当下钻探技术

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1、2022-5-301当下钻 探 技 术。授课教师：唐胜利教授参考教材：马值侃.钻探工程学.中国矿业大学出版社，1998.鄢泰宁.岩土钻掘工程学.中国地质大学出版社，2001.张组培.岩土钻掘工程新技术.地质出版社，2003.韩广德.中国煤炭工业钻探工程学.煤炭工业出版社，2000.刘广志.金刚石钻探手册.地质出版社，1991.2022-5-302目 录u第一章 概述u第二章 岩心钻探设备u第三章 钻探管材及常用工具u第四章 岩石的物理力学性质及其碎岩的关系u第五章 设备的安装与开孔u第六章 硬质合金钻进u第七章 钻粒钻进u第八章 金刚石钻进u第九章冲击回转钻进u第十章岩煤心的采取u第十一章 钻

2、孔弯曲u第十二章 钻孔冲洗和护壁堵漏u第十三章 工程钻探u第十四章 岩土钻掘工程新技术2022-5-303第一章概述一、钻探工程的定义二、钻探工程的简单发展史三、钻探施工过程四、钻探工程的应用范围和分类2022-5-304课 时：2本章目的：了解钻探工程的定义、简单发展史、钻探施工过程以及钻探方法分类教学难点：钻探工程定义及施工过程教学方法：课堂教授2022-5-305一、钻探工程的定义一、钻探工程的定义钻探工程是用一定的工具，在地壳内按着一定的工艺破碎岩石的整个过程，这项工程的结果即地壳内的钻孔。2022-5-306二、钻探工程的简单发展史1 、 中 国 古 代 盐 井 钻 凿 技 术 发

3、展 时 期、 中 国 古 代 盐 井 钻 凿 技 术 发 展 时 期第一阶段第一阶段大口径浅井时期：从公元前255年至公元1040年(自秦至宋初)。李冰任蜀郡太守后，率领人民兴修都江堰工程的过程中，发现了多处盐泉，通过认真考察，初步掌握了水文地质条件，并创造性地运用大口径水井开凿方法，成为了开凿我国第一口盐井的开拓者。第二阶段第二阶段小口径深井发明与推广时期：公元10411048年(北宋庆历年间)。 第三阶段第三阶段小口径深井钻凿工艺的完善和提高时期(明清)。2022-5-307二、钻探工程的简单发展史 2、近代与现代钻探发展过程、近代与现代钻探发展过程钻探工程用途越来越广，钻探工程量逐年上升

4、(局部时期徘徊或下降)；钻探设备种类越来越多，功能更多，性能更佳；钻头等钻具品种种类越来越全，性能越来越优； 钻 进 方 法 越 来 越 多 ， 越 来 越 先 进 ；中国与发达国家在钻探领域的技术差距较大。2022-5-308三、钻探施工过程1、钻孔的概念、钻孔的概念钻孔是从地表地表( (或坑道中或坑道中) )向岩石中开凿的圆形断圆形断面的空间面的空间，一般具有较小的直径和较大的深度。直径在25500mm之间，称为钻孔。钻孔的深度从数厘米到数千米，目前的钻孔深度已超过10000m。 钻孔包括孔口孔口、孔底孔底、孔壁孔壁。2022-5-309三、钻探施工过程2、钻探施工的主要工序、钻探施工的主

5、要工序钻进现场布置图见图1.1所示。钻进按下列工序进行：u用升降机把钻具下入孔内；u连接好所有接头，开泵；u给钻具加压，并带动其回转，破碎岩石；u提钻取心或更换钻具；u下钻继续钻进；u钻进一段时间后及时测斜；u提出全套钻具，停钻；u封孔。2022-5-3010图1.1 钻探现场布置全貌图1-钻头；2-岩心；3-岩心管；4-异径接头；5-钻杆柱；6-固定空口管；7-钻机；8-回转器；9-卡盘；10-提引水龙头；11-游动滑车；12-游动钢绳；13-天车；14-钻塔；15-钻机房；16-升降机；17-高压胶管；18-泵；19-电动机；20-循环槽；21-沉淀池；22-泥浆池；23-吸水管；24-拉

6、力表；25-出水管2022-5-3011四、钻探工程的应用范围和分类( (一一) )应用范围应用范围1、地质勘探地质勘探：普查找矿钻探；矿产勘探钻探；水文地质钻探；工程地质钻探。2、开采矿产资源钻探开采矿产资源钻探：打水井；石油(天然气)钻探；盐井钻探。3、煤矿井下钻探煤矿井下钻探：地质勘探钻探；瓦斯抽放钻探；排放水钻探；锚杆锚索钻探；救援钻探。4、工业钻探工业钻探：加固建筑物的基桩孔；建大桥的大直径(桥墩施工用空间)钻孔；以测量地面沉降精确变比资料的标孔；加固水坝、防漏水的防渗漏墙；利用钻孔灌注水泥防治地质灾害(地面锚索、杆孔)；铺设管道、电缆的技术孔；矿山的竖井、通风井及多种辅助井；代替开

