，等.页岩气勘探开发技术进展[J].天然气地球科学，2011，22(3):511-517.

钻进范文篇2

关键词：煤矿井；定向钻进；地质勘探

煤矿开采是一项较为特殊的工作，该项作业的施工和工作人员的生命安全之间存在高度的关联性，如果作业中出现问题，不但会导致煤矿开采企业的经济效益受到一定的影响，还会威胁煤矿开采工人的安全。因此，加强煤矿开采中先进技术的应用是确保开采作业人员生命安全的基础，而定向钻进技术是一种比较先进的煤矿开采技术，可以为煤矿开采工作人员的安全提供保障，值得推广应用。

1定向钻进技术概述

定向钻进技术属于新型的煤矿开采技术，在矿井勘探工作的开展中具有较为广泛的应用[1]。我国煤矿勘探工作的开展中，定向钻进技术比较重要的应用便是针对抽采煤矿井下瓦斯等相关毒性气体的防治，同时该项技术的应用可以有效确保煤矿井下勘探工作的有序推进，创造一个比较安全的作业施工环境，给煤矿井下开采工作的开展提供了有力保障。具体应用该项技术的过程中，通常是将相关的工艺设备、测量工具及其井下作业工具加以结合，借助对钻孔运动轨迹不断做出适当的动态性调整，确保钻头可以顺沿指定的方向到达预先设计的目标位置，从而有效提升实际工作开展的效率，缩减作业施工成本，获取较为理想的效果，针对后续作业施工起到一定的参考与指导作用，从而明显提高作业施工的安全性。相较于过往所采用的常规钻探作业技术来讲，定向钻进技术在分支孔的施工中通常存在如下优势：①实施伴随钻探工作的开展进行勘探相关信息的计算与保存。②以较小的误差计算并创建出地层结构中相应的三维坐标，然后应用定向分支技术对这一点的坐标进行计算，借助多个三维坐标的创建，整体的三维模型便得到了较为有效的创建，实现了针对这一区域地质结构的勘探，产生的误差比较小。③借助已经完成作业施工的众多地质钻孔和实揭煤层剖面的比较，探寻地质钻孔相应的偏斜规律，对其中的相关影响因素加以分析，利用实践验证的比较，可以更加准确地确立地质钻孔偏斜所具有的规律性。

2矿井地质勘探中煤矿井下定向钻进技术的应用分析

2.1地质构造的勘探

煤矿井下开采工作的开展中，地质结构的勘探是基础性工作内容，和煤矿开采技术的工作效率之间存在着高度关联性，可以保证煤矿开采工作更加良好的效果[2]。具体地质勘探工作的实施中，借助随钻系统的应用，可以较为精准地将地质层相应的三维坐标计算出来，接下来利用已经完成探查的构造点进行多个不同分支孔的设置，应用定向钻进技术可以获取相应的三维坐标，这样便可以结合多组不同的三维坐标相关数据信息加以分析，获取精准的空间分布状态，从而给出更加合理，且具有一定安全性的煤矿井开采方案，同时可以有效节省更多的物力和人力。山西焦煤西山煤电斜沟煤矿，山西吕梁033602摘要：煤矿井下作业的实施中，为了可以针对较远距离煤层进行实际走势的探勘，同时探查出陷落柱和采空区等某些异常的地质状况，合理减少因地质构造而导致的矿井生产安全问题，应对定向钻进技术加以运用。该项技术拥有作业灵活、精度较高等特点，在煤矿井下地质勘探工作的开展中，有着良好的应用。文章对定向钻进技术做出概述，论述了矿井地质勘探中该项技术的应用，以供参考。

2.2工作面煤层厚度与走向的勘探

针对煤层相应的走向及其厚度进行探测也是定向钻进技术的一个主要应用。具体生产作业中，利用这项技术能够根据距离不同的探底与探顶方向，对钻孔过程中出现的位移进行测算，并能够实现此区域相对高度的转换，利用多个相对标高便可以确定出钻煤层相应的倾角，并且根据对联合煤层的走向，还可以直接确定工作面的煤层方向，进而有效减小煤矿开采的困难性。

2.3顺层孔煤层地质的勘探

顺层孔煤层地质的勘探工作中，定向钻孔技术在其中起到十分关键的作用。在这种对煤层地质的勘探中，孔底马达造斜钻头是其关键的应用工具，可以完成对煤层中相应顶板实际起伏状况的勘探。在结束地质勘探工作以后，可以采用提钻的作业方法开分支钻孔，孔的深度通常保持在60~100m范围内，提钻的距离需要控制在18~24m范围内。同时，钻孔相应的轨迹要求应始终保持在煤层中，通过不断地反复进行作业以确定与煤层开采方向相应的倾角和褶皱，从而使钻孔实际深度的设计条件得以较好实现。然后继续进行作业，顺沿分支孔的方向实施钻进处理，直至煤层位置，确切煤层地板的相应高度，接下来运用所获取的数据信息，计算出煤层整体的高度和所具有的厚度，这样可以保证所制定的煤层开采方案更加安全与可靠。

2.4采空区的勘探

采空区域的勘探作业中，定向钻进技术也具有较为重要的应用，具体方法如下：对设计钻孔相应的靶点位置加以选取，然后应用定向钻孔技术精准地对所设计的靶点位置进行钻孔；具体钻孔作业的实施中，如果钻孔相应的位置产生了不反水或是钻进较快突然性卡钻等方面的问题，便表明该区域便是采空区；找到采空区以后，应用碎钻系统对采空区域相应的坐标加以检测，再结合坐标的信息进行采空区煤矿具体分布状况的绘制，制定出可行的煤矿开采方案。

2.5巷道断层的勘探

巷道断层勘探作业开展中，运用定向钻进技术将能够实现巷道断层勘探工作的有序开展。在具体开展勘探作业时，首先完成针对一处松软煤层的寻找工作，并从远距离对巷道前方展开探查，同时将这一煤层作为切入点，针对巷道实施开挖处理[3-5]。具体开展勘探作业时，也许会产生现场勘探作业的距离与预期的情况不相符、出现距离过短等方面的问题，这时应结合作业施工的具体特点适宜地对所采用的勘探方案加以调整。顺沿煤层的方向开分支孔，对作业中获取的所有坐标位置加以整合，并根据具体情况，对出煤层相应的地质结构加以绘制，结合所绘制的结构图，对断层相应的位置进行寻找，设计合理的煤矿开采方案。

2.6陷落柱的勘探

陷落柱的勘探也是煤矿井下定向钻进技术的一个主要应用。作业施工中，首先应选取合理的勘探位置，通常都是将陷落柱多发的区域当作勘测的位置，并进行靶点位置的设计，应用该项技术实现对靶点位置的准确命中。若是具钻进处理中，产生钻进速度突然变慢、返破碎岩粒等方面的问题，说明这一位置为陷落柱区域，可以应用碎钻系统对陷落柱相应的坐标加以测定。结合上述所获取数据信息进行陷落柱实际分布图的绘制，对陷落柱分布图加以细致观察，进行煤矿开采方案的合理调整。

3结语

当前，煤矿的实际需求量不断上涨，原本的浅层煤矿资源基本已然被开发，并且过往所采用的煤矿开采技术也已经无法适用深层煤矿资源的开采作用中。这便需要对一些新型的定向钻进技术加以应用。综上所述，定向钻进技术在矿井地质勘探中具有重要的应用，可以实现对陷落柱、采空区和巷道断层等相关地质结构的勘探，从而确保煤矿井下开采作业的安全性，提高开采作业的效率和质量。

参考文献

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钻进范文篇3

为了重点查明左岸岩体内断层分布情况、坝基基本地质条件与水文地质条件，地质工程师布置了与水平方向夹角为30°倾斜角、320°方位角的钻孔，该孔设计孔深100m，终孔孔径不小于91mm。钻孔取芯要求为:弱风化带岩体采取率达85%以上，微新岩体达90%以上。

2地质条件

攀枝花银江水电站左岸地层主要有下元古界变质岩系，震旦系上统碳酸盐岩二叠系下统阳新组碳酸盐岩，上统峨眉山玄武岩，三迭系上统～白垩系的碎屑岩类，并有不同时期的岩浆岩广泛出露。区内侵入岩主要有晋宁期石英闪长岩、辉长岩、斜长花岗岩、闪长岩，华力西期正长岩、花岗岩、辉长岩等类型。下元古界构成本区基底，其它地层形成盖层。第四系河流冲积、洪积在河床中广泛分布，崩塌堆积和残坡积零星分布山麓地带。岩体裂隙发育，查阅相关区域地质资料，取芯多为碎屑状及小碎块状，区域内的断层对斜孔钻探施工有一定的影响。

3钻孔实施

3．1施工准备

(1)用测量仪器准确放样钻孔孔位。(2)平整钻场完成以后，采用现浇混凝土固定钻机底座，对正孔位，固定钻机。(3)钻机安装完成后通知现场地质及测量工程师，对孔位及倾斜度进行确认，经检查合格后方可进行下一道工序。(4)根据现场地质条件并结合现有设备情况，选用重量较大、重心低、功率大、性能稳定、操作灵活以及安全可靠的XY－2型油压钻机，匹配395柴油机作主动力。(5)水泵选用湖南长沙生产的BWQ－160型泥浆泵，该泵的特点是性能稳定、排量均匀。(6)根据斜孔的设计深度并结合地层情况，选配普通50钻具钻杆，单根长度为1．0～3．0m，有利于保证钻杆整体刚度并控制钻孔方向。(7)与钻机配套的钻塔不能用于斜孔施工，需现场加工斜倾角专用钻塔。

