保德煤田地质钻探设计

1、.：.；矿产勘查学 课 程 设 计 学 院 矿业工程学院 专业班级 资勘0903 姓 名 张雷 学 号 2021002894第一部分 保德县地质概略 第一章 自然地理 地层 构造 矿产. 第一节 自然地理及矿产 .1 第二节 地层.4 保德柱状图.7 第三节 构造.8 第二部分 家乡钻探设计 第一章 钻探概述.8 第一节 钻机的种类及共性和个性.8 第二节 钻探工艺.9 第三节 冲洗液.10 第四节 钻头种类及用途.11 第五节 取岩心器材.14 第六节 981钻机.14第二章 钻探设计阐明书.16 钻孔的地质概略.16 第二节 钻孔位置.16 HYPERLINK l _Toc26332253

2、6 第三节 金刚石钻进.22 HYPERLINK l _Toc263322561 第四节 孔内事故的预防和处置 .26 第三章 样品加工与测试.27 第三部分 勘查剖面 第一章 概述 .29 第二章 实测剖面预备任务.29 第三章 实测剖面位置和道路及观测内容.31第四章 实测剖面资料整理及素描图.31 第一节 实测剖面资料整理.31第二节 实测剖面的素描图及可以得出的结论.31 第一部分 保德县地质概略第一节 自然地理及矿产1.交通位置图 保德县位于山西省西北部，地处吕梁山北段西坡、黄土高原东部边缘地带，属典型的温带大陆性气候，水陆两路连通四面八方，神朔铁路、神保线二级公路、沿黄干线公路、忻

3、保高速穿境而过，是晋西北与陕西、内蒙联络的重要纽带。 2地貌 保德全境系黄河流域中部黄土高原，属沟壑区。地势东高西低，呈一面斜坡。东部高地、山神庙圪旦、井油山一线高达海拔1400米以上；西部黄河沿岸仅有850米左右。地外表多为黄沙土覆盖，由于长期雨水冲刷，构成了支离破碎的梁、峁、沟、壑复杂地形。 全县山河相间，平行陈列，源东流西，注入黄河。 植被非常稀少，水土流失非常严重，每年约有473万立方米泥沙被洪水冲走。 全县大致可分三个地貌类型。 一 土石山地 主要分布在海拔12501400米左右的县境东部，约占全县总面积的31%。由于土质山地与其周围丘陵的坡度转机不明显，所以，在这个类型内只分“低山

4、一个小地貌单元。其中较高的山峰有6座，由北向南，依次陈列： 1高地山。主峰处于东经11115，北纬3902。此山位于县境东北边缘，是保德县和河曲县的界山，在保德县境内南北长12公里，东西长7公里，纵横窑圪台、贾家峁两个 乡，面积达84平方公里。主峰长200米，宽100余米，上面有烽火台一座，海拔1439.5米，绝对高340米。 山顶呈馒头状，沙土覆盖。1964年以来，人工植播油松6300亩，现已长成椽材。 2黄龙山。位于窑洼乡大塔铺村南，东西长7公里，南北宽3公里，面积约15平方公里，主峰海拔高1508米，地理座标：东经11113，北纬3853。山势蜿蜒，形假设游龙，故名黄龙山。山腰有光滑石壁

5、一处，高3丈，宽2丈。群众称为石门，左下方有一方形石窟，迎风嘶鸣，深不可测。对此，民间演义出许多愉快传说。 3山神庙圪旦。主峰处于东经11114，北纬3851，位于孙家沟乡境内距胡家石圪梁南800米处，四面坡均在25左右，顶部有祭祀老虎的小庙一座，故名山神庙圪旦。海拔高1510.9米，绝对高230米。无植被。 四、木兰圪旦。主峰地处东经11119，北纬3852，海拔高1585.1米，为保德与岢岚的界山。 五、井油山。主峰处于东经11112，北纬3844，位于县境东南井油山村东。该处严重缺水，视水如油，故名井油山。海拔高1514米，绝对高250米。山峦连绵，黄土覆盖，有天然次生林7000多亩，是

6、保德县和岢岚县的界山。 六、大阴峁。东经11112，北纬3843，此山峰位于东庄乡南部边缘，海拔1522米。有成片灌木林。是保德县和岢岚县的界山。俗名杨家山，相传古为杨六郎的马场，现有拴马桩等遗物。 二 黄土丘陵 分布在海拔10001250米范围内的中部宽广地域，约占全县总面积的59%。由于地形倾斜，植被稀少，黄土岩性软，在风雨的侵蚀作用下，呵斥了复杂的沟壑系统，可分为梁地、峁地、沟壑、沟平地等小地貌。 沟谷地貌：有线沟、切沟、冲沟、宽谷等； 黄土沟间地貌：有梁、峁、坡、塔、小台坪等； 黄土溶地貌：有陷井、漏斗、黄土柱、黄土桥等； 还有崩塌、滑坡、参差等黄土重力地貌。 三 河滩阶地 主要分布在

7、海拔800米左右的县境西部黄河沿岸及其支流的河谷地带，约占全县总面积的3%。是全县最好的农田。 保德县位于山西省西北部，地处吕梁山脉北段西块，黄土高原东部边缘地带，地势东高西低，呈一面斜坡。东界大山与岢岚县为邻，西面与陕西府谷县隔黄河相望，北面与河曲县接壤，南面与兴县毗连。全县总面积997.4平方公里，南北纵长约45公里，东西宽 约21.7公里3.经济 保德的主要粮食作物有谷子、HYPERLINK baike.baidu/view/354361.htm糜子、HYPERLINK baike.baidu/view/21503.htm山药、HYPERLINK baike.baidu/view/406

