钻探工程基本概念

钻探工程基本概念钻探工程1.钻头；2.岩心；3.岩心管；4.异径钻头；5.钻杆柱；6.孔口管；7.钻机；8.回转器；9.卡盘；10.提引水龙头；11.游动滑车；12.钢丝绳；13.天车；14.塔腿；16.升降机；17.高压胶管；18.水泵；19.电动机；20.循环槽；21.沉淀池；22.接收箱；23.吸水管；24.指重表；25.立根台2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西3钻探技术方法分类1按钻进方式分冲击钻进回转钻进古时：竹篾、绳索现代：钢绳、气动液动冲击器钢粒钻进合金钻进牙轮钻进金刚石钻进2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西4古代卓筒井钻探设备示意图现代冲击钻机2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西5钻探技术方法分类2按循环介质分空气钻进泡沫钻进充气泥浆钻进泥浆钻进无固相泥浆低固相泥浆油基泥浆水基泥浆加重泥浆淡水泥浆盐水泥浆2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西6钻探技术方法分类3按循环方式分正循环反循环泵吸反循环射流反循环气举反循环CSR反循环设备：专业化？多样性？多功能？2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西7一.钻机的分类1、按用途分类（1）岩心钻机（2）工程钻机（4）水文水井钻机（3）石油钻机（5）特种钻机2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西8（1）冲击式钻机（4）复合式钻机（2）回转式钻机（3）振动式钻机一.钻机的分类2、按钻进方法分类2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西93、按结构特征分类

回转式钻机按照回转器的类型划分为：（1）立轴式钻机（2）转盘式钻机（3）移动回转式钻机（动力头式）2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西10早期钻探设备集锦2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西112023/2/1中国地质大学工程学院张晓西122023/2/1中国地质大学工程学院张晓西132023/2/1中国地质大学工程学院张晓西14CS1000CS15002023/2/1中国地质大学工程学院张晓西152023/2/1中国地质大学工程学院张晓西16KP3500型全液压钻孔机KTY-2500钻机2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西17勘探者一号YDX-3型全液压地质岩心钻机

2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西18HCD-5U工作状态2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西19DrillcorpWesternDeepHole-UDR1000withSafe-T-Load2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西20BoartLongyear-UDR1000withWesternAircompressorpack2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西21RoweEnterprises-UDR1000withoptionalwalkwayandplatformdiamonddrilling-NorthQueensland2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西22一、HYDRACORE4000钻机动力200马力钻进深度m：

BQ 1524 NQ 1067 HQ 457 PQ 4572023/2/1中国地质大学工程学院张晓西23主机运输状态2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西24动力站运输状态2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西25动力站和操作台2023/2/1中国地质大学工程学院张晓西26动力头水龙头方钻杆上球阀方钻杆下球阀方钻杆旋塞工作原理通过专用扳手旋转球心轴，实现开关旋塞的目的。钻杆回压凡尔投入式单向阀投入式单向阀钻探工程质量指标岩心采取率钻孔弯曲度与测量间距简易水文观测孔深误差的测量与校正原始报表填写封孔与封孔质量岩心采取率1、地质要求取心的岩层、钻孔平均岩心采取率不得低于65％；2、矿化带重要标志层以及矿层与矿层顶板各3-5M范围内不得低于75％（岩金矿80％）；3、可采的薄矿层每层平均采取率不低于75％，厚度较大的矿层从矿层顶板开始每5M或10M的平均采取率不低于75％（岩金矿80％）；4、取出的岩矿心，应洗净后自上而下按次序装箱，不得颠倒或任意拉长，岩心应按规定编号，每回次应填放岩心票（包括没有岩心的回次），岩心箱应进行编号，箱子规格要符合要求且结实。钻孔弯曲与测量间距1、垂直孔允许顶角每100M弯曲2度，斜孔每100M弯曲3度，按孔深累计计算；2、方位角偏差，在设计时与地质商定，一般不超过勘探网1/3-1/4;3、测量间距，实测顶角小于5度时，每钻进50M测一次顶角和方位；4、磁性矿区要用防磁测斜方法；5、终孔测斜地质编录员应在现场监测。简易水文观测

1.在以清水为冲洗液的钻孔中，每班至少观测水位1～2回次。每观测回次中，提钻后、下钻前各测量一次水位，间隔时间应大于5分钟。以泥浆为冲洗液的钻孔中，一般可不进行水位测量。

2.钻进过程中遇到涌水、漏水、涌砂、掉块、坍塌、缩径、逸气、裂隙、溶洞及钻具掉落等异常现象时，应及时记录其深度。

3.在地下水自流钻孔中，可根据水文地质的要求接高孔口管或安装水压表测量水头高度和涌水量。

4.孔内发现热水，应测量孔口水温及井温。孔深误差的测量与校正1.在下列部位必须校正孔深

(1)每钻进100米、进出矿层时(矿层厚度小于5米时，只测量一次)。绳索取心钻进时因提钻长度不等，可参照上述要求及时进行测量；

(2)经地质编录人员确认的重要构造位置及划分地质时代的层位；

(3)下套管前和终孔后。2.孔深误差率小于千分之一时不修正报表；孔深误差率大于千分之一时要修正报表，孔深经修正后即为达到指标要求。原始班报表1、要在现场用钢笔及时填写，要真实准确；2、交接班班长和机长要亲笔签字,不得代签；4、要整洁，终孔后装订成册。封孔及封孔质量1、要有封孔通知书和封孔设计书；2、水泥封孔要用325号以上未过期的水泥，水灰比要符合设计要求；3、每封完一层要在封孔段顶部位置取水泥浆样证实；4、搬迁后要埋水泥标桩，并保证其质量。封孔及封孔质量