3．2钻机安装与调试

(1)按照测量仪器测定的孔位和已浇好的底座，将钻机及动力部分安装水平、稳固。(2)调试钻机回转器，将角度定为30°、方位角320°，经现场地质和测量技术人员确认并符合要求后方可最终固定设备，准备开钻。

3．3钻进参数选择

(1)钻压。在斜孔钻进中，钻头所需压力全部靠机械施加，其中一部分用于克服钻具与孔壁的摩擦，因此斜孔钻进要求的压力比垂直孔要大。(2)转速。由于岩石岩性较脆、较碎，钻进搅动后岩石容易成碎屑，宜采用中低速钻进。(3)泵量。斜孔冲洗液不容易返出，排粉条件较差，一般泵量要比常规垂直孔稍微加大。(4)泵压。由于孔内涌水量较大，为防止因假循环造成烧钻事故，通常采用高泵压效果良好。

3．4施工工艺

拟钻斜孔地层岩体裂隙发育，在这种地层施工垂直孔，将不可避免发生孔内掉块卡钻埋钻等事故，尤其是倾斜角钻进的情况下。为防止卡钻事故发生，针对此类地层的特殊性，施工人员进行了认真研究，采取了以下应对措施。(1)根据所钻岩石具有硬、碎、脆的特性，采用经过专门加工的软胎体电镀金刚石钻头。(2)冲洗液选取要合适。选择适应斜孔钻进技术的低粘度、低失水、高润滑性、护壁性能好的低固相冲洗液或具有流变性好、润滑性好的无固相泥浆冲洗液。(3)钻孔结构设计是与钻进有关的所有工程计算的基础。钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔，钻孔剖面中各孔段的深度和口径的变化情况。根据地质设计要求，确定相应的终孔直径;根据地层条件、钻孔设计深度、钻进方法、护壁措施及设备性能等因素，合理确定开孔直径、换径次数及其深度;根据不同的地层条件，合理设计钻孔结构能有效降低成本，提高钻进效益，减少事故的发生。根据作者多年类似工程的经验，设计了YZK20钻孔结构。

4钻孔事故预防及应对措施

4．1防止钻孔倾斜

(1)采用武汉基深测斜仪有限公司生产的CX－5C型储存式数字钻孔测斜仪，钻进过程中按每5．0m测斜1次。根据测斜数据，做好分析及预测工作，并及时调整钻进参数。现场配备2套仪器，以便进行试验数据对比、复核，防止测量误差。(2)本次钻孔设计倾度为30°，为防止人为因素造成钻孔倾斜角度过大或弯曲偏移，要同时把好设备安装关和地表开孔关。受现场施工条件影响，采用150开孔，并下入一定深度的护孔管，可保证钻孔按设计的角度进行钻进。(3)因穿越地层复杂，软硬(碎)互层多，加之岩体裂隙发育，钻孔极易弯曲，易产生孔内事故。为此，斜孔钻进时要密切注意钻杆、钻具磨损与弯曲情况，加强立轴孔口同心度的校正，发现弯曲、破裂等情况立即更换。

4．2防止掉块卡钻

(1)在破碎的石英闪长岩地层进行垂直孔钻进，掉块卡钻事故时有发生。为防止发生掉块卡钻事故，应采用短岩心管长沉淀管的钻具，不打懒钻，勤捞沉淀，持续推进。(2)因穿越断层带的宽度大，孔内事故概率高，掉块卡钻是该类地层钻孔钻进的最大风险，一定要将相应的施工技术措施落实到生产实践中。同时，若发现水泵因严重憋水或岩芯堵塞而出现泵压升高现象时，应立即提钻。(3)在钻探过程中，应保持孔内冲洗液柱的静压力，提钻或漏失时应及时回灌冲洗液，以保持孔内压力平衡，防止孔壁失去稳定而塌孔。提、下钻时要稳、慢，以防止动压力所造成的孔壁失稳，引起掉块。

5结语

钻进范文篇4

一、影响金刚石钻头充分发挥技术经济指标的因紊

1.钻头微烧引起拉槽,金刚石孕镶钻头在钻压的作用下,以一定的线速度运动,‘可以简单地把钻头和岩石视为一摩擦系统,金刚石钻头胎体的温升就是由于钻头端面在岩石表面作相对位移时,由摩擦功而引起的。因此,温升的速度、高低与压力、线速度成正比,和冷却条件(包括钻头水马力,水口数和胎体壁厚)成反比。孕镶金刚石钻头出现拉槽,即形成“0”形圈(图3)的原因是,当冲洗液流经钻头内径,通过水口和金刚石出刃与岩石间的微隙通道,由于传导和对流作用,将热量带走,在胎体壁内外径向产生温度梯度(见图2)。如图2所示的相对高温区的瞬时温升达到金刚石石墨化的温度时,便出现微烧现象。其表现是钻头端面发黑,或者粘着一层薄薄的岩粉。由现场观察发现,微烧现象多半出自地层软硬变化,钻压忽大忽小,时效忽快忽慢,或者在硬岩层中强力钻进,一般在进尺平稳时很少发生。如果微烧现象不能及时发现,并采取相应的技术措施,恶性循环的结果,必然导致“o”形圈的形成。但是,金刚石层消耗到一定程度后,出现“0”形圈则不在此列。2.钻头异常磨损(1)目前各厂出产的钻头,内外径公称尺寸不一,其变化范围在协38.5一协39.5之间,造成互换性差,尤其在硬岩层中钻进,若有残留岩心,用小内径钻头套扫;抑或在硬碎岩层中钻进,岩心碎块脱落,磨损内径边缘,形成内台阶(图5)。(2)双管接头的补强合金镶嵌不牢,落入孔底,抑或孔口管与裸孔连接处出现台阶,或孔壁“探头石”未及时清理,每当下钻时,碰撞胎体,造成崩落,磨损钻头外径边缘,形成外台阶(图6)。偶尔亦出现拉槽现象(图3)。(3)金刚石出露状态不好,有残留岩心,钻具振动,造成钻头内外径边缘磨损(图7)与岩石接触面积增加。况,或钻杆连接处漏水,送入孔底冲洗液量不足,抑或短时间停泵,造成轻烧或严重烧钻事故。4.钻头与岩心管丝扣加工精度不高,受扭力作用后,拧得太死,采用管钳卸扣,或者把钢体夹扁,抑或将胎体夹裂。5.钻机按装不牢,钻具震动历害,或者在硬岩层中钻进,仍采用大泵量,产生脉动现象,破坏了钻头在孔底的正常工作条件。6.制造方面的原因。在操作过程中经常出现的有以下几方面:(1)在压制成形的过程中,粉末中压力分布是不均匀的。由于颗粒间彼此摩擦,相互楔住,以及一些使颗粒移动困难的因素,而使压力在模具侧壁方向的传递,比在压制方向的传递要小得多,粉末与模壁间存在摩擦,会使胎体在高度上出现显著的压力降。沿中轴线产生压力梯度,在低压烧结条件下较为明显。由于压力分布不均匀,压制密度亦不同,层间的硬度HRc则有差异。在实际操作中可以看到,前几个回次高度磨耗较少,尔后消耗很快,也是其中因素之一(图s)。(2)胎体未烧透,工艺不稳定,没有形成粉末冶金要求的假合金,或钢体清洗不净,造成胎体脱落或掉块。(3)保径天然金刚石或聚晶深入到孕镶层中(图ga、b)形成硬支点,或者内外径补强金刚石未紧贴周边(图10),造成钻头过早缩径或扩径。(4)表镶钻头的金刚石包镶不牢,严重脱粒,或孕镶钻头金刚石浓度不匀,密集部分出现脱粒或剥离现象。7.表镶钻头使用不合理,中一粗粒(2o一40粒/克拉)金刚石钻头一般只宜于在中硬以下的完整岩层中钻进,当时效降低,金刚石磨纯,基本不进尺,就应停用回收(占成本费50%)再用。但由于片面追求钻头进尺,在金刚石失去切削能力的情况下,仍采用强力钻进,致使金刚石压碎,降低其利用率。上面列举的影响金刚石钻头技术经济指标的因素,是现场最常出现的,有的往往被人们所忽视。归纳起来可分为三方面:第一是地层因素,第二是操作因素(其中也包括管理因素);第三是制造因素。除地层因素之外,只要采取相应的技术措施,便可得瓢改善。下面就四个地质队所用的孕镶钻头分别按非正常磨损(其中包括拉槽、异常磨损、烧钻等)和正常磨损统计如下,进行分析,便可看出问题的严重性。表内列举的52个钻头,总进尺2936.22米。平均钻头进尺56.34米。其中正常磨损的钻头27个,占51.92%,进尺2330米,占79.3%,平均钻头进尺82.59米,非正常磨损钻头25个,占48.08%,进尺606.22米,占20.7%,平均钻头进尺24.08米。正常磨损的钻头进尺是非正常磨损的3.73倍。表中所列数据是由7一9级的片麻岩类和花岗岩类得到的。如果将非正常磨损的钻头平均进尺由24.08米提高到平均进尺56.34米,每米纯钻头成本(按240元/个计算)由10元/米左右降到4,5元/米左右,经济效果将很显著。由此可见,减少钻头非正常磨损,是当前提高金刚石钻进技术经济指标的关键。