8、44.htm黄豆、HYPERLINK baike.baidu/view/25831.htm高粱、玉米等，主要HYPERLINK baike.baidu/view/354989.htm经济作物有黄芥、HYPERLINK baike.baidu/view/63113.htm胡麻、油葵和各种蔬菜。 改革开放以来狠抓红枣、海红基地建立。保德油枣核小、肉厚、糖大，外形HYPERLINK baike.baidu/view/36981.htm椭圆，大小均匀，平均颗重10.2克，干枣含糖57.85%，含酸量187%，糖酸3.09%。质量佳优，是我省八大名枣之一。近年来，经过红枣系列加工，酒枣、糖枣、熏枣、益寿

9、枣等产品不仅畅销国内市场，而且远销欧美、HYPERLINK baike.baidu/view/20216.htm东南亚等国，打进国际市场。目前，全县红枣开展到10万亩，正年年景可产HYPERLINK baike.baidu/view/42340.htm红枣500万公斤，是保德脱贫致富的主导产业。旅游资源 保德历史源远流长，但现存古迹较少。现有国家级古脊椎三趾马化石维护群，有省级维护单位林遮峪新石器遗址，商代青铜器出土HYPERLINK baike.baidu/view/5164.htm文物维护区，有县级重点文物维护的城内烈女祠建筑群，HYPERLINK baike.baidu/view/855

10、07.htm故城有春秋战国、HYPERLINK baike.baidu/view/104626.htm秦汉、唐代的HYPERLINK baike.baidu/view/1857315.htm古文化遗址，林家沟有清初年间的奇瑜古墓等。还有暂一师阵亡将士HYPERLINK baike.baidu/view/367829.htm留念碑、保德烈士堂、晋绥二中旧址等。 保德县是具有HYPERLINK baike.baidu/view/70511.htm光彩革命传统的老区。HYPERLINK baike.baidu/view/18785.htm许光达、彭绍辉等老一辈HYPERLINK baike.baid

11、u/view/3345860.htm无产阶级革命家在这里坚持过长期的革命斗争任务。1949年，县政府改称人民政府，指点保德人民进入了一个新的历史时期。植被 本县的自然植被属于山地干草原类，以耐瘠、低矮、旱生型草灌为主，由一年生和多年生植物混合建群。由于受气候要素的影响，植被类型随地形不同而有变化，其大致可分三种类型： 1、海拔大致在1250米以上的低山地域即县境东部，以草灌群落为主，主要有沙棘、绣线菊、胡榛子、美蔷薇、地榆、野菊花、铁杆蒿、针茅、百里香等植物。普通灌木高11.5米，草本植物高0.150.3米。覆盖度阴坡为0.50.7，阳坡为0.3左右。这是本县自然植被最好的地方。 2、海拔大致

12、在1250米以下的黄土丘陵区，由于土地多被农田占用，自然植被多残存于非耕地及田间、地埂、沟边和荒坡上，普遍而有代表性的植物有铁杆蒿、针茅、菅草、狗尾草、甘草、酸枣、画眉、百里香、扁穗鹅冠草、沙蓬等，其特点是低矮、稀疏、覆盖度只需2030%。 3、海拔大致在1000米左右的河谷阶地和部分沟坪地上，残存的自然植被仅零散分布于河畔、渠旁、地堰等处，主要有蒲公英、车前草、苍耳、甜苣、苦苣、灰菜等。在黄河沿岸漫滩上，还有稗草、芦苇等喜湿性植物。 天然植被中，在井油山一带还有很少一部分次生林。 人工植被除农作物外，还有灌木林、乔木林及零星植树。6 矿产 本县矿藏丰富，现已探明的有煤、铁矿、铝矿、硫磺矿、石

13、灰石和高岭土。 1、煤矿 全县境内煤的总储量约127亿吨。主要分布在义门、东关、腰庄、贾家峁、桥头、孙家沟、化树塔、南河沟等县境北部和中部宽广地带，面积560平方公里。属河东煤田。 煤种为2号气煤，境内普存78层，煤头有12米、0.5米、1.35米、1.7米、2.7米和6米等几种。1983年，西安煤化所化验，保德2号气煤含水份2.84%，灰份7.48%，挥发份32.27%，硫0.57%，磷0.006%。发热量为8295大卡/公斤，比重1.4，焦碴人证4，煤质尚好。 2、铁矿 本县铁矿的总储量约37.8亿吨，大部分储存于石炭纪本溪统和二迭纪山西统地层中。矿体分为三层，大部分为豆圆形铁结核的窝子矿

14、并有1.3米的一层层铁矿，平均厚约3米，分布面积为480平方公里。主要集中在扒楼沟、张家沟、桥头、赵家沟、岳家沟等地。仅桑林一带，目前推算就有5000多万吨。铁矿分为四种，有赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿和锰铁矿，其中，菱铁矿分布最广。 3、铝矿 有色金属矿主要是铝土矿，这是本县仅次于煤炭的又一个重要矿产资源。总储量约86.4亿吨。矿区分布，北至天桥，南至扒楼沟一带，总面积480平方公里。 本县的铝土矿，生成于石炭纪本溪统的地层中，矿体分为三层，共9米厚，最厚78米，中层0.50.7米，下层1.51.8米。 据扒楼沟一带铝土矿成份分析，其中三氧化二铝平均含量为59.4%，二氧化硅含量为6.54%，三氧

15、化二铁含量为12.99%。铝硅比值平均9.09，属于中富矿。 在扒楼沟一带已查明一个大型富铁铝矿，长达5600米，平均厚度3米，最厚处8米以上，储量5000多万吨，而且矿区向南北两端延伸仍有开展余地。这个铝矿层次稳定，地质构造及水文地质条件比较简单，易于开采，交通便利，大有开发价值。 另外，在本县，还探明两个矿区：郭偏梁雷家峁矿区，累计探明储量为5878万吨，矿床类型为中石炭纪堆积矿床，工业类型属一水型铝土矿。矿中各种成份的含量是三氧化二铝58.33%，二氧化硅7.88%，三氧化二铁14.69%，铝硅比为7.4%。天桥矿区，累计探明储量为2553.6万吨，为中石炭纪堆积矿床，工业类型属一水型铝

