钻探设备钻具及开孔培训课件

钻探设备钻具及开孔培训课件岩心钻探设备钻塔是用来下钻和提钻时，用于吊装钻杆的支架，通过提升轮的正、反转，用钢丝绳提钻和下钻。泥浆泵是在钻井时，给钻头冷却时供水的高压泵，因为钻孔时钻头需要冷却，同时又要将钻出的沙石泥土排出，所以通过钻杆中心的孔将高压水输送的钻头，同时高压水连同泥沙从钻杆四周被挤出孔内。钻井时泥浆泵的作用是非常重要的。钻探工程包括钻探工艺和钻探设备两方面内容，以钻探工艺为主，钻探设备是服从于钻进工艺要求的专业机械设备，其优劣以实现和满足钻进工艺的程度来辨别。钻探工艺要求钻机应能完成以下基本作业：驱动钻杆柱及钻头等回转(冲击或震动)碎岩；提供碎岩必须的轴向压力，并能进行压力调节；升降钻具，具有使钻杆柱及钻头等提出孔口及再下入孔内继续下一回次钻进的能力一钻机1.钻机的主要功能*：①带动钻具向岩层深部钻进；②通过升降机起·下钻具2.选用、评价钻机的主要参数钻机的技术特征参数是钻机生产与经济技术性能及质量指标的总和，也是选用、比较和评价钻机的依据，主要包括：基本参数、主要参数和一般参数。3.选用、评价钻机的原则钻进能力参数（钻进深度；钻孔直径；钻杆直径）;回转系统参数(回转器的转速;立轴(或转盘)通孔直径与让开孔口形式);钻机给进系统参数(立轴最大上顶力;立轴最大给进力;给进速度、给进行程与倒立轴速度)；钻机升降系统参数（最大起重量；提升速度）；钻机的重量和动力机的功率4.回转器的转速:带动钻头、钻具回转钻进时的速度(1)确定回转器最高转速的主要依据：钻头适用的最高转速；钻杆与钻机的质量；钻头、钻杆、钻机与钻进工艺的发展趋势等(2)目前各类钻头适用的最高转速：孕镶金刚石钻头：V为3.5m/s；表镶金刚石钻头：一般V为﹥2.5m/s；硬质合金钻头：一般n为400~500r/min；；钻粒钻头：n为400r/min(3)回转器最低速度：最低转速以适应开孔钻进、复杂岩层钻进、扫孔与处理孔内事故等的需要为依据。其中：硬合金钻头：100~150r/min；表镶金刚石钻头：50~150r/min为适应不同岩层、钻进方法、钻头类型需要，nmax~nmin间一般取3~8档(现多为无级调速液压变速器)。为使主轴钻机用于事故处理，转盘式钻机兼作拧管机，并设1~2个反转档。5.钻机的分类（1）按用途分类：①石油天然气勘探开发钻井设备：转盘式，井深大，功率大，设备复杂庞大。②固体矿产勘探钻机：一般用立轴式液压钻机(近年用全液压动力头钻机)，也称岩心钻机。③水文勘探和水井钻机：大孔径，要求大功率。④工程地质勘察钻机。⑤地下钻机。⑥砂矿钻机。⑦工程施工钻机（2）按钻进方法分类：冲击式钻机；回转式钻机；振动钻机。冲击式钻机分为：钢丝绳冲击式；钻杆冲击式。回转式钻机又分为立轴式；转盘式；移动回转器式。立轴式又分为：手把给进式；螺旋差动式；手把螺旋差动式；液压给进式。转盘式又分为：钢绳加减压；液压缸加减压。移动回转器式又分为：全液压动力头式（有升降机提升；无升降机提升）；机械动力头式。7.对钻机的一般要求：①零部件设计的工艺性良好，便于制造、成本低。②尽量应用标准件，以便维修、更换。③具合理的使用寿命，并在使用期内工作安全可靠。④操纵时体力消耗少，劳动条件好，而且还应减少操作时的紧张程度。⑤手柄位置集中，配置合理，便于记忆、操作灵便、易于控制。⑥从节能观点要求热效率和传动效率高，燃料和电力消耗小。⑦结构紧凑，尺寸及重量合理，外形美观大方协调，能提高操作者的兴趣。二、泥浆泵泵：通过一定的方式将动力机的机械能转变为液体能的设备。