二、提高金刚石钻进技术经济指标的途径

提高金刚石钻进技术经济指标涉及的范围很广,本文仅着重分析与钻头有关的问题。1.根据本矿区的岩性合理选择钻头,目前有的地质队采用数理统计的办法,以所钻的岩层为基础,按钻头技术参数(如金刚石品级、粒度、浓度、胎体硬度等),分别统计钻头进尺、时效、回次长度等,进行认真分析研究,然后确定钻头选型,并根据各类岩层的分布情况,有计划地定购钻头,设专人管理、发放,不是泛泛地而是有针对性地制订切实可靠的技术措施。遇到难于钻进的岩层,请研究部门或制造厂协助解决。2.适当控制时效,这里所指的只限于在7一9级的中硬、中等研磨性的岩层中钻进,其时效一般都比较高。如果仍盲目追求机械效率,必然要加大压力,提高转速,势必造成岩粉过多,堵塞出露良好的金刚石出刃的通道,产生微烧,结果是“欲速则不达”,钻头寿命大大缩短了。至于时效应控制在什么范围内,应以钻头进尺长、不轻烧、而又具有相当的时效为限度,例如7一8级的片麻岩,一般控制在2.5一2.0米/时。因此,每次起下钻仔细观察钻头磨损情况,测量钻头高耗,这是非常重要的,只有这样才能制订合理的时效和高耗的控制范围。统计一些长寿命的钻头发现一个很有趣的现象,高耗的增量与进尺增量之比的正切,在同类岩层中,近似于常数。如钻头技术参数为:金刚石品级一JR3,粒度60一80目,浓度100%,HRc42,钻进参数为:压力600一500公斤,转速600一700转/分,泵量50一3-升/分。在7一8级的石榴子透辉岩和花岗岩中钻进,进尺219.79米,回次进尺5.11米,时效3.13米,当钻到160米处,时效高达5.2米,逐步轻烧,影响钻头进尺。此外,还要强调一点,钻头经济效果的好坏,不只取决于钻头,而是以每米消耗的综合成本来衡量的。在某些特殊需要的情况下,例如在漏失地层,润滑剂耗量大,或孔斜严重的孔段,钻杆磨损大,需要采用快速通过,在不引起微烧的前提下,而对总成本降低有利,那末提高钻进效率,纵然钻头寿命有所缩短还是合算的。3.目前我国各厂家生产的钻头,在7一9级中等研磨性岩层中钻进,取得了回次和钻头进尺都比较高的效果,适于绳索取心钻进,应逐步推广这一新技术。据北京101队在片麻岩中采用绳索取心钻进表明,平均钻头进尺为61.00米,每米成本为29.46元,普通双管平均钻头进尺为23.70米,每米成本为43.76兀。4.为改善钻头在孔底的工作状态,即提高钻头在孔底的稳定性,在岩心管的异径接头处和钻杆的适当部位装上稳定器。5.功56孕镶钻头的水口应不少于8个,亦可在胎体内外径(如表镶钻头)加铣棱槽,其壁厚可缩小1毫米左右,这种结构的钻头较之于常规结构的钻头拉槽现象要少得多。6.国内所采用的天然金刚石孕镶料,多以不成晶形的低品级刚果型金刚石或回收后的金刚石碰碎而成,其中一部分呈片状,它们在孕镶层中切削能力较差,如果经过予处理,严格分选,效果要好得多。郑州厂的天然孕镶钻头能取得较好的效果与此有关。此外对人造金刚石进行严格分选,物尽其用.确保钻头质量是非常必要的。7.有的地质队根据不同岩层,定出钻头进尺,实行超产奖励的经济管理办法,提商了钻头寿命,降低了成本。这也说明,只要改进管理,金刚石钻头仍有潜力可挖。8.目前各地质队都保存有大量用过的金刚石钻头,其中大部分可回收表、孕镶料或补强料。只要经过回收处理,便可变座为用。

钻进范文篇5

关键词:煤矿;井下定向钻进技术;矿井地质勘探

近些年我国的煤矿井下综合开采技术应用较好，提高了煤矿生产的安全性和采矿效率。井下煤层地质构造对勘探的影响非常大，如果做不好这方面的工作，煤矿井下综合开采技术就无法高效应用。在煤矿地质勘探中，经常使用地质雷达等方法。应用这些方法可以精准掌握断层、陷落柱等地质构造，但是针对高于5m的断层，这些方法无法有效应用，即便应用了，探测准确度也不是很理想。因此，煤矿井下定向钻进技术对5m以下的断层进行地质勘探时，应用优势特别明显，钻孔轨迹可以有效控制。这一技术在使用过程中还存在一些问题，需要再具体应用时根据现场情况逐一解决。

1定向钻进技术概述

1．1工作原理

煤矿生产中的井下定向钻进技术是利用水力将矿渣排出洞穴之外，然后一边钻进一边测量，是一种专门用于钻孔的施工工艺。这种技术利用泥浆泵的压力，将水输送到钻头的底部，然后通过钻头和孔壁形成的空隙，用水力将矿渣排出，钻头转动对煤层产生旋转切割的动力来源于孔底的螺杆马达旋转。在这个施工过程中，跟随钻头随时进行的测量系统能够对钻头底部的活动姿态参数进行及时测量、及时调整。施工人员设计好施工参数，钻头的角度能够根据原先的预定设计，参考现实施工情况，进行角度、力度等方面的调整，直到达到预定的钻孔轨迹为止。当然，定向钻进技术也有一定的局限性，硬度系数高于5的稳定煤层比较适用于此项技术。孔底螺杆马达等器具是定向钻进技术的主要工具，孔洞部位的监视器完成实时测量工作，并控制螺杆马达的钻进方向，使钻孔的变化轨迹与预定目标一致。

1．2定向钻进技术的施工方法

煤矿定向钻进技术能够勘探煤层走向，还能了解煤矿周围的地质环境。探头能够在深层区域探测到孔的深度和钻头的参数，准确掌握需探测地点的地层内地质情况，及时调整异常钻孔区域中间的距离，对其进行深入研究，确定大致方向，再根据其他辅助技术对钻孔的实际位置进行精准定位。明确其位置以后，探测清楚钻孔所在区域的地质特点和地层变化概况，在实际工作的时候，钻头钻进以后能够向地面返回岩渣，根据岩渣的具体情况，就能够了解钻孔的上下左右偏差，并掌握钻孔的空间情况，这时就可以根据施工要求调整钻孔距离。

1．3定向钻孔的设计

横向钻孔施工技术必须提前设计好钻孔的轨迹。影响定向钻孔轨迹设计的因素很多，如钻孔类型、钻孔数量、预计深度、钻孔的具体位置和分布情况等。在进行钻孔轨迹设计之前要全面收集资料，全面掌握，包括钻孔部的采掘工程平面CAD图、钻孔柱状图、煤层顶板和底板的等高线图，还需要了解即将布孔区域的煤层瓦斯多少、煤层厚度变化情况。钻孔的方位角必须先做好规划研究，在设计之际，首先要明确方位角和钻孔施工的相关要素，然后确定分支孔的数量、具体在什么位置。分支钻孔的位置安排要掌握在工作面收缩线之内，这样能够降低无效孔段。钻孔设计深度应该在300～600m范围内。钻孔的方位角确认以后，还要确定分支孔的方位角，分支孔的方位角不仅应该属于一个平面，分支孔间距还要均匀分布，一般间距掌握在5～7m之间。钻孔倾角也要提前安排规划，需要虑及多方面的问题，如工作区域的岩石性质情况。要通过综合柱状图等资料确定终孔目标层位，钻孔的剖面轨迹应该维持在稳定延长线之内，这样进行钻进才能够取得更好的成效，钻孔的平面和剖面轨迹应该通过计算机辅助设计技术进行。将参数输入专门的定向轨迹钻孔设计表，根据具体情况不断调整方位角的数据，直到符合要求为止。调整方位角和倾角时，不能忽略钻孔的弯曲强度，最后将钻孔的平面和剖面绘图数据引入CAD成图，并和手动绘图进行效果对比，然后进一步调整方位角等参数，两个图形能够高度拟合才算完成相关工作。

1．4限制煤矿井下定向钻孔施工技术推广的因素

在定向钻进施工中，无论使用国外还是国内制造的钻机，都会因为种种原因导致施工效果并不理想，影响了该技术在煤矿井下工作中的推广应用。定向钻进技术对于岩石的性质要求极其严格，不能广泛适用于所有地层的定向钻孔。施工时，如果遇到水敏性岩石层或软岩石层，就会出现钻孔垮塌的情况。如果遇到细砂岩等硬质岩石，就会影响钻孔的推进效率。一般硬度大于5或小于5的岩石层比较适合该项技术。定向钻进施工技术还要求操作人员技术水平高，综合素质好，但是很多煤矿井下工作人员文化水平不高，不能掌握定向钻进技术，往往需要经过很长时间的培训，才能完成相关工作［1］。