16、土矿。矿中各种成份含量，三氧化二铝58.58%，二氧化硅8.87%，铝硅比为6.63%。 这两个矿区，都属于大型富矿。天桥矿平均剥高比为9.93。大部分适宜露天开采。区内地质构造简单，地下水对矿床开采无甚影响，而且有易选易采的特点。 4、非金属矿 主要有以下几种： 1)、硫磺矿。总储量约11.52亿吨，含硫率40%以上，主要分布在贾家峁、化树塔、扒楼沟等地，面积约310平方公里。 2)、石灰石。全县境内，普遍有一层400米厚的石灰岩。仅桥头、窑圪台、窑洼、孙家沟、腰庄、贾家峁、暖泉等地可采量就有360亿吨。 据县水泥厂化验，本县石灰石的烧失量为41.3%，含氧化钙54.25%，二氧化碳2.9%

17、，三氧化铝0.16%，氧化镁0.33%。 如今，县电石厂、水泥厂年用量约2万吨。 3)、高岭土。俗称干泥，有软干、硬干之分，为制瓷原料，生于太原统中部，厚度2-3，分布于扒楼沟、孙家沟、铁匠铺、庙峁、陈家梁、贾家峁等地。分布面积约400平方公里。 第二节 地层 保德处于吕梁山余脉西背斜，构造线呈西北东南方向。岩层倾斜平缓630，地质构造简单，无火成岩活动，仅部分地域有些小褶曲和断层。出露地层有：古生代的奥陶系、石炭系、二迭系；中生代的三迭系和新生代的第三系和第四系。 一、奥陶系 奥陶系中统是本县最古老的地层，距今约四亿三千万年。详细又为三个组： 1、下马家沟组O2X：下部为薄层透镜状石英砂岩、

18、白云质页岩及角砾状白云质灰岩；中部以灰岩、白云质灰岩为主；上部为灰岩、白云质灰岩与白云质泥灰岩互层。本县的总厚度为89.55米。 2、上马家沟组O2S：根据岩性特征分为三段：一段为灰黄、黄绿色白灰质泥灰岩，部分有同生角砾，厚度普通为2050米；二段为豹皮灰岩与灰岩、白云质岩互层，含少量泥质白云岩和泥灰岩，厚度80140米；三段为灰岩、白云质灰岩、白云岩与白云质泥灰岩互层，厚度为24.485.7米。上马家沟组在保德厚度为241米。其总的变化趋势是由北向南变厚，且白云质含量减少。 3、峰峰组O2f：岩性为灰黄、黄绿色白云质泥灰岩或泥质白云岩夹灰岩、白云质灰岩或豹皮灰岩，保德的厚度为21.59米。

19、二、石炭系 距今约二亿八千万年。本系地层在保德分为两组。 1、本溪组C2b：与奥陶系地层呈平行假整合接触。其底部为窝子状山西式铁矿，中间为铝土页岩，最上部为黑色煤线。948米。出如今奥陶系地层以西。 2、太原组C3t：下部为粗粒含砾石英砂岩、铝土页岩、炭质页岩；中部为砂质页岩、油页岩、生物碎屑灰岩，含煤12层；上部为砂岩、页岩、泥质灰岩、含煤12层，太原组厚度为4394米。 本溪组和太原组总厚度为51.3107.9米，是本县主要含煤地层之一。出如今暖泉、铁匠铺、郭家滩、桥头、孙家沟、土门、扒楼沟等地。 在泥质灰岩和生物碎硝灰岩中含有丰富的动物化石，如石燕、菊石、唱贝、长身贝、黄河角石等。 三、

20、二迭系 距今二亿二千五百万年，是古生代最末一纪的地层。它又分为下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组、石千峰组，总厚度为512702米。 1、山西组P1S：底部为灰白色厚层含砾砂岩，下部为深灰色砂质页岩，黑色页岩夹可采煤一层；上部为灰色厚层细砂岩，灰黑色页岩夹两层可采煤层，厚23.888米。 2、下石盒子组P1X：底部为灰白色、灰黄色厚层含砾砂岩；下部为深灰色、黄绿色页岩夹砂岩和煤线；中部为黄绿色砂质页岩与砂岩互层；上部为具紫红色条带状的黄绿色页岩，厚度81.4167.4米。 3、上石盒子组P2S：根据岩性分为三段：第一段以暗紫色泥岩夹灰绿色砂岩条带为主；第二段以紫红色泥质砂岩夹黄绿色中粒砂岩

21、为主；第三段为暗红色砂质泥岩和灰绿色厚层中粗砂岩互层，偶夹炭质页岩。 本组每段底部均有厚层粗粒和中粗粒含粒砂岩，上石盒子组总厚度为270329米。 4、石千峰组P2Sh：底部为黄绿色巨厚层中粗粒砂岩，其上部为砖红色泥岩夹紫色、灰红色中细粒砂岩，含淡水灰岩，厚度103172米。 本县俗称的“羊肝石，就是石盒子组和石千峰组的总称。 四、三迭系 主要出露于黄河沿岸。这个地层又分为下统刘家沟组及和尚沟组、中统二马营组。 1、刘家沟组T1L：岩性为灰白、灰红色厚层中细粒长石砂岩、长石石英砂岩夹紫红色泥质粉砂岩及砾岩，厚度为420514.1米。 2、和尚沟组T1h：以砖红色、紫红色泥岩为主夹灰白、灰绿及灰

22、红色厚层中细粒砂岩及同生砂岩，厚度为97.2249.7米。 3、二马营组T2er：主要出露于冯家川和林遮峪乡的黄河沿岸。该组地层一段下部为黄绿色中粒长石砂岩与暗紫红色泥岩互层，上部为暗紫红色泥岩与灰白色中粒长石砂岩互层，一段厚度165259米。二段为黄绿、灰绿色中粗粒长石砂岩夹绿暗紫红色泥岩，出露厚度83米。 五、第三系 上新统保德组即保德红土：距今三千至二千万年。本组地层，底部普遍有一层冲积砂砾层或半胶结砾岩，厚320米；下部那么为一套河湖相堆积，岩性为灰绿、桔黄色粘土、灰白色淡水灰岩、泥灰岩、砂砾石层和砂层，厚度几米至十几米，最厚可达50米；上部为一套桔红色至深红色粘土夹钙质结核层，含铁锰

