岩土钻进工艺学

岩土钻进工艺学

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绪论岩土钻进工艺学和其他学科一样，是人类长期以来与自然界斗争和协调发展的经验总结。它的研究对象及内容是如何借助机械方式或化学方式(爆破能)破碎岩土层，在地下形成其规格和质量符合设计要求的钻孔或坑道，以达到寻找和开采矿产(固、液、气态)及其他工程建设的目的。岩土钻进工艺学是勘查技术与工程专业（岩土钻掘方向）本科学生必修专业课，该专业内容主要包括工艺和设备两大部分。这两部分是相辅相成的，即首先是施工工艺的需求刺激了设备的发展，而设备的进步又促使工艺水平得以不断提高。一、本课程的任务和目的，本课程的任务是讲授有关岩土钻进工艺学基本原理，综合分析国内外先进的钻进技术及其成功的经验；介绍钻进生产过程的基本规律、基本程序、施工组织与管理方面的知识与技能；了解和掌握本专业的新技术、新方法及其发展方向。目的能够进行施工设计和组织施工。能够运用所学知识和技能解决实际技术问题。

能够积极研究、应用和发展先进施工技术。二、钻探工艺学的特点：它是一门实践性很强应用技术课程，叙述性和定性分析的内容较多，学习中注意理论联系实际。钻探工艺学的理论体系不够完善，其自身的理论正处于不断发展和完善的过程中。明确这一点，有助于我们学好这门课并不断努力完善这门课程体系。钻探工艺学内容涉及的知识领域十分广泛的。学习前应有必要的先修课程和知识：基础课程（数、理、化基础），专业基础课程。三、钻探工程的应用范围钻探工程已广泛应用于：(1)矿产资源勘探和部分矿产的开采；(2)水文地质勘探和水井钻；(3)工程地质勘查和生态，环境研究；(4)地质灾害的防治与环境治理；(5)工民建和道路桥梁的基础工程；(6)海洋研究及海运码头工程；(7)国防工程；(8)地球岩石圈、水圈的科学研究。

据统计，为探明1亿吨铁矿，需要完成10万米的钻探工作量；为生产1000万吨石油，需投入几百万米的钻井工程；为建设1km高架道路立交桥，要打上百根大口径钻孔灌注桩。

钻探取样技术矿产资源勘探——取岩样，圈定储量基础工程勘查——取土样，确定地基参数科学钻探——取岩、土样，纯科学目的大陆科学钻探计划大洋科学钻探计划极地科学钻探计划…月球表面科学钻探地质钻探地质钻探岩芯钻探全貌

四、钻探工程概述

1、划分钻探工程→钻探工艺、钻探设备。钻探设备→钻机、水泵、动力机、钻塔。（地表以上部分）钻探工艺→破碎岩石、冲洗钻孔、钻杆柱、及钻孔结构等。（地表以下部分）2、钻探设备作用动力机是驱动工作机械（钻机、水泵等）的动力源。钻机→钻杆柱→钻具→破碎岩石。水泵→冲洗液→钻杆柱→钻具→排粉、冷却钻头、护壁。钻塔和绞车→升降钻具。3、钻探工作内容钻进、排粉、护壁、采取岩芯、测斜和防斜等。4、钻探施工工序基本作业工序→钻进、升降钻具。辅助性作业工序→设备的搬运、安装及维修、冲洗液的制备、测斜、水文观测、下入和起拔套管、事故处理等。5、钻探工作进展速度指标钻探工作进展速度指标是一个系统性的技术指标，它取决于一系列的因素。它与钻进方法、钻进工具、钻进工艺参数、组织与管理、及钻探人员的技能和素质有关。不同的指标有不同的含义，考察内容不同则采用的指标不同。机械钻速

机械钻速是反映所用的碎岩方法，所钻的岩石性质、所用的钻进工艺和技术状况的一个指标。它以单位纯钻进时间内所钻钻孔的进尺来表示。其计算式为V=H/tm/hV—机械钻速；H—钻孔的进尺；t—纯钻进时间。回次钻速

回次钻速表示从钻具开始下入钻孔，进行钻进，直到把钻具从钻孔提出的工序中(即所谓一回次工作)单位时间的进尺。即

VR=HR/(t+t1)t1—起下钻时间及完成一回次的其他非钻进时间。该指标放映了机械钻速所放映的状况外，还放映了设备的能力、钻探人员的技能和素质。技术钻速

技术钻速表示一台工作钻机在一个月期间内完成基本工序和操作以及其他辅助工序和操作所花费的时间，与钻孔的进尺量相比，即

VT=HT/(t+T+T1)mT1—一个班用于辅助工序和操作（如固孔、堵漏、孔内各种测量、人工造斜、纠斜小修机器、更换钻具等。注意：不包含搬运、停待、处理事故）所花费的时间。技术钻速放映了一个机台工作的技术水平，设备工具的维修及运转状态，各项工作的组织配合及技术措施等。经济钻速（商业钻速）经济钻速表示一台工作钻机在一个月期间(用于基本工序，辅助工序和非生产工序所用的时间)内的钻孔进尺量。即VE=Hm/（t+T+T1+T2)mT2—一个台班期间用于非生产工作所消费的时间(停待，事故)；M—一个月期间台班数。劳动组织、动力供给、物资供应、技术状况越好，经济钻速就会越高。循环钻速

循环钻速表示一个工作机台从设备搬迁到钻完一孔后转移他孔的整个循环时间内所钻进的钻孔深度。即Vc=Hh/TsHh—完成钻孔总深；Ts—完成从钻探设备搬迁、安装到拆卸和封孔所有工作的总时间消耗。循环钻速表示了钻探钻速，安装及运输技术状态，基地的条件等。五、我国钻探工程发展简史我国是世界上最早开始钻探工程的国家（称之为我国五大发明之一）。最早的文字记载是二千二百多年前为了在内陆吸取卤水，而在四川地区“凿井求盐”，采用冲击法钻进。解放前，我国的钻井技术在近一千年中，并未得到应有的发展