1．5新型定向钻进技术的概述

在实际开采煤矿资源中，勘测煤矿资源信息是重难点。因此，新型定向钻进技术的研发上是对煤矿资源走向和厚度等想关信息的勘测工作的重点。在实际勘测中，定向钻进技术对进行距离探测以测算探头实际轨迹和实际位移距离，并确定标高，标高结合以后测算出煤层走向、形状，提升了开采效率。新型定向钻进技术对顺层孔煤层环境信息勘测起重要作用。一般先对不同位置探顶，通过造斜钻准确测算出煤层倾斜程度，再开分支活动。在实际钻孔时，要注意保持钻孔轨迹，多次测算以明确煤区角度，并确定钻孔深度和地下煤层基本信息，最后通开采方法。通过新型定向钻进技术还能够进行采空区测算:确定钻孔中心靶，再钻进，如果钻孔巷道没有溢水或是钻头卡在地下，证明是采空区，然后计算采空区坐标，然后确定正片区域内采空区实际规模，最后制定开采规划。在进行巷道内部勘察时新型定向钻进技术也能起到重要作用，能使巷道勘察的工作效率有效提高。在实际施工时，需先选区切入煤层的内部勘测，然后在区域内选择一块比较松软的体层进行进一步的勘测。在勘测的实际施工时，假如出现距离不够长和探测距离不符合实际等困局，则需要根据实际的深入进度重新设计勘察方案，先标记煤层的坐标点。再根据实际勘测概况测算地下煤层分布情况。依据已经测算出的地下煤层分布情况处理相应的分支孔。在进行陷落柱的测算中新型定向钻进技术也能实现发挥有效作用，也是选取一片土质松软的区域，然后通过新型定向技术进行钻进，如果在钻进时钻机的速度变慢或者是停止钻进，则表示现在的深入区域就是塌落柱的所在。然后根据实际情况重新进行测算活动，根据相关数据重新设计方案。

1．6展望

尽管种种因素限制了煤矿井下定向钻进技术的应用范围和深度，但是总体来说前景比较看好，应用越来越多。我国在相关技术应用及设备制造方面已经进入国际前列，但与某些掌握核心技术的发达国家相比，仍然存在不少差距，需要继续改进。我国应该在完善现有研究成果的基础上进一步发展有线随钻测量技术、无线随钻测量技术，研制相关装备，也可以在引进国外先进技术装备之后总结经验，作为参考，研制国产孔底螺杆马达。煤矿井下定向钻进技术的改进还可以引进国外的石油定向钻进新技术，研究能够精准定向的智能钻进系统，以便更好地控制钻孔轨迹。如果我国的钻孔能力能够达到1500m，那么相关技术就能够进入国际先进行列。煤矿井下定向钻进技术可以对钻孔轨迹进行精准控制，有效延伸预定深度的钻孔轨迹，还可以多分支同时施工，覆盖整个工作面，工作效率非常高，一孔可以多用。

2地质勘探中定向钻进技术的施工方法

煤矿井下定向钻进技术可以通过人为控制改变钻孔的轨迹和转孔的空间分布位置。在探索未知区域的地层时，通过对钻探参数和返回岩石碎渣的性质情况，对钻孔轨迹进行计算控制，从而使施工按照预定目标进行。定向钻进技术在应用于地质勘探时，有不少施工要求需要注意。首先要确定目标勘测靶点，然后使用适当的方法在异常区域进行探测，然后在采掘工程图上确定钻孔的目标靶区，并参考其他地质资料对定向钻孔的工作参数进行设计。其次要在钻进过程中研究钻头返回的岩石碎渣的状态变化，确定轨迹的偏差，包括上下偏差和左右偏差，进而确定地质的异常区、钻孔的空间位置和分布。最后，在定向钻进施工期间，遇到陷落柱和断层附近有松散煤层等情况时，会导致钻头被卡住，或者遇到采空区无法返回相关参数时，应提钻至稳定区域，并开分支孔继续进行钻进，直到达到下一个靶点为止。

3定向钻进技术应用策略

通过地面钻孔可以对煤层的基本情况做整体把握，对地下煤层的厚度也可以充分了解其走向，地质异常信息等情况也能掌握，但是局部信息无法有效掌握，不能够提前预测一些重要信息。如果使用定向钻进技术，就可以突破这种局限性，了解煤层顶板和底板高度，充分掌握煤层构成的具体情况。

3．1对地质构造进行探测

定向钻进技术用于地质构造勘探的价值潜力巨大，只有应用好这项技术，进行找矿、开采才有支撑平台，能够显著提高煤矿开采效率和开采质量。工作人员在使用井下定向钻进技术时，可以通过跟随钻头钻进的测量系统确定部分区域的三维坐标，可以设计若干个分支钻孔，并确定其三维坐标。对已经取得的三维坐标数据进行综合分析，然后进一步对探测区域的地质情况做好预测工作［2］。

3．2对工作面煤层厚度与走向进行探测

在定向钻进工作中，工作人员应该按照一定的距离设置不同的探顶和探底分支钻孔，如果分支钻孔与煤层的顶板或底板相遇，可以利用仪器获得的数据计算煤层底板和顶板的相对标高，将这些顶板和底板的标高连在一起，就可以得到煤层状态变化和煤层倾角等数据，再根据倾角以及走向关系得到其他结果。煤层的厚度探测也可以采用这种方法。

3．3巷道断层勘探

如果遇到比较松软的煤层巷道，必须提前在远距离对巷道的周围地质情况做好勘探，可以根据距离长短适当使用长距离定向孔等技术，依靠分支孔施工绘制煤层的地质坐标，如此就能够准确掌握异常地质情况，还可以找出断层的分布规律，给后续的巷道开掘工作提供依据。

3．4陷落柱勘探

陷落柱多发区一般都在煤层水平面之下，施工人员利用定向钻进技术能够准确确定目标靶点，在对煤层进行施工时，如果发现返回的岩石碎渣问题特别突出，就说明钻头进入了陷落柱，这时就可以利用随钻头转进的测量系统掌握其坐标，然后绘制陷落柱的分布图，保证煤矿施工具有较高的安全性。

3．5煤田采空区勘探

在具体地质勘探工作中，所有的靶点都要由工作人员进行设计，靶点距离一般不超过20m，在这个基础上使用定向钻进技术，可以更好地确定靶点，如果钻头在钻进时没有出现返水的状态，说明钻头钻进了采空区，这个时候就要利用随钻系统确定位置坐标，并绘制采空区的分布图，支撑以后的煤矿安全生产工作［3］。

3．6做好顺层孔煤层地质勘探工作

工作人员需要沿着煤层用孔底马达进行顺层勘探孔工作，每隔一个孔就需要重复进行这样的工作，在工作期间要探测煤层顶板的起伏情况，一般18～24m就要开一个分支口。在保证钻孔轨迹正确的情况下，要实现顶板下的稳定煤层向前延伸，掌握煤层倾角等地质构造。定向钻进技术应用在煤矿地质勘探工作中，能够提高地质勘探效率，有效掌握未知区域的具体情况，从而提高开发效率，对煤层的走势和储量进行准确评估，为以后的矿井建设工作提供有力支撑。工作人员应该不断尝试开发新的定向钻进技术，通过改进设备，总结工作经验，提高工作效能。

4确保煤矿井下定向钻进技术有效应用的辅助措施

4．1合理布置巷道

在运用煤矿井下定向钻进技术时，要优化施工策略，合理布置巷道，煤矿要通过合理布置巷道提高工作质量，保证井下定向钻进机的安全性，提高煤矿的生产效能，使煤矿开采具有高度科学性。近年来，煤矿开采技术水平不断提升，开采方法逐渐完善，对于煤矿巷道的布置有了很高的要求，合理的巷道布置能够使开采工作的效率显著提升，能够增强安全性，但是巷道布置必须和开采方法结合，才能使通风效果良好，使巷道的布置工程量降低，从而节约经济成本。煤矿在进行巷道布置时，应该根据综合掘进技术和开采综合技术，实现高质高效的生产目标，建设好巷道才能加快煤矿开采速度。工作人员要合理布置巷道，才能够最终促进煤矿生产企业的社会效益和经济效益提升。

4．2选取适宜的开采技术

爆破开采技术是我国煤矿开采中经常使用的一种技术，通过对火药爆炸性能的利用，使煤层产生松动，降低开采工作难度。但是这种技术有一定的局限性，富含地下水或者有断层的地段不能使用，否则就会出现煤矿坍塌等危险现象。水力开采技术主要用于不具备稳定性的煤层和边角煤层的开采，硬度较高的煤层无法使用该项技术。综合机械开采技术能够连续作业，机械化程度高，能够完成很多难以通过单项技术完成的工作，多种机械联合应用，工作速度很快，工作人员的工作量大大下降，工作效率很高，安全性也会提高。但是该技术价格昂贵，保养费用高，特别是占用场地面积大，不适用于小型煤矿，只有具备较高经济实力的大型煤矿才适用这种技术［4］。

4．3完善的瓦斯处理技术

完善的瓦斯处理技术也十分重要，如果瓦斯很可能使煤矿井下定向钻进技术降低使用价值，完善的瓦斯处理技术是确保煤矿井下钻进技术能够高效应用的一个必备条件，只有处理好瓦斯问题才能保证安全生产。在煤矿实际开采期间，我国很多企业都使用了抽放技术，但是这种技术往往不能够有效清除瓦斯，理论与实践效果相差甚远，相关企业必须通过改进技术，提高瓦斯处理效能，应选择合适的排放技术，降低瓦斯引发的安全隐患问题，确保生产有效进行，避免企业的经济效益和社会效益损失。科研单位和生产厂家应该投入研发资金，研发高效能的瓦斯处理设备，同时要降低价格，方便企业广泛引进，促进我国煤矿获得较好的发展局面。

5结语

随着我国经济的发展，社会的进步，科学技术取得了越来越多的成就，煤矿行业也使用了越发先进的科学技术提高生产效能。随着社会各界资源需求量的增加，煤炭资源的开采要求也在提高，需要使煤炭开采的质量和数量达到这一目标，就要做好地质勘探工作。井下定向钻进技术在开采前对煤层情况进行测量的一个好方法，能够使煤矿在开采前充分掌握地质情况，使开采工作效率更高，为矿井建设、地质勘探工作提供精准的数据，使煤矿获得更好的发展局面。开采效能直接影响煤炭的产量和质量，而定向钻进技术决定了开采技术的应用是否十分恰当，煤矿要获得长久的经济效益和社会效益，就要应用包括煤矿井下定向钻进技术在内的先进生产技术，以此提高市场竞争力。