23、质薄膜和小钙质结核，普通厚度2030米，最厚可达40米。 上新统保德组地层是杨钟键教授根据本县红土发育良好的情况命名的，总厚度约30100米。 保德红土分布于保德全境，而石塘、羊路河、铺房、曲八塔等村更为集中。 保德红土中富含三趾马动物群化石，所以人们又把它叫做“三趾马红土。 保德红土中的化石种类繁多，数量宏大。生物学上的很多种名，都是以保德地名命名的，如：“保德羚羊、“保德四棱齿象等。除哺乳动物化石外，还有鱼类、龟鳖类、鸟类、软体动物及大量的介形虫、轮藻、孢粉等化石。1949年前，人们曾报导过这里的哺乳动物有60 多个化石种。近年来又不断有新的发现。当地人把这些化石叫做“龙骨，其牙齿化石叫做

24、“龙牙。 历史上当地有发掘“龙骨、“龙牙的习惯，作为副业收入。每年产量在40万斤左右。最多的一年是1973年，产量达70万斤。 “龙骨是研讨古生物演化和恢复古地理环境非常重要的实物资料。它不会自然生长，也不能进展人工培植。党和政府非常注重对它们的维护。 六、第四系 距今二百五十万年，在全县有大面积分布。地层成因：丘陵山区以风积物为主；山间盆地及河谷中以冲积物为主，部分并有湖相堆积。 1、丘陵山区风积物 中更新统风积物Q2eoL：下部为一套黄土状亚粘土或亚砂土夹成组出现的棕红色古土壤可见到三组，每组由35层古土壤组成，多为亚粘土，古土壤间距1.53.5米；底部含较多的钙质结核；地层厚度普通不超越

25、10米，最大厚度可达2530米。分布于东关至前川一线。上部为棕黄色、黄土状亚砂土夹棕红色古土壤及钙质结核，普通可见到厚0.51.0米的古 土壤23层。地层厚度普通为1025米，最厚可达3560米。 上更新统风积物Q3eoL：岩性为浅灰黄色砂土、亚砂土，质地均一，构造松散，垂直节理和大孔隙发育，部分见有褐黑色古土壤，厚度1520米。 2、丘陵山区沟谷冲积物 下更新统冲积物因堆积后地壳上升，侵蚀剥蚀作用的结果残留极少，沟谷中所见的多为上更新统和全新统的冲积物。 中更新统冲积物Q2aL：出露于东关一带，组成黄河三级阶地，堆积物底面高出黄河8090米，岩性为卵石、漂砾、砂层和褐色亚砂土和亚粘土，其上面

26、被中上更新统黄土覆盖。 冲积物残留厚度不一，普通只需15米，但残留面积极小。 上更新统冲积物Q3aL：分布于黄河及其支流的沟谷中，构成二级阶地、二元构造明显，下部为砂层，砂砾石，卵石层；上部为黄土状亚砂土，厚度1030米。 全新统冲积物Q4aL：堆积于黄河及其支流的谷底，构成河漫滩和一级阶地。岩性为砂卵石、砂砾石、砂层和亚砂土，厚度035米。 第三节 构造 对本县影响较大的构造体系有：新华夏系构造、祁吕贺兰山字型构造东翼、近东西向的构造及体系不明的北西向构造。 一、新华夏系构造 在该构造体系内发生的断裂和褶皱主要有： 1、断裂： 铁匠铺地堑：由两条平行的张扭性断裂组成，走向295300，横切黄

27、河，延伸12公里。南西边一条走向300，倾角6485，倾向30；北边一条走向295，倾向200，倾角54。两断裂相距300400米，中间地块下降，构成地堑。在铁匠铺村下降盘为上石 盒子组地层，地堑两侧为太原组地层，据推测最大断距大于200米。 2、主要褶皱： 天桥背斜：核向25，核部为奥陶系地层，两翼为石炭系地层，背斜长9公里，宽3公里，为平缓开阔的正常背斜，黄河从背斜轴部经过。 贾家峁沙坪向斜： 轴向2530，核部为石炭系地层，两翼为奥陶系地层。向斜长约18公里，影响地层宽约4公里，向斜平缓开阔，与天桥背斜相毗连。 二、黄河东岸吕梁山西坡南北向构造 主要分布于东庄李家一线以西，东关腰庄一线以

28、南。断裂褶皱形迹微弱，分布零散，其主要有： 1、桥头张性断裂： 走向南北，断裂面倾向西，倾角82，断裂带上宽下窄，可见长约500米，断距3米，切割奥陶系峰峰组地层。从形状和所处部位看，为纵张断裂。 2、孙家沟张性断裂： 与前一断裂产生在同一经度，产状、性质类似，发生在奥陶系地层中，断面倾向西，倾角85，断裂可见长约400米。与桥头断裂似为同一断裂。第二部分 家乡钻探设计 第一章 钻探概述 “上天、入地、下海、登极，地质找矿是一项科技含量很高的任务，实施找矿突破战略行动必需紧紧依托科技提高，充分发扬地质科技的支撑和引领作用。此外，矿产资源的节约和综合利用、地质灾祸防治、地质环境维护、国土综合开发

29、整治等国土资源开发利用重要任务都需求科技提高的有力支撑 。地质钻探就是“八字方针的入地，这是一项非常艰巨而又有技术难度的工程。 钻探工程包括钻进工艺和钻探设备两方面。两者之中，以钻钻进工艺为主，钻探设备备是实现钻进工艺要求的专业机械设备，它对钻进工艺具有重要的保证作用。钻探工程是获得地下蕴藏的真实地质资料(如岩、矿、地温、地下水等)和直接信息的一种技术。经过钻探可以对所获得的地质和矿产资源参数作出最终可靠的评价。据统计，为探明一亿吨铁矿，需求钻探万的钻探任务量；为探明10万t铜矿，亦需钻探数万米;而要消费万吨石油。需投入几百万m的钻井任务量。十清楚显，钻探工程首先是为地质和矿产勘探效力的，而随