2.不同地质条件下的封孔要求

(1)见易溶、易蚀、易流散、易被破坏的工业矿层(如油、气、卤水、矿化水、可溶盐、硫铁矿、自然硫等)、含水层、含水构造的钻孔均须在顶、底板上下各五米范围的隔水层处，用325号以上的普通硅酸盐水泥或抗硫酸盐水泥封闭；

(2)见除了上述之外的其他固体矿层，但未见含水层和含水构造并且孔位低于侵蚀基准面的钻孔，可用325号以上的水泥或其他隔水材料封闭钻孔最上部隔水层与透水层交界处；封孔及封孔质量(3)矿层不厚或矿层与矿层、矿层与含水层较近时，可一并封闭；

(4)需要进行地下水动态观测或对农田灌溉有利的钻孔，可暂不封闭。但对矿床充水有严重影响的钻孔，必须封闭；

(5)孔壁严重坍塌或孔内有遗留物堵塞，无法处理时，可以只封上述部位以上的孔段。3.封孔后必须在孔口中心处设立水泥标志桩(用水泥固定)。机长将《钻孔封孔设计和封孔记录表》送交地质、探矿部门存档。

4.根据需要，经地质与探矿部门共同研究，可选择少量钻孔进行封孔质量检查。钻孔结构设计

及钻前工程钻孔结构设计

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。一般来说，换径次数越多、钻孔结构越复杂；换径次数越少，钻孔结构越简单。在可能情况下，应使钻孔结构尽量简单。一、钻孔结构设计的依据1．钻孔的用途和目的；2．该地层的地质结构、岩石物理力学性质；3．钻孔的设计深度和钻孔的方位方向、顶角方向；4．必需的终孔直径；5．钻进方法、钻探设备参数。二、钻孔结构设计的内容1．确定各岩层的钻进方法；2．确定钻孔终孔直径；3．确定套管层次、下放深度和套管直径；4.拟定孔身直径和开孔直径。钻孔结构设计依据锦屏磷矿千米钻孔斜情况CCSDPP-1孔斜情况CCSDPP-2孔斜情况当地历史上钻孔孔斜的情况钻前工程钻前工程工作包括：钻场布置、修筑地盘和地基、安装基台本、安装钻探设备、布置冲洗液循环系统、验收、开孔等。一、钻场的确定和布置钻探场地用以安装钻塔、钻探设备、泥浆循环系统、管子架等等。场地大小取决于钻孔的设计孔深。设计深度愈深，所需钻塔高度就愈高，各种设备的外部尺寸愈大，循环系统及管子架等占的面积也愈大。同时，需要配有泥浆及水的储备池。场地的长轴方向决定于钻孔的倾角及方位角。钻垂直孔时，无须定向，应考虑力求挖方及填方的工作量最少；而且工作方便、安全。钻场布置基本原则(1)设备相互间的距离，在利于工作，利于安全的情况下力求紧凑；(2)所用工具布置恰当，使用时既感到方便又可节省工作时间；(3)应该适当考虑到改善工作条件和环境卫生。设备布置原则主要设备的布置和传动方式有两种：联合传动和分别传动。这两种传动方式的采用主要考虑两条：(1)动力机的类型。柴油机多采用联合传动，电动机采用分别传动。(2)钻孔的深度。钻浅孔所需功率小，可采用联合传动，而钻深孔时为了提高动力利用系数，则采用分别传动。二、修筑地盘、地基钻机类型地盘面积钻机类型地盘面积总面积(m2)长宽(m)总面积(m2)长宽(m)XB-1000A1541411SPJ-3001401410XU-6001431311JU-10001541411XY-41541411XY-21541411XY-51541411浅槽地基卧枕地基钻前工程的重要性