参考文献:

［1］马明辉．煤矿井下定向钻进技术在矿井地质勘探中的应用探讨［J］．内蒙古煤炭经济，2020(18):160－161．

［2］杜海鹏．煤矿井下定向钻进技术在矿井地质勘探中的应用［J］．内蒙古煤炭经济，2019(17):208－209．

［3］张金国．井下定向钻进技术在矿井地质勘探中的应用［J］．中国金属通报，2018(11):101+103．

钻进范文篇6

某水利枢纽中心，周边区域范围内降水稀少、生态环境脆弱、水资源长期短缺，已成为制约当地区域经济发展和生态环境保护的重要因素之一；该水利枢纽中心的建设，能够为区域经济发展与建设提供有效可靠的水资源支撑。建设期间对场地进行的地下水勘查项目中，通过采用先进的地下水勘查钻探技术，先后施工完成了9眼80oITI～1000m深度范围的水文地质勘探孔，为掌握该区域地下水的情况获得了重要原始实测资料。

2场地地质条件

该施工场地周围开阔平坦，海拔大致处于1300rn～1500m范围内，是典型的黄土塬区地貌。区域内地层时代跨度相对广泛，但主要以第四系、白垩系和寒武系分布最广，具体如下。

1)寒武系：为浅红色及紫红色岩性的砂砾岩、石英砂岩，可见厚度约800m～1000rll。

2)白垩系：白垩系在整个场地范围内均有广泛分布，以鲜红色粗砂砾红层和杂色岩石为主。

3)第四系：第四系土层自下而上主要分布有风成黄土与河流冲洪积物，根据其相应的岩性特征及时代特性可将其依次分为：①风积黄土层，主要包括：马兰黄土、离石黄土、及午城黄土等，土层最大厚度约为260m。其中，马兰黄土层的岩性主要以土黄色和黄灰色的亚砂土为主，结构相对较疏松，垂向节理发育较好，发育有少许细小孔隙和裂隙；离石黄土层的岩性主要为淡红色和灰黄色的亚砂土和亚粘土为主，中间夹杂有少量的多层古土壤；午城黄土层的岩性主要以褐色、桔黄、桔红色的亚粘土为主；②冲洪积层，主要分布于区域范围内流经河流的河谷阶地和较深沟谷中，上部表层土层主要以粉土为主，厚度一般处于5m～10m，较深层土层则主要以圆砾、卵石层为主，厚度一般处于10rn～20m。

3关键钻进技术与工艺

3．1设备选型与使用工序

根据该区域地下水勘查钻孔设计深度和相应的地层结构特质，施工过程中选用的机械设备主要为：AS24—50型钻塔，TSJ一6／660B型钻机，BW一600／30型泥浆泵，NJ一600型泥浆搅拌机，发电功率为200kW的柴油发电机组。根据地下水勘查孔结构特点和钻孔施工定深取芯的要求，实际施工过程中采用的钻进工艺具体如下：采用直径为500mm的钻头进行开孔，待钻进土层至孑L深20m以上(以揭穿第四系土层为准)，再套人直径为gO426mm，厚度为9mm的钢管作为表层套管，同时安装好相应的井口防喷装置；再采用直径为d0250．8innl的三牙轮型钻头自上端固井段以下一直钻进至地下水勘查设计规定的深度位置。其中，施工过程中的定深取芯采样段采用直径为150mm的钻具进行取芯施工即可，抽水试验段需采用直径为dP374．5mm的扩孔钻具进行扩孔，之后插入直径为qb273mrtl，厚度为9lnn''''l的无缝钢管进行永久性止水处理。

3．2防喷装置安装

由于该水利枢纽中心区域范围部分场地内的地下水承压水头相对较高，在勘查孔钻进施工的前期施工过程中，曾出现在钻进过程中钻孔内喷出的水头过高，影响正常的钻进施工，甚至由于喷出的水头过高水量较大而将钻孔施工场地附近淹没导致轻微沉陷的事故。为防止钻孔井喷事故的可能发生，在后期施工过程中专门安装了相应的简易防喷导流装置。实际安装时其具体要求如下：在套人上表层套管时将该防喷导流装置安装于井口，同时在装置两侧各接上一个直径中168mln，厚度为7mm的钢管至钻塔底座外，在距离钻孔口适当距离处安装配套闸阀，并采用PVC圆管或地沟将其中一个钢管接至离钻孔施工场地的排水出处；在另一个钢管的适当位置也接上闸阀，用作导流泥浆，以备钻孔过程中发生井喷关闭或作导流用。

3．3加重泥浆的配置与使用

在整个钻孔施工过程中，采用经过特定配置的加重泥浆，是防止钻进施工过程中发生井喷事故的重要措施之一。

3．3．1基础泥浆的配置

该项目实际实施过程中，采用了膨润土、水、纯碱和高粘度纤维素等材料专门配置了基础泥浆，其密度p为1．06g／cm3，基础泥浆配置时采用的粘土计算公式具体如公式(1)：W=V．P2(pl—p3)，(92一p)(1)其中：Pl=1．06g／em；pz=2．2g／em；P3=1．0m3。式中：w为施工时所需的粘土总重量，单位为t；V为施工时所需配制的泥浆总体积，单位为m3；p为施工时所需配制的泥浆密度，单位为g／era3；P2为采用的粘土密度，p为采用的水密度。

3．3．2加重泥浆的配置

将预先配置的密度p=1．06rn，的基础泥浆或孔内相应密度的钻孑L泥浆，通过另外添加适量的活性重晶石粉(或活性铁粉)，调至钻孔施工所需的泥浆密度，其外加重晶石粉或活性铁粉等材料的计算公式具体如公式(2)：Wo=Vo【Pz—p1)，(Pa-P2)(2)式中：w为应加入的重晶石粉或活性铁粉等加重剂的重量，单位为g；Vo为参与钻孔施工泥浆循环的液体总体积，单位为m3；p．为原浆密度，单位为g，cm]；P2为加重后的泥浆密度，单位为g／em；p，为加重剂的平均密度。其中，重晶石密度为4．20g，cm]，石灰石密度为2．73m3，铁粉密为7．86m。在施工时套入426×9的表层套管后，应采用密度约1．2m3的加重泥浆，并实时监测钻钻孔内循环流出泥浆的密度变化，并根据施工要求进行相应的调整。值得注意的是，待勘查孔钻进深度超过500rrI后的孔段钻进施工，其地下水压力相对更大，施工过程中更应加强对加重泥浆的使用。

4并喷的判断与处理

4．1井喷的判断

在地下水勘查钻孔施工过程中，出现井喷时主要包括以下情况。

1)钻孔进人承压水钻进施工阶段，未及时发现循环泥浆出现的稀释现象，提钻过程中由于提钻引起了较大的抽吸力作用，有助于地下承压水的上升，引起井喷；或者发现循环泥浆稀释后但没有及时调整加重泥浆的密度和粘度，使得地下承压水喷出的水量不断增多，导致最后无法采取有效措施而引起的井喷事故。

2)勘查孑L正常钻进过程中，循环泥浆没有达到设计的指标要求，即加重泥浆的密度作用没有抵消地下承压水产生的上升喷力作用而引起的井喷事故。

3)勘查孔钻进施工完成后注水洗井导致井喷。因为洗井时注入了大量的净水，把加重泥浆变稀了，短时内无法压住地下承压水产生的上喷力而产生了井喷。

4．2井喷处理措施

1)在有较大地下承压水的深土层进行钻孔施工过程中，对加重泥浆的使用和泥浆密度及稠度的控制非常重要，应综合考虑机械钻进能力和设备钻进效率。加重泥浆密度一般的取用范围为1．2g，cm3～1I3m]。

2)在地下水勘查孔钻进施工现场，储备密度为1I3rn3的加重泥浆至少5m，以应付钻孔施工过程中一旦发现井喷时，可及时将预备的重密度加重泥浆压人钻孔内，有效节约了泥浆的搅拌时间，防止在使用紧张的情况下搅拌泥浆未达到使用要求就注入孔内的情况。

3)钻孔施工时一旦发生井喷，及时关闭井口安装的防喷导流装置，将喷出的地下承压水通过导流装置侧向引出，同时测算井喷水头高度和钻进深度，快速注入符合要求密度的加重泥浆，及时控制地下承压水导致的井喷现象。