30、着地质任务的目的和要求的不同，钻探工程在地质勘探各个阶段中又有多方两的效力内容。 钻探工程的分类：有普查找矿钻探、矿产勘探钻探、水文地质及水井钻探、工程勘察钻探、工程施工钻探。钻机的种类及共性和个性 一、钻机的类型 随着钻探工程在国民经济各部门日益广泛的运用，钻机类型也随之增多。将钻机科学地进展分类并确定其称号，对识别、评价和选择使闭钻机是极有意义的。 (一)钻机按用途分类 1矿产地质勘探钻机在钻进过程中采取岩(矿)心是这类钻机的特点，因此此类钻机多为回转式岩心钻机。2石油、天然气(包括煤成气)勘探书F采钻机这类钻机钻进深度大，设备功率大，构造较为复杂，设备也庞大。多采用回转式转盎构外型式。

31、3水文水并钻机 这类钻机适用于水文地质勘振和地下水资源开采。 4工程地质勘察和工程施工钻机 这类钻机适用于厂址、坝基、铁路路基等工程勘察和大口径根底工程、矿山辅助工程(如通风井、排水井、电缆孔等)施工。前者需在钻孔中采取岩样，且多为第四纪表土层钻进，而后者主要用于各种基桩孔工程和特种工程施工，地质条件和钻进工艺都比较复杂。 (二)钻机按钻进方法分类 根据钻头破碎岩石的方式不同，钻机可分为回转式、冲击式、及复合多功能式。综合如下：回转式钻机包括 立釉式手把给进式、液压给进式 、螺旋差动给进式和转盘式钢丝绳给进、液压缸给进2.冲击式钻机包括 钢丝绳冲给式和钻杆冲击式 3. 振动式钻机4. 复合式估

32、机 回转、冲击、振动、静压等不同功能组合在一同的钻机 第二节 钻探工艺 根据优选的钻头和钻具组合，优选了以下施土土艺。 (l)为了保证井身质量，要求定向时一控制滑动钻进和复合钻进的比例。刚开场定向时一可以减少滑动钻进的长度，防止“狗腿度超标。待造斜率确认后，在满足造斜率的前提下尽能够采用复合钻进。 (2)在复合钻进时一易采用低钻压、低转速，给压稳定，防止憋坏螺杆，根据进尺快慢随时一调整钻井参数。 (3)在遇到研磨性张的或硬的砂泥岩时一，降低转速以延伸钻头寿命。 (4)遇到地层变化或夹层时一调整转速和钻压以坚持最正确的钻头效能。 (5)运用优质钻井液，振动筛运用时一间100 0lc控制好固相含量

33、，运用钻杆滤网，延伸螺杆的运用寿命。第三节 冲洗液 钻井液是钻探过程中，孔内运用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液，又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和紧缩空气等。清水是运用最早的钻井液，无需处置，运用方便，适用于完好岩层和水源充足的地域。泥浆是广泛运用的钻井液，主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等HYPERLINK baike.baidu/view/1932384.htm孔壁不稳定岩层。 一.作用旋转钻井初期，钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。目前，钻井液被公以为至少有以下十种作用：1 清洁井底，携带岩屑。坚持井底清洁，防止

34、钻头反复切削，减少磨损，提高效率。2 冷却和光滑钻头及钻柱。降低钻头温度，减少钻具磨损，提高钻具的运用寿命。3 平衡井壁岩石侧压力，在井壁构成滤饼，封锁和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。4 平衡控制地层压力。防止井喷，HYPERLINK baike.baidu/view/2637778.htm井漏，防止地层流体对钻井液的污染。5 悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度，防止沉沙卡钻。6 在地面能沉除砂子和岩屑。7 有效传送水力功率。传送井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。8 接受HYPERLINK baike.baidu/view/1056674.htm钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和

35、套管的浮力，可减小起下钻时起升系统的载荷。9 提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进展电法测井，岩屑录井等获取井下资料。10水力破碎岩石。钻井液经过喷嘴所构成的高速射流可以直接破碎或辅助破碎岩石。 二 、钻井液类型 1 、水基钻井液 水基钻井液是一种以水为分散介质，以粘土膨润土、加重剂及各种化学处置剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处置剂HYPERLINK baike.baidu/albums/94622/94622/0/0.html#0$11794d43720077529213c613 等。水基钻井液还可分为：1淡水钻井液。氯化钠含量低于10mg/cm，钙

36、离子含量低于0.12mg/cm。2盐水钻井液包括海水及咸水钻井液。氯化钠含量高于10mg/cm。3钙处置钻井液。钙离子含量低于0.12mg/cm。4HYPERLINK baike.baidu/view/4470953.htm饱和盐水钻井液。含有一种或多种可溶性盐的饱和溶液。5混合乳化水包油钻井液。含有3%-40%乳化油类的水基钻井液6不分散低固相聚合物钻井液。固相含量低于4%，含有适量聚合物。7钾基钻井液。氯化钾含量高于3%。1978年以来开场在我国钻井现场运用。8聚合物钻井液。它是以聚合物为主体，配以降粘剂，降滤失剂、防塌剂和光滑剂等多种化学处置剂所组成的钻井液。它是20世纪80年代开展起来