实地踏勘、测量、确定井位是钻井行业的基础工作，是否合理，采集的数据、资料是否齐全准确，如部队战前侦察敌情同等重要，关系到洽谈合同、前期准备、领导决策，是关系到整个工程项目的成败、盈亏的先决条件。因此，特做以下十个方面的要求，望承担该项工作的部门、人员严格执行，认真对待。扩大采集项目数据资料范围，满足下步工作需要。基本要求1．人员组织。测量队、工农科(公司工农科联系甲方、地方人员)、技术科、调度室，落实交通工具(选择里程表完好的车辆)约定集合时间、地点。2．携带用品：记录表格、草图纸、笔、比例较小的地形图、罗盘、50m圈尺、短把铁锨、3m长绝缘拉杆式吊鱼杆(测量沿途线路、桥涵高度用)，钻机平面图、营房布置平面图。基本要求3．需要采集的资料。测出原点后，首先根据井深等技术要求确定钻机类型，根据钻机类型，确定占地面积，根据地面条件，确定大门方向。在原点附近，挖一个深1米的坑做地层类型确定，做好原点标记。测定原点周围参照物的方位和距离(以备上钻前工程时寻找)，如有障碍需移动原点时，记录好移动方位距离。基本要求4．道路确定。井位确定后，对沿途路线、高压电线、通讯等沿线线路和桥涵做现场调研，做出是否能保证拉运设备的车辆安全通过的结论，如有电线低、桥涵负荷不了的情况，现场确定升线改路等可行性方案。用车辆里程表测定各段的里程，绘制路线图做出里程标识和拐弯标识。基本要求5．对周围的环境调研。对周围的水源、住宿、停车、购物、医疗条件、路线距离做调查记载描述。6．对当地通讯条件调研。按有线电话的距离、费用和用无线电台频率等有关事项，到当地无委会交涉，比较效果费用，确定选择通讯方式，甲方做特殊要求的除外。7．对井位所在地的自然环境条件，各季节最高、最低气温、降雨情况、最大风力等相关环境资料做调研采集。基本要求8．对当地的交通条件、空运、水运、铁路、公路的运输能力，离井位的距离远近，运输价格做调研采集。9．对当地基础用料。水泥、毛石、中砂、钢筋、货源、价格及基础施工队伍用工劳动力价格进行收集调研。10．对井位所在地的柴油、机油、汽油、重石粉、土粉等常用消耗材料的市场品种、质量、价格和机加工能力，做调查分析，纳入踏勘井位记录。西藏东波

科学钻探预导孔施工山东省第三地质矿产勘查院汇报人翟育峰工程名称大陆科学钻探选址与科学钻探实验项目—西藏阿里地区东波钻孔钻探工程设计钻孔深度

1000米（可能加深）。目的层

穿过F1断裂。完钻原则

孔深达到设计孔深或达到目的层，经专家确认质量指标符合要求。完钻方式

按地质要求进行。一、工程概况（一）、施工准备1、钻孔设计（1）钻孔设计依据① “大陆科学钻探选址与科学钻探实验”项目设计任务书.② 阿里矿区的地理和地质概况；③ “大陆科学钻探选址与科学钻探实验”项目工程设计招标文件及其补充材料；④ 阿里矿区钻孔地质设计。即与工程设计有关部分，如：主要岩性，破碎带、断裂带、易坍塌层位置预测，地层倾角及变化范围预测，复杂情况提示等资料；⑤ 该区先前施工的钻孔、测井、完钻等资料；⑥依据罗布莎科钻孔施工中遇到的主要困难二、钻孔施工过程（2）、钻孔结构根据以上设计依据，钻孔结构设计如下：序号孔径（mm）孔深（m）备注115020213050311010049550057510002、主要钻探设备（1）、钻机钻机采用的是XY-5钻机

钻杆直径（mm）：

普通型回转器：

￠50￠60

大通径回转器：

￠89

钻进深度（m）：

10001500

扭矩（kN.m）：

0.395.64

钻孔倾角：

9080

立轴转速（r/min）：

正：85；166；261；294；355；577；906；1232

反：65；225

立轴行程（mm）：

500

立轴最大起重量（kN）：

135

卷扬单绳最大起重量（kN）：

40

后退油缸移动行程（mm）：

450

外型尺寸（L*W*Hmm）：

3190*1495*2140

主机质量（kg）：

3500

配备动力：

电动机：

55kW1470r/min

XY-5钻机的技术性能参数采用“人字型”钻塔钻塔“人字型”钻塔技术参数钻塔型号额定载荷(KN)有效高度(M)跨度(M)二层台高度(M)天车轮数钻塔重量(KN)“人字”1009.04.56.0325泥浆泵采用的是BW250型泥浆泵泥浆泵泥浆泵型号BW-250型式卧式三缸往复式单作用活(柱)塞泵行程（mm）100缸径（mm）￠80￠65（另购配件）流量（L/min）2501669060145965235取心绞车采用S3000型取心绞车型号

外形尺寸（mm）重量（kg）

钢丝绳最大直径（mm）钢丝绳长度（m）配套动力S30001460*880*11504008300011kw电机取心绞车技术性能参数发电机组采用WD-615发电机组发电机组技术参数发动机型号额定功率（kW）最大功率（kW）常用功率输出(kW)转速r/min吸气方式燃油箱容量（L）标配重量（kg）标配尺寸（mm）WD615.61CD1002001171500增压8019652376*990*1349（6）、主要钻探工具名称规格数量名称规格数量钻具Φ1463套套管Φ14650Φ1303套Φ127100

Φ1103套Φ108200

S955套Φ89500S7510套钻杆S951000米纠斜钻具LZ型连续造斜器1S751500米内管总成S955Φ50200米S755机上钻杆Φ735根

钻前工程主要包括设备人员运输、道路修整、钻孔场地平整及开挖、钻探设备基础修筑或铺垫及井场排水系统等几个方面。