7、挖隧道打大断面的地下坑道；用于军事，如导弹的发射井。2022-5-3012四、钻探工程的应用范围和分类( (二二) )钻探方法的分类钻探方法的分类1、根据钻进时取心的特点分类岩心钻探岩心钻探和不取心不取心( (无岩心、无心、全面无岩心、无心、全面) )钻探钻探。2、根据钻孔用途分类按钻探的应用范围分出相应类型。3、根据钻孔中心线的倾角和方位角分类垂直孔垂直孔(上、下垂)、下斜孔下斜孔、上仰孔上仰孔、水平孔水平孔。4、根据钻孔位置的分类地表钻探地表钻探、水上水上( (河、湖、河、湖、海海) )钻探钻探、地下坑道钻探地下坑道钻探。2022-5-3013四、钻探工程的应用范围和分类( (二二) )钻

8、探方法的分类钻探方法的分类5、根据钻孔布置方法分类丛状钻探丛状钻探 (图1.2)、多井多井筒钻探筒钻探(图1.3)、多孔底钻探多孔底钻探 (图1.4)。图1.2 丛状布孔图1.3 多井筒布孔图1.4 多孔底布孔2022-5-3014四、钻探工程的应用范围和分类( (二二) )钻探方法的分类钻探方法的分类6、根据破岩形式分类(1)物理方法破岩物理方法破岩：高温（14003500）、高压（200250MP）破岩；用超声波和低声波破岩； 用爆破、高压水射流等方法破岩。 (2)化学方法破岩化学方法破岩：此法使用较少，如溶解、软化岩石等。(3)机械方法破岩机械方法破岩：使用最为广泛，其分类如图1.5所示

9、。2022-5-3015冲击钻进手动冲击钻进机械冲击钻进冲击器钻进钻机钻进液动冲击器钻进风动冲击器钻进回转钻进手动回转钻进机械回转钻进深井回转钻进硬质合金钻进钻粒钻进金刚石钻进螺旋钻进震动钻进转盘钻进井底发动机钻进涡轮钻进螺杆钻进电钻进其它冲击回转钻进图1.5 机械破碎岩石的钻探方法分类2022-5-3016四、钻探工程的应用范围和分类( (二二) )钻探方法的分类钻探方法的分类7、根据钻进使用的冲洗液分类u清水清水钻进；u乳化液乳化液钻进；u泥浆泥浆钻进(含加重泥浆)；u饱和盐溶液饱和盐溶液钻进(钻盐井，以防溶解岩心和孔壁)；u空气空气钻进；u泡沫泡沫钻进；u雾化雾化钻进；u充气泥浆充气泥浆

10、钻进(降低泥浆比重，以防漏失)。2022-5-3017四、钻探工程的应用范围 和分类( (二二) )钻探方法的分类钻探方法的分类8、根据冲洗液循环方式分类 钻孔冲洗液的循环方式示意图如图1.5所示。冲洗液正循环钻进冲洗液反循环钻进全孔反循环钻进孔底局部反循环钻进图1.5 钻孔冲洗液的循环方式a-全孔正循环；b-全孔反循环；c-孔底局部反循环.1-来自泵；2-往冲洗液沉淀系统2022-5-3018本章思考题：本章思考题：1、简述钻探工程的定义及钻探施工过程。2、简答钻探方法的分类。2022-5-3019第二章岩心钻探设备第一节 钻机第二节 泥浆泵第三节 动力机第四节 钻塔及其附属设备2022-5

11、-3020课 时：4本章目的：掌握钻探设备的种类，钻机的类型、主要参数，钻机的主要构成部件，并了解其它设备的工作原理教学重点：钻机的类型及组成教学方法：课堂教授、现场参观2022-5-3021第一节钻机一、钻探工艺对钻机功能的基本要求一、钻探工艺对钻机功能的基本要求1、提供使钻杆柱及碎岩钻具(钻头)破岩所需的回转动力；2、提供钻具克入岩石的压力，并能调节；3、具有起下钻具的能力。二、钻机的类型二、钻机的类型 用于岩心钻探的钻机分为：机械式钻机机械式钻机(包括立轴式钻立轴式钻机机和转盘钻机转盘钻机)、全液压钻机全液压钻机。 当然还有旋挖钻机旋挖钻机、车装钻机车装钻机、履带式钻机履带式钻机。202