37、的一种新型钻井液体系。包括阳离子聚合物钻井液、两性离子聚合物钻井液、全阳离子聚合物钻井液、深井聚合物钻井液和正电胶钻井液等。 2、 油延续相钻井液 油延续相钻井液习惯称为油基钻井液是一种以油主要是柴油或原油为分散介质，以加重剂、各种化学处置剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。其主要组成是原油、柴油、加重剂、化学处置剂和水等。它根本阅历了原油钻井液1930年初、油基钻井液、油包水反相乳化钻井液1960年至今等三个阶段。1原油钻井液。主要成分是原油。2油基钻井液。以柴油或原油为延续相，以氧化沥青为分散相，再配以加重剂和各种化学处置剂配制而成。3油包水反相乳化钻井液。一柴油或原油为延续相，以水为分散

38、相呈小水滴分散在油中水可占60%的体积，以有机膨润土亲油鹏润土和氧化沥青等稳定剂，再配以加重剂和各种化学处置剂等配制而成。1978年以来开场在我国钻井现场运用。3、气体型钻井流体气体钻井液是以空气或天然气作为钻井循环流体的钻井液。泡沫钻井液是以泡沫作为钻井循环流体的钻井液。主要组成是液体、气体及泡沫稳定剂等。20世纪80年代我国规范化委员会钻井液体系分委会把钻井液分为：不分散地固相聚合物钻井液、淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液、钙处置钻井液、钾基钻井液、油基钻井液、气体钻井液等八大体系。API(HYPERLINK baike.baidu/view/1248878.htm美国石油学会)及L

39、ADC(国际钻井承包商协会)认可的钻井液体系如下：不分散钻井液体系、分散性钻井液体系、钙处置钻井液体系、聚合物钻井液体系、低固相钻井液体系、饱和盐水钻井液体系、修井HYPERLINK baike.baidu/view/60096.htm完井钻井液体系、油基钻井液体系和空气、雾、泡沫和气体体系。三 .钻井液的选用原那么钻井液是钻井的“血液，在钻井作业中起着非常重要的作用。因此对钻井液要求很高，主要有四个方面：1、钻井循环的要求 钻井循环对钻井液的要求是泵压低粘度低，携砂才干强动切力高，启动泵压低静切力低，光滑性能好，摩擦力低，磨损小固体颗粒少。2、要坚持井眼的稳定钻穿的地层要用钻井液的压力柱与地

40、层压力获得平衡，钻井液密度稳定；钻井油气层时要靠钻井液的压力柱来平衡油气的压力要求钻井液密度适当。要求钻井液有抑制不稳定地层的性能，例如泥岩吸水膨胀呵斥井眼收缩；HYPERLINK baike.baidu/view/48390.htm砾岩、HYPERLINK baike.baidu/view/873710.htm火山岩遇水呵斥跨塌，盐岩遇水而构成HYPERLINK baike.baidu/view/111456.htm溶洞等，即要求有不同性质的钻井液。3、 要求钻井液维护油气层 钻开油气层后，钻井液与油气层接触，为防止钻井液损害油气层，要求钻井液的失水小、HYPERLINK baike.bai

41、du/view/1940311.htm泥饼薄钻井液失水后，固压差固体颗粒在井壁上构成泥饼环、固相含量低、滤液的水化作用低滤液进入地层后与地层中的液体发生的化学作用等。4、维护环境和生态 钻井液中常含有原油、柴油和各种油类以及含有大量的化学处置剂，为防止钻井液对环境和生态能够呵斥的影响，要求运用无害、无毒的钻井液。第四节 钻头种类及用途一 钻头种类 1 .依构造分类(1).整体式钻头：钻顶、钻身、钻柄由同一资料整体制造而成.(2).端焊式钻头，钻顶部位由碳化物焊接而成. 2.依钻枘分类(1).直柄钻头：钻头直径于13.0mm以下，皆采用直柄.(2).锥柄钻头：钻头柄为锥度状，普通其锥度均采用莫氏

42、锥度. 3.依用途分类 (1).中心钻头：普通用于钻孔前打中心点用，前端锥面有60, 75, 90等,车床作业时为了用尾座支,持应该用60中心钻与车床尾座顶心60相配合. (2).麻花钻头: 为工业制造上运用最广泛的一种钻头,我们普通运用的就是麻花钻头. (3).超硬钻头: 钻身之前端或全部以超硬合金刀具资料制成,运用于加工资料之钻孔加工. (4).油孔钻头: 钻身有两道小孔,切削剂经此小孔到达切刃部份,以带走热量及切屑,运用此钻头普通任务物旋转,而钻头静止 (5).深孔钻头:最早用于枪管及石包管之钻孔加工,又称为枪管钻头。深孔钻头为不断槽型,在一圆管中切除四分之一强的部份以产生刃口排屑 (6

43、). 钻头铰刀: 为了大量消费之需求,其前端为钻头,后端为铰刀,钻头直径与铰刀直径只差铰孔之裕留量,也有钻头于螺攻丝混合运用,故又称为混合钻头. (7). 锥度钻头: 当加工模具进料口时,可运用锥度钻头. (8). 圆柱孔钻头: 我们称其为沉头铣刀,此种钻头前端有不断径较小之部分称为道杆. (9).圆锥孔钻头: 为钻削圆锥孔之用,其前端角度有90,60等各种,我们运用的倒角刀就是圆锥孔钻头的一种. (10).三角钻头: 一种电钻所运用之钻头,其钻柄制成三角形之面,使夹头可确实固定钻头.二 主要的钻头各论金刚石复合片PDC钻头 用 途：常用于工程施工及煤矿井下瓦斯抽放孔，放水孔，注浆孔的钻进。

44、特 点：具有很高的钻速及超长的寿命。 规 格：48、56、60、65、75、94、110、113、133、 153、190、215、240、270种 类： 取芯钻头 不取芯钻头 两翼型钻头 三翼型钻头 四翼型钻头 支柱型钻头 扩孔型钻头 刮刀型钻头金刚石复合片 PDC锚杆钻头 用途：适用于矿山，交通，水电等部门锚网支护孔钻进。 特点：切削具有采用新型超硬资料，耐磨性强，强度高分子我齿纤钻头寿命长，通常是硬质合金的1030倍；可大幅度提高中硬及巩固岩层的钻进效率；刀刃耐磨，不需经常修磨，运用方便。 类型 顺应岩层 半片普通PDC钻头 f12的巩固岩层 金刚石锚杆钻头 天然金刚石孕镶钻头 f12的