钻进范文篇7

想要利用和发挥绳索取心技术的优势，就必须将压水试验和绳索取心钻进两个工序进行整合。我院对此做了大量的研究，提出了不提大钻压水试验方案［4］。基本思路是:充分利用绳索取心钻杆内径大的特点，将栓塞通过钻杆内径下入到试验段，采用气或水使栓塞膨胀从而封闭试验段。操作方法是:钻完一个试验段(一般为5m)，取出岩心，然后将钻杆提离孔底6m，将栓塞通过缆绳下入到试验段上部，然后使栓塞膨胀，封闭钻杆和孔壁，利用钻杆作为过水通道进行压水试验。该方法的主要问题:一是没有现成的栓塞可用，必须重新设计加工;二是提放、膨胀栓塞的缆线较多，操作方法上需要重点研究。栓塞是进行压水试验的关键设备，为此，研究设计加工了专用压水试验栓塞及附件。在研究专用栓塞之初，考虑的是利用水对栓塞进行膨胀，即液压栓塞［5］(见图1)，其优点是膨胀介质容易获得，栓塞密封性能要求不是很高，膨胀过程中基本没有压缩，试段封闭比较稳定可靠。但是在试制中发现:在地下水位较深的钻孔进行压水试验时，由于膨胀管路的水柱较高，而又没有地下水位的抵消，栓塞很难卸压恢复原状，根据统计，当地下水位达到60m，栓塞很难恢复原状了。当地下水位达到100m左右时，水压式栓塞基本不能使用。因此放弃了液体而改用气体作为栓塞的膨胀介质，即气压栓塞［6，7］，见图1。气压栓塞与液压栓塞其结构是相同的，它们的主要区别在于:一是膨胀胶囊的介质不同，液压栓塞是用液体作为胶囊的膨胀介质，而气压栓塞则是用气体作为胶囊的膨胀介质;二是充填介质的设备不同，液压栓塞是用泵将液体压入胶囊进行膨胀，气压栓塞的充气设备则是气瓶。气压栓塞的特点是充气过程简单，只需要打开气瓶阀门，控制好压力即可。卸压过程基本不受地下水位的影响，栓塞可以快速复原。而且气压栓塞的适应范围比水压栓塞要宽，栓塞卸压时间远少于水压栓塞。图1液(气)压栓塞研制成功的专用压水试验栓塞结构为:栓塞胶囊分为两段，上胶囊位于钻头内台阶上部，膨胀后封闭钻杆，下胶囊穿过钻头进入钻孔压水试段的封堵部位，膨胀后封闭压水试段。该栓塞的结构和材质安全、耐用，密封性好，膨胀与复原性好，不变形。试验操作接近常规的试验方法，地质和操作人员均容易接受。研究了压水测试仪压力传输电缆和高强度充气管组合的提升方法。这种方法可以将钻孔压水综合测试仪压力传输电缆，作为主要承重绳，高强度充气管作为辅助承重绳，很好地解决了试验时缆线缠绕问题。经实践检验，绳索取心钻进技术结合专用栓塞和钻孔压水试验综合测试仪，进行水利水电工程钻探、压水试验，取得了十分理想的效果。针对目前绳索取心钻具不适应水利水电勘探需要的问题，可考虑从以下2个方面解决:(1)在现有钻具的基础上，研制一种适合水利水电勘探需求的钻具，这可以从根本上解决钻具规格不能满足水利水电工程需求的问题;(2)在选用现有钻具的基础上，对钻进规程进行深入研究，通过对钻孔结构、钻进方式、钻压、泵量等的选择、调整，寻找最优钻进参数［8］。第一种方案涉及到管材规格的改变，投入成本非常高，没有太大的现实意义。从应用角度一般应选择第二种方案，通过对钻进参数的优化，在可接受范围内，提高机械钻速，当然其机械钻速和常规钻探方法相比仍然会偏低。对绳索取心钻进中冲洗液的问题，可从3个方面进行考虑:一是可以通过增大钻头外径的方法予以解决，将96mm的外出刃增加到98mm;二是研究配制一种既满足水利水电勘探水文地质试验要求，又具有良好的润滑作用的冲洗液，可以解决该问题，但缺点是从冲洗液材料的选择、配方以及地层的千变万化等需要做大量的试验，需花费大量的时间、人力和物力，实施起来难度大;第三种方案是从操作入手，如注意观察钻进时的回水、声音、钻机震动等情况，对不同情况和问题分别采取措施。如处理沉淀采用特制的沉淀打捞器，钻至强漏失地层时，将小流量的钻进回水从钻杆边缘注入孔内，这种综合的处理方法，通常能获得较好的效果。

应用实例

某水利枢纽工程坝段区位于华北地层区，陕甘宁蒙盆地地层分区。出露基岩为中生界三叠系二马营组上段和铜川组下段，为一套陆相碎屑岩系，分布于整个坝址区的河谷及岸坡上，出露厚度约180～220m，最大揭露厚400m左右，岩相变化较大。坝址区基岩岩性可概括为钙质(长石)砂岩类、泥质、钙泥质粉砂岩及少量(砂质)粘土岩3大类。坝区内软弱夹层(泥化夹层)普遍存在，现已发现13层，其厚度及性状不稳定，连续性较差，厚度一般为0.5～2.0cm，夹泥成分一般为粘土岩，少数为砾岩，但其矿物成分仍为粘土矿物，结构类型分泥夹碎屑型、碎屑夹泥型、全泥型3种，是主要工程地质问题之一。由于软弱夹层的存在对工程建设的造价和工程的安全性有重大影响，为查明其分布特征，地质人员对钻孔的要求为:终孔孔径≮75mm;清水钻进;按规定进行压水试验;要求强～弱风化岩石岩心采取率≮95%，微～新岩石岩心采取率≮8%;为了保证不漏失泥化夹层，钻进回次应控制在0.5～1m。对上述要求，如果采用传统的取心钻进方法必须频繁的提钻，再加上每5m做一次压水试验也要提钻，其劳动强度之大、钻进效率之低、钻探成本之高是不言而喻的。为满足地质要求，降低劳动强度和成本，从2010年6月～2011年7月，在该工程区内，应用绳索取心钻进技术结合不提大钻压水试验方法和先进的压水试验综合测试仪、应用特制的沉淀打捞器和自行摸索的操作方法，共完成了800多米钻孔及相应的压水试验。在同工区相同地质条件钻孔中，对4个绳索取心钻孔(S96的钻具，金刚石钻头)和5个普通钻孔(75mm双管钻具，金刚石钻头)的钻进效率进行了统计对比，其结果见表1.由表1可知，绳索取心钻进的平均效率为11.27m/d，普通钻进的钻进效率为9.83m/d，绳索取心的钻进效率比普通钻进高约14.6%。随着孔深的增加其效率增加更明显。绳索取心可以随时提取岩心，能够严格按照0.5m回次提钻，并且一旦钻进出现异常，可迅速捞取岩心，减少岩心的对磨，提高岩心的采取率。通过现场统计分析，绳索取心的岩心采取率比普通双管钻进要高1%～2%，泥化夹层采取率相比更高。图2为绳索取心钻进取出的岩心。图2绳索取心钻进取出的岩心在采取绳索取心钻进加不提大钻压水试验方法后，很好地解决了压水试验问题，避免了频繁地起下钻，极大地减轻了劳动强度。实践表明，绳索取心钻进取心质量好，成本较低，钻进效率高，劳动强度低;压水试验栓塞密封性能好，不提大钻压水试验技术完全能够满足试验要求，操作方便;针对冲洗液问题采取的措施能够发挥良好的效果。

结论及建议

钻进范文篇8

关键词：长钻孔；空气钻进；松软破碎煤层

1工程概况

胡底煤业主采3#和9#煤层，3号煤层厚度5.20~5.91m，平均5.67m，煤层倾角3°~10°，平均6°，煤层节理裂隙发育，属松软破碎煤层。矿井为高瓦斯高突出矿井，3#煤层原始瓦斯压力3.83MPa，原始瓦斯含量25m3/t。开采3#煤层时，需大量施工瓦斯抽采钻孔，其中条带抽采钻孔和工作面顺层钻孔长度均较长，属于长钻孔。为保障长钻孔的施工质量及效率，需进行松软破碎围岩长钻孔施工工艺的研究分析。

2空气钻进原理及工艺参数分析

2.1空气钻进原理

空气钻进是以一定压力的压缩空气作为冲洗介质，在钻杆柱与孔壁形成的封闭空间内形成高速风流，通过形成的高速风流实现将钻屑排出孔外，同时高速风流能够在一定程度上降低钻头温度，以此实现钻进作业。软硬复合破碎煤层中沿煤层布置的瓦斯抽采钻孔基本均为近水平钻孔，在进行该类钻孔打孔作业时，其排粉机理类似于水平气力输送。在水平钻孔中，钻进产生的煤屑在水平流动和钻杆旋转搅动作用下能够实现悬浮输送。使煤屑悬浮运动的力主要为五种，煤屑在五种力下实现钻孔钻进时的风力排粉[1-2]。具体钻颗粒悬浮力如图1。（1）紊流时气流产生的向上的悬浮力如图1（a）；（2）空气钻进过程中，在钻孔内的风流在上部的运行速度大于下部产生的运行速度，在管内形成压力差进而使得处于管底的煤屑处于悬浮状态，如图1（b）；（3）煤屑旋转环流与气流差相反时，两者速度差产生的升力如图1（c）；（4）煤屑颗粒的形状不规则，受到的推力在垂直方向产生分力，如图1（d）；（5）煤屑与孔壁、钻杆或者煤屑间相互碰撞产生的垂直方向分力，如图1（e）。在软硬复合破碎煤层钻进过程中，风速应大于钻屑颗粒的沉降速度，但风速过大时钻屑会处于均匀流状态，容易塌孔。合理的风量应控制在使得钻屑颗粒处于底密流或停滞流的状态[3-4]。

2.2空气钻进工艺参数分析

中风压空气钻进工艺参数包括钻压、转速和供风参数，三者在钻进过程中相互影响，共同决定着成孔效果。具体空气钻进参数分析如下：（1）钻压。钻压即为轴向压力，钻压是在钻进过程中孔底破碎煤岩的必要条件，其会直接影响钻孔的钻进速度。具体钻速与钻压的关系曲线如图2.从图2中能够看出，以钻压为划分标准，可将钻速与钻压的关系曲线划分为三个区域，分别为表面破碎区（I区）、疲劳破碎区（Ⅱ区）和体积破碎区（Ⅲ区）。其中Ⅰ区内钻压小，此时钻速低，钻孔主要通过表面研磨实现钻进；Ⅱ区内钻压增大到一定程度，此时钻压产生的单位压力仍小于岩石的压入硬度，煤岩面的破碎需经过多次重复作用，破碎产物中存在煤岩屑和煤岩粉两种物质；Ⅲ区内钻压已增大的足够大，此时钻孔钻进过程主要表现为大体积崩落，这种情况下钻孔在钻进速度很快的状态下，其在表面产生的破碎物质便会较少。当钻孔布置在软硬复合煤层中时，钻压一般应大于5kN；当遇到顶底板岩石及夹矸时，其所需的钻压应大于15kN，加之软硬复合破碎煤层容易发生塌孔、埋钻等孔内事故，所需钻机的提升力较大，一般情况下，钻机的提升力不能小于50kN，最好在100kN以上。（2）转速。转速即钻头每分钟回转的次数。软硬复合破碎煤层的硬度一般低于粘土类岩石，在软硬复合破碎煤层钻进，可以认为切削具切削下来的煤屑厚度等于切削具切入煤层的厚度，并且在钻进过程中切削具磨损很小，当钻头以一定的钻压钻进时，钻速和转速成正比关系[5-6]。转速、增大转速对钻速的影响曲线如图3。（a）转速对钻速在软硬复合破碎煤层钻进时，钻压一定时，随着转速的增大，钻速也会逐渐增大。此时，单位时间内会产生较多的煤屑，若未被及时携带到孔外，则煤屑往往积聚在钻具下部，形成岩屑楔，对钻具产生上托作用，使钻孔轨迹有向上偏斜的趋势。当供风参数未及时调整时，会导致大量的煤屑在孔内堆积，进而易产生堵孔事故；当转速降低时，单位时间内产生的煤屑便会变少，此时在冲洗介质的作用下钻孔内会较为干净，钻孔轨迹呈下斜趋势。综上，软硬复合破碎煤层中采用中风压空气钻进时，转速要适中，不宜采用高转速。当风量和风压充足时，通过适当提高钻速能在一定程度上提升施工效率。（3）供风参数。由于软硬复合破碎煤层空气钻进受到冲击地压、瓦斯压力等因素的影响较大，同时钻孔成孔也相对不稳定，钻孔中的流动状态更为复杂，钻进过程中供风参数的选择较为复杂。

3长钻孔施工工艺应用

3.1长钻孔施工工艺流程

胡底煤业3#煤层长钻孔施工时，钻机采用ZDY4000L型钻机，钻机参数见表1。长钻孔施工过程中使用的设备及钻具见表2。采用中风压空气钻进技术进行长钻孔施工时，首先安装、调试好钻机，连接除尘装置、压风管路、雾化及冷却水管路，准备开钻相关事宜。钻机运行正常后，先选用Φ96mm三翼内凹PDC钻头开孔,用Φ96/113mm扩孔钻头扩孔并安装孔口管，然后使用Φ96mm三翼内凹PDC钻头开始钻进。施工工艺流程如图4。

3.2效果分析

1309工作面掘进期间，1309进风顺槽和回风顺槽掘进期间采用顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯治理模式。其中，掘进迎头及钻场内布置10个钻孔，钻孔长度为200m，间距为0.5m；横川煤柱处布置20~30个钻孔，间距为2m，钻孔呈三花布置，钻孔长度为65m。巷道掘进至预定位置（留有20m的超前距），再施工下一循环的钻孔。具体钻孔布置如图5。1309进风和回风顺槽煤巷掘进面顺层抽采钻孔采用中风压空气钻进技术进行长钻孔施工。煤巷掘进面顺层钻孔施工过程中，钻孔内排渣正常，钻孔钻进效率高，成孔率高，有效实现了长钻孔的高效施工。

4结论

根据3#煤层赋存地质条件，通过理论分析空气钻进原理，对中风压空气钻进中钻压、转速和供风参数进行详细分析，进行钻机及钻具的选型，对钻进施工工艺进行设计。根据1309进风和回风顺槽煤巷掘进面抽采钻孔的应用效果可知，中风压空气钻进技术在长钻孔施工中钻进效率高、成孔效果好。

【参考文献】

［1］吕高磊，王志敏.松软煤层穿层定向长钻孔钻进工艺研究[J].煤炭工程，2021，53（08）：65-69.

［2］宋传祥，贾楠生，季文淼，等.定向钻进技术与装备在穿层定向长钻孔中的应用[J].钻探工程，2021，48（08）：83-88.

［3］曹建明.煤层采动卸压瓦斯抽采顶板裂隙带定向长钻孔施工技术[J].现代矿业，2020，36（12）：225-226+233.

［4］李宝军，黄兴利，焦博朋.定向高位裂隙长钻孔施工工艺应用[J].陕西煤炭，2020，39（06）：142-145.

［5］洪建俊，张杰，刘杰.复杂岩层高位定向长钻孔成孔技术应用研究[J].煤炭工程，2020，52（03）：57-61.

钻进范文篇9

1工程地质钻探的特点及适用条件

在工程地质勘察中，钻探是最基本最常用的勘探手段。不同类型的建筑物，不同的勘察阶段，不同的工程地质条件下，凡是布置勘探工作的地段，一般均需采用钻探方法。与地质找矿钻探相比，工程地质钻探的特点是：

(1)勘探工程钻孔布置，不光要考虑自然地质条件，还需结合工程类型及特点。如水坝一般应顺坝轴线布孔，工业与民用建筑则需按建筑物的轮廓线布孔等。

(2)钻进深度一般不大，除了大型水利工程，深埋隧道以及为了解专门的地质问题(如控测深岩溶)外，孔深均为十余米至数十米，所以经常采用简易钻探法和轻便钻机。

(3)钻孔多具综合性目的，1个钻孔除了需查明地层岩性、地质结构和水文地质条件外，还要作各种试验、取样、长期观测。有些试验往往与钻进同时进行，所以进尺较慢。

(4)工程地质钻探在钻进方法、钻孔结构、钻进过程中的观测编录等方面，均有特殊的要求。与物探、坑探相比较，钻探工作有其独特的优点，它可以在各种环境下进行，不受地形地质条件的限制。它能直接观察岩心和采样，勘探精度高。勘探深度大，不受地下水的限制，钻进速度也较快，这是坑探所不能比拟的。

2钻头的选择和使用

金刚石钻头的硬度超过坚硬岩石的几倍到几十倍，从理论上说，金刚石钻头可以顺利地在各类地层中钻进，但在实践中，金刚石钻进技术经济效果与管理密切相关，只有科学地选择钻头，并合理地使用，才能提高钻速，减少事故，增加纯钻进时间和延长钻头寿命。

2．1金刚石钻头选择原则

金刚石钻头要求与岩石性质相适应，如选用得正确，便会得到好的效果；如选择不当，不但钻进效果不好，甚至引起其他方面的麻烦。钻头的选择往往涉及许多方面的因素，概括地说应遵循以下原则：

(1)硬的、坚硬致密而研磨性大的岩层，均匀性差，完整度差，甚至破碎地层宜用孕镶金刚石钻头。

(2)硬度级别较低的、完整均质岩层应选用表镶金刚石钻头。

(3)在中硬及中硬以下岩层钻进，选用优质聚晶(PCD)和复合片(PDC)钻头为好。

2．2金刚石钻头选择使用

依据上述原则，针对施工地区地层特点，确定钻头类型。冲击层钻进采用四翼螺旋肋骨取芯钻头和三翼阶梯式无芯钻头。在中硬以下岩层中钻进均采用复合片钻头，7级以上石英砂岩和火成岩等较硬岩层采用人造孕镶金刚石钻头钻进。同一类型的钻头又有不同的形状，我们选择了几种孕镶人造金刚石钻头和复合片取芯钻头及复合片无芯钻头进行了生产试验。从表l可以看出，圆弧形孕镶金刚石钻头各项工作指标都较高，故我们最终选择了圆弧形人造孕镶金刚石钻头钻进较硬的石英砂岩和火成岩。使用金刚石代替硬质合金钻进后，可大幅提高钻速，减少辅助工作时间，钻探效率提高30％以上。两种钻进方法的效果比较见表1。

3工艺参数

金刚石钻进效率除了取决于正确选择钻头外，还取决于钻进工艺参数：钻压、钻头转速和冲洗液量。影响钻进工艺程参数的因素很多，主要有岩层的性质和特点、钻头的类型、所用设备和钻具性能以及钻孔的直径和深度等。评定金刚石钻进工艺是否合理，主要依据钻速、钻头的总进尺和单位进尺金刚石的消耗量三个方面的指标来衡量。根据金刚石性质及破碎岩石的机理，金刚石钻进必须采用以高转速为主体的钻进工艺，配合适当的钻压和足够的冲洗液量。