45、巩固岩层 天然金刚石给表镶钻头 f=12-18的较完好的巩固岩层空心螺旋钻杆：1、分量轻比老式钻杆轻45%2、进尺快、粉尘小、铅垂孔钻进后不留岩屑、成孔明晰。3、卡豆衔接、方便快速、节省捆扎资料；4、杆体与钻尾分别可倒头运用，延伸了运用寿命；5、湿式作业时通水性能好。 第五节 取岩心器材 在钻探任务中不仅要提高钻进效率，还特别要仔细做好取心任务。影响岩(煤)心采取的要素很多，最重要的是要有技术性能可靠，构造合理的取心工具。煤田地质钻探运用的煤心采取器，阅历了由双动双管开展为双管单动的过程。双管单动取心器从20世纪50年代开场运用，其型号有两种;即K-3型和阿式(即阿列克辛阔式)。这两种煤心采取

46、器在较长时期内起到了积极的作用，但在运用中也存在不少问题，如回次进尺少，取心长度短，单动稳定性差，通水不畅，煤心易零落、堵塞、嫩烧等。为了改动这种情况，80年代吸收国内外各种取心器构造的优点，先后研制了DQX型、MQR型、DMD84-i型、SMQ-2型、SMK-2型等10多种设计合理、性能可靠、构造各异、不同类型和特点的双管单动取煤器，从而有效地提高了煤心采取的数量和质量。第六节 981钻井平台 一 、 981钻进平台简介 海洋石油981深水半潜式钻井平台2，简称“海洋石油981，中国海油深海油气开发五型六船之一，是根据中国海洋石油总公司简称“中海油的需求和设计理念，由HYPERLINK ba

47、ike.baidu/view/6654247.htm中国船舶工业集团公司第七八研讨所设计、HYPERLINK baike.baidu/view/3229463.htm上海外高桥造船承建的，耗资60亿元，中海油拥有自主知识产权，由中海油服租赁并运营管理。该平台采用HYPERLINK baike.baidu/view/2398.htm美国F&G公司ExD系统平台设计，在此根底上优化及加强了动态定位才干，以及锚泊定位，是在思索到南海恶劣的海况条件下设计的，整合了全球一流的设计理念、一流的技术和配备，所以它还有着“高精尖内涵。除了经过紧急关断阀、遥控HYPERLINK baike.baidu/view

48、/380447.htm声呐、HYPERLINK baike.baidu/view/15657.htm水下机器人等常规方式关断HYPERLINK baike.baidu/view/807360.htm井口，该平台还增添了智能关断方式，即在HYPERLINK baike.baidu/view/16431.htm传感器感知到全面失电、HYPERLINK baike.baidu/view/1956884.htm失压等紧急情况下，自动关断井口以防HYPERLINK baike.baidu/view/341213.htm井喷。设计才干可抵御两百年一遇的超强台风，初次采用最先进的本质平安型水下防喷器系统，具

49、有自航才干，还有世界一流的动力定位系统。2021年5月9日，“海洋石油981在南海海域正式开钻，是中国石油公司初次独立进展深水油气的勘探，标志着中国海洋石油工业的深水战略迈出了本质性的步伐。 1 、主要参数HYPERLINK baike.baidu/albums/8616117/8572833/0/0.html#0$42a98226cffc1e175c8a928c4a90f603738de952 海洋石油981深水半潜式钻井平台长114米，宽89米，面积比一个规范HYPERLINK baike.baidu/view/41349.htm足球场还要大，平台正中是约56层楼高的HYPERLINK b

50、aike.baidu/view/1091010.htm井架。该平台自重30670吨，承分量12.5万吨，可起降中国最大的“Sikorsky S-92型HYPERLINK baike.baidu/view/22518.htm直升机。作为一架兼具勘探、钻井、完井和修井等作业功能的钻井平台，“海洋石油981代表了海洋石油钻井平台的一流程度，最大作业水深3000米，最大钻井深度可达10000米。该平台总造价近60亿元 2 、技术特点“海洋石油981拥有多项自主创新设计，平台稳性和强度按照南海恶劣海况设计，能抵御南海200年一遇的波浪载荷；选用大马力HYPERLINK baike.baidu/view/

51、404295.htm推进器及DP3动力定位系统，在1500米水深内可运用锚泊定位，HYPERLINK baike.baidu/view/290311.htm甲板最大可变载荷达9000吨。该平台可在中国南海、HYPERLINK baike.baidu/view/20216.htm东南亚、HYPERLINK baike.baidu/view/307601.htm西非等深水海域作业，设计运用寿命30年。“海洋石油981的6个世界初次：1、初次采用南海200年一遇的HYPERLINK baike.baidu/view/3848.htm环境参数作为设计条件，大大提高了平台抵御环境HYPERLINK ba

52、ike.baidu/view/94555.htm灾祸的才干；2、初次采用3000米水深范围DP3动力定位、1500米水深范围锚泊定位的组合定位系统，这是优化的节能方式；3、初次突破半潜式平台HYPERLINK baike.baidu/view/3863.htm可变载荷9000吨，为世界半潜式平台之最，大大提高了HYPERLINK baike.baidu/view/1468160.htm远海作业才干；4、中国国内初次胜利研发世界顶级超高强度R5级HYPERLINK baike.baidu/view/2733964.htm锚链，引领国际规范的制定。同时为工程节约大量的费用，也为中国国内供货商走向世