3．1钻压

决定钻压既有钻进所需的一面，又有所用的设备和钻具可能施加其上的一面。实践证明，钻速在一定限度内随着钻压的上升而增加，当加在钻头上的压力大于所钻岩石的压人硬度时，岩石就由表面破碎转到体积破碎，钻速迅速增长，但当压力接近或超过金刚石本身抗压强度时，金刚石开始破损，导致钻速下降。因此，钻压有一个最优值，这个最优值应该处于岩石抗压强度和金刚石抗压强度之问，以保证钻头很好的磨锐，维持比较稳定的钻速。依据上述原则，结合钻头钻压推荐值，确定钻进不同岩层的钻压值：7级以上较硬岩层10～15kN，5~6级砂岩、细砂岩、粉砂岩，钻压控制在8～llkN，泥岩钻进钻压5～9kN，新地层钻进钻压在4kN以下(见表2)。在实际钻进中，我们根据不同地层条件和钻头情况，对钻压进行调整，以使孔底钻头获得所需钻压。对完整岩石选用钻压上限，对破碎、裂隙和软硬互层岩层选用下限。另外，钻压的施加还具有阶段性，金刚石钻头刚入孔底时，轻压慢转钻进4～5min，等钻头与孔底密合以后，再以正常规程钻进。这样既提高了钻进速度，又可降低钻头金刚石的消耗量，增加钻头的总进尺，特别是PDC钻头钻进，钻压由小逐渐增大对克服钻速衰减是十分必要和有效的，表3列出了3种不同加压方式钻进效果。

3．2转速

转速是影响钻进效率的重要因素。研究转速与机械钻速和钻头磨损之间的关系，对正确选择转速具有重要意义。首先我们选择在不同岩层条件下钻速与转速的变化规律进行试验研究，如图1。从图1曲线可以看出，在泥岩、细砂岩、石英砂岩中钻进，钻速和转速的变化近似呈线性关系，其中，泥岩对转速的增加最为敏感。当然，随着转速的增加，钻头单位时间内的磨损量有所增加，但是其单位时间内的进尺量亦随转速增加而增加，钻头磨损的增长低于破岩效率的提高，因而相对磨损量下降。虽然钻进效率随转速的增加而提高，但是生产中不能无限提高转速，而应结合钻头、设备、钻具能力、钻孔等因素来确定转速。在生产施工中，参照钻头的推荐值，结合设备、钻具情况，确定了比较合理的转速(表4)。

3．3冲洗液量

冲洗液量是金刚石钻进的另一重要规程参数，它除了冷却钻头，排除岩粉外，还具有调节金刚石胎体正常磨损，即适时暴露金刚石的作用，还有软化岩石、保护孔壁、润滑减振作用。金刚石钻进特点是岩粉细小，钻具与孔壁、孔底的间隙都很小，冲洗液流经狭窄的通道，阻力很大，般不需要大泵量。如泵量过大，不仅增加工作泵压，而且会冲坏孔壁，冲蚀岩芯，而易造成岩芯堵塞事故，还会造成钻压的过量减少，甚至会造成钻具的振动。当然，泵量不足也会发生排粉不畅，增大阻力，增大金刚石耗量，严重不足时，则会发生烧钻等严重事故。冲洗液排除岩粉和冷却钻头的效率，取决于液流返流速度，所以，现在常以冲洗液的上返流速来计算金刚石钻进所需的泵量，即：Q=6VF式中：O为冲洗液量Umin；V为环空间隙上返流速(≥0．3～0．5wds)：F为钻孔的环空面积(era2)。在实际操作中，随钻孔的不断延深而降低转速，取得较好效果(表4)。钻压和转速这二个工艺参数，虽然各有其作用和特点，但在钻进过程中是相互配合和相互制约的，因此不能孤立研究选择某一参数，必须综合权衡，使钻头在最优状态下工作，方能充分发挥金刚石钻进的有效能力。

4效益

4．1直接效益

随着该工艺技术研究、实践完善及其推广应用，使地质勘探钻进效率大幅提高，平均钻机月效由380m提高至现在的580m，最高突破1000m，提高52．6％。全年开动钻机18台，钻探作业总台时达146899，钻月数达204．026个，按市场价格280～320元，m，单机每个钻月可多创收60000元左右，公司可多刨产值1000多万元，经济效益相当可观。

4．2间接效益

工艺技术推广应用后，不仅提高了地质勘探的钻进效率和经济效率；同时也因所施工的钻孔质量好、工期短，受到甲方的肯定与好评和同行的敬佩与效仿，稳固并扩大了在这一行业中的市场份额。

钻进范文篇10

1城市地质勘查钻机钻进性能要求

1．1优化钻进

钻进过程中，各种地层有不同的最优钻进规程参数与之对应。钻压、转速需稳定保持在最优钻进规程参数附近，避免过大的波动。钻机始终以最优规程参数钻进，提高钻进效率。

1．2精确钻进

地质勘查钻孔深度较浅，但地层复杂多样。一次钻进可遇到多种地层，钻机须根据不同地层，及时、准确地调整钻压、转速等参数，使钻进规程参数与地层相适应。

1．3高效钻进

钻机须具有较高的钻进效率，自动化程度高，可操作性好，缩短施工周期，提高经济效益。同时功率损耗小，节能高效。JDD．100型地质勘查钻机液压系统采用电液比例技术，可精确控制钻压、转速。无级调节钻进压力、回转速度。给进行程长，调速范围大。工作平稳、易于操作、高效节能。该钻机由给进机构、回转机构、振动机构、起塔机柯、钻杆夹持拧卸机构、绞车升降机构、静力触探机构、钻机调平机构、锁紧机构、泥浆循环机构、液压油散热器等组成。其中给进机构与回转机构控制钻进压力和回转速度这两项重要的钻进规程参数。现针对给进与回转机构的液压系统进行分析。

2给进机构液压系统设计

2．1给进机构液压系统设计要求

给进机构带动动力头上升或下降以达到提升钻具或向下钻进的目的。给进液压缸采用长行程双作用液压缸。液压缸固定在钻塔内，活塞杆通过链条倍速机构带动动力头在钻塔上滑动。地质勘查时，使用硬质合金取心钻头钻进，碎岩机理主要是硬质合金切削具的切削作用。钻进过程中如果给进压力过低，钻头切削具无法切入岩石，钻进速度将变慢甚至不进尺。如果钻进压力过大，会加速钻头切削具磨损，缩短钻头寿命。在软地层钻进，钻压过大会出现钻头泥包现象，降低钻进效率。给进机构的主要作用是提供准确的钻进压力。同时变量泵根据负载的变化自动调节流量，使流量与工作负载相适应。钻进速度受负载的影响实时变化。钻进速度慢，负载大时需要小的给进流量。钻进速度快，负载小时需要大的给进流量，同时需保持钻进压力恒定。选用电液比例遥控恒压泵控系统可满足上述要求。电液比例遥控恒压泵控系统原理图如图2所示。给进压力由电液比例压力阀4调节，压力阀由预先设定好的程序输出信号控制，从而实现给进压力的自动控制。电磁换向阀6控制给进液压缸5给进与提升等动作。该系统不存在中位卸荷回路。换向阀中位机能为“0”型，给进液压缸活塞杆，即动力头可悬停在钻塔上的任意位置。当电磁换向阀处于中位时，变量泵压力升高，输出流量很小，仅维持泵内部的泄漏量，处于高压等待状态，能量无溢流损失，具有节能效果。

2．2给进机构液压系统计算

液压缸选取为处理孔内事故等特殊工况，钻机需具有较大的强力起拔钻具能力。设计要求钻机动力头起拔力为65kN，给进机构采用液压缸链条倍速机构，则液压缸起拔力应为130kN，设系统压力P=16MPa，管路压力损失卸=2MPa，液压缸无杆腔进油。

3回转机构液压系统设计

动力头回转机构主要由电液比例变量泵、液压马达、减速箱、主轴等组成。两个液压马达直接带动动力头主轴回转。通过预先设定好的程序，调节电液比例变量泵排量，对动力头回转速度无级调速。

3．1回转机构液压系统设计要求

地质勘查钻孔深度100m，硬质合金取心钻头大多在粘土、粉土、砂土类软至中硬岩层钻进。施工过程中，回转速度过小会降低钻进速度，影响钻进效率。回转速度过大将使钻头过度磨损，缩短钻头寿命。同时回转机构克服钻头与岩石，钻具与冲洗液、孔壁之间的摩擦力，向钻具提供足够大的转矩。动力头回转机构液压系统的作用是向钻具提供相应的回转速度与转矩，同时回转速度不随工作负载的改变而变化。钻进过程中由于地层等各种复杂因素的影响，工作负载实时变化，由于负载不稳定，使钻具转矩值处于波动中，进而影响到回转速度。在一种地层中钻进时要求回转速度恒定，回转机构液压系统需具有较好的硬机械特性，不受负载波动的影响，保证以最优转速钻进。电液比例变量泵控系统可满足上述要求。回转机构液压系统原理图如图3所示。为增加回转系统钻进负载适应能力，动力头由液压马达1与液压马达2驱动。除了使用电液比例变量泵6无级调速外，还可以通过两个液压马达串并联调节动力头转速。钻进负载大时，动力头开低转速，换向阀5处于右位，两马达并联，对电液比例变量泵提供的液压油进行分流，降低动力头转速，提供大转矩。钻进负载小时，动力头开高转速，换向阀5处于中位，马达串联，提高动力头回转速度，输出较小的转矩。

3．2回转机构液压系统计算

液压马达选取液压马达直接驱动动力头回转。动力头传动比为当两个液压马达并联时输出转矩较大，设计最大转矩值为4500N•m，则单个液压马达输出转矩为。钻机加工完成后进行了实钻测试。试验表明该钻机液压系统运行情况良好，给进力、转速等技术指标达到了设计要求。给进与回转电液比例液压系统实验数据如表2、表3所示。

5结论

(1)钻机采用电液比例控制技术，达到了优化、精确、高效钻进的目的；

(2)回转机构液压系统采用电液比例变量泵控技术，对回转速度闭环反馈控制，负载变化时，转速恒定，具有较好的硬机械特性；