53、界提供了条件；5、初次在船体的关键部位系统地安装了传感器监测系统，为研讨半潜式平台的运动性能、关键构造应力分布、锚泊张力范围等建立了系统的海上科研平台，为中国在半潜式平台运用于深海的开发提供了更珍贵和更科学的设计根据；6、初次采用了最先进的HYPERLINK baike.baidu/view/1555422.htm本质平安型水下防喷器系统，在紧急情况下可自动封锁井口，能有效防止类似HYPERLINK baike.baidu/view/16015.htm墨西哥湾事故的发生。“海洋石油981的10项中国国内初次：1、国内由中海油初次拥有第六代深水半潜式钻井平台船型根本设计的知识产权，经过根底数据研

54、讨、系统集成研讨、概念研讨、结合设计及详细设计，使国内构成了深水半潜式平台自主设计的才干；2、国内初次运用6套闸板及双面耐压闸板的防喷器BOP、防喷器声纳遥控和失效自动封锁控制系统，以及3000米水深隔水管及轻型浮力块系统，大大提高了深水水下作业平安性；3、国内初次建造了国际一流的深水配备模型实验基地，为在国内进展深程度台自主设计、自主研发提供了实验条件；4、国内初次完成世界顶级的深水半潜式钻井平台的建造。三维建模、超高强度钢焊接工艺、建造精度控制和轻型资料等高端技术的运用，使国内HYPERLINK baike.baidu/view/479.htm海洋工程的建造才干一步跨进世界最先进展列；5、

55、国内初次胜利研发液压铰链式高压水密门安装并运用在实船上，处理了传统水密门不能用于空间受限、抗压和耐火等级高、布置分散和集中遥控的难题，使国内水密门的构造设计和控制技术处于世界先进程度；6、国内初次运用一个半井架、BOP和采油树存放甲板两侧、隔水立管垂直存放及钻井自动化等先进技术，大大提高了深水钻井效率；7、国内初次运用了远海间隔 数字视频监控应急指挥系统，为应急呼应和决策提供更直观的视觉根据，提高了平台的平安管理程度；8、国内初次完成了深水半潜式钻井平台双船级入级检验，并经过该工程使中国船级社完善了深水半潜式平台入级检验技术规范体系；9、国内初次建立了全景仿真模拟系统，为今后平台的维护，应急预

56、案制定、人员培训等提供了最好的直观情景与手段；10、国内初次建立了一套完好的深水半潜式钻井平台作业管理、平安管理、设备维护体系，为在南海进展高效平安钻井作业提供了保证。第二章 钻探设计阐明书 钻探的地质概略 保德处于吕梁山余脉西背斜，构造线呈西北东南方向。岩层倾斜平缓630，地质构造简单，无火成岩活动，仅部分地域有些小褶曲和断层。出露地层有：古生代的奥陶系、石炭系、二迭系；中生代的三迭系和新生代的第三系和第四系 。第二节 钻孔位置 钻龙位置位于保德县冀家沟村的500m处。 一 钻进方法和钻具组合 为了到达实际的钻探效果，不思索其经济要素，只思索地质上及钻进技术等方面要素，到达最优的钻进规程我们

57、采用了金光石钻进，并用绳索取心的方法。 二 钻孔构造设计 本区为煤炭地质勘探，勘探煤层厚度及其他特征，根据保德县合柱状图：设计孔深1000米， 采用金刚石钻进，地质剖面包括以下层位：10至60米为可钻性为1 级的第四纪的冲击层及卵石层，该段全漏水不循环，需下套管；360至1000米为可钻性1至6级的稳定砂岩为主4800至1000要求地质取样，主要煤层和灰岩，5地质取样要求以59mm终孔。试确定该钻孔构造。分析从知条件，自160米至终孔适于一径究竟，不下套管；分析地质剖面，该钻孔下孔口管和一层套管即可；为封锁漏失层，套管下放深度为50-70米，管鞋伸进稳定层5至10米，套管直径为73mm，因此该

58、孔段须用76mm钻进；孔口管长18至20米。直径89mm，因此开孔取91或110mm。 根据钻孔的岩心可取用当地的粘土作为钻孔冲洗液的原料，这样护壁及携带碎岩心效果好。 三 钻探设备选择 设 计钻孔深度米钻进方法钻进型号泥浆泵型号动力机功率拧管机型号照明发电机功率千瓦钻塔类型钻机泥浆泵联动千瓦马力千瓦马力马力0-100硬质合金钢 粒XJ-100-160/15卧式单杠-10或7.5千瓦-0.857-8米三角架金 刚 石XY-1XU-10060/15卧式单杠100-300硬质合金钢 粒XU-300-2BWB901720-245.51040-48NY-1000.85-1.39-14.5米木塔12米铁

59、塔金刚石XY-2300-600硬质合金钢 粒XU-600-3BWB903040-485.51060-80NY-1000.85-1.3SG-18钻塔SGX-17钻塔16米斜塔金 刚 石XY-3600-1000硬质合金钢 粒XB-1000ABWB2504060-803040-NY-1001.3以上SG-23钻塔或SG-18钻塔SGX-17钻塔金 刚 石XY-4JU-10001000-1500金 刚 石硬质合金钢 粒XY-5JU-1500BWB250BWB3003565-803040-NY1.3以上SGZ-23钻塔根据表中可选取Y-5JU-1500钻机。 四 供水设计 在当地，我们农业用水及吃的书都

60、是第四系的冲积物中的水，水源充足，水量加大，在钻孔附近开挖一个531的蓄水池，可以保证钻探用水量，用潜水泵把地下书抽子水池就可以了。 五 供电设计 本地域间隔 高压变压器缺乏百米，可以用电机作为钻机的驱动的动力源。 六 钻孔质量要求及保证措施 1工程质量目的 根据地质设计确定钻孔六项质量目的的详细要求。 2质量保证措施 a)取心方法，取心工具的配备、运用及操作; b)测斜仪器选择，易斜地层的防斜、纠斜措施; c)封孔设计，包括封填孔段、架桥或封孔资料及灌注方法、检验方法等; d)保证质量的详细技术措施，薄弱环节技术攻关方案。 七 平安技术措施防寒、防火、防洪、防滑坡等灾祸及钻 八、 钻探设备安