泥浆泵在钻探工作中的作用：促使冲洗介质循环，清除岩屑；供给钻具能量；输送特种物质；判断孔内情况2.由于能量转换方式的不同，钻场用泵可分为不同的类型：容积式泵；动力式泵；其它泵3.钻进工作对泵的要求流量均匀且能在较大范围内调节；具有一定的强制压力及较大的调压范围；排量要稳定；具有超载承受能力和保护措施；要适应钻探工作在野外施工的恶劣环境；运移性好。三、钻探设备的动力驱动装置主要用电动机和内燃机作为动力驱动装置。在地下浅部钻进中，特别在粉尘爆炸危险的矿井内，有时使用气动动力机和液动动力机来驱动轻型钻机。它们均为通用设备，一般是按需选择。1.电力驱动装置常用交流异步电机，功率不大时可用鼠笼电机，功率大于15~20kW时用带接触环和起动装置电机。电机驱动优点：维护操纵简单、方便；水泵、泥浆搅拌机等其它设备可单独驱动；可实现反向驱动。2.内燃机常用内燃机为柴油机，也有汽油机和原油为燃料的燃烧室式内燃机。优点：不依赖外部能源，燃料油易供给。缺点：不耐用，管理维修复杂；必须使用变速箱来调节扭矩和获得反转。应按所有设备的最大负荷要求选择内燃机功率。四、钻塔及附属设备钻塔：安装钻探设备和人工操作活动的场所。在钻进过程中，其主要作用是作为起下钻具的构筑物。1.钻塔应满足的要求：①为起下钻具、套管柱和悬挂钻具，要求钻塔有足够的承载能力及足够的刚度。②为提高起下钻效率，要求钻塔有合理的高度。③钻塔的上顶及下底应有足够的面积，以便安装天车及钻探设备。一般要求：自重轻，运移性好，拆装及操作方便，使用时安全可靠，成本低。2.钻塔的类型（1）按制造钻塔材质分金属钻塔和木质钻塔；(2)按钻塔的构造分为四类：四角钻塔、三角钻塔、两脚轻便钻塔、桅杆式钻塔；（3）按钻孔的角度分两类：直塔，斜塔；第二节钻探管材及常用工具一、钻进工具通常指钻头、岩心管、异径接头、取粉管、钻杆、接头和水龙头。1钻头取芯钻头的主体是空心钢管，上端有丝扣与岩心提断器外壳或岩心管连接，下端唇面镶有（或不镶）硬合金或金刚石切削具，它是井底破碎岩石的工具。一般钻头规格有：170、150、130、110、91、75、59、46mm，其中75、59、46mm的钻头为小口径金刚石钻头的规格。2岩心提断器岩心提断器是取岩心的一种工具，有时用，有时不用，安装在岩心管下端的钻头体内，与岩心管和钻头体内均为丝扣连接，其机理是当回次结束上提钻具时，靠提断弹簧内圈的纵向肋状突出部分与岩心接触并下滑抱紧岩心将其卡住，拧断后即可提出孔外3岩心管4异径接头连接钻杆柱和岩心管的接头。可分为铣刀式和取粉管式异径接头式两种。5钻杆6主动钻杆7水龙头8套管二附属工具提引类；夹持类；拧卸类；；打捞类；修理类第三节设备安装与开孔一﹑设备的安装1修筑地盘以保证地盘质量和钻探施工方便为原则，选择和平整地盘。①地盘的质量由设计位置确定，斜孔钻进时，钻孔的方位决定钻场的布置走向。②地面平整，且有一定的抗压强度。③在山坡修地盘时，靠坡面的坡度，对于坚硬稳固岩石，一般不超过60º~80º，对于松软岩石坡度应小于45º。④填方面积不得超过地盘面积的1/3；填方必须夯实。⑤需进行凿岩爆破时,应严格执行爆破安全规程。2修建地基目的：承受钻探设备等荷重，防止地盘塌落、倾斜。选择地基类型时要考虑地表情况、钻探设备、钻孔深浅等因素。常见的地基类型有以下几种：浅槽地基，卧枕地基，竖桩地基，深坑地基以及混凝土地基。3钻塔安装：在按孔位布置好的基台上将使用的钻塔竖起称为钻塔安装。其安装方法可分为：整体安装和分节安装。4机械安装：是根据不同的机型按照要求依次将钻机、中间轴、动力机、水泵等用螺杆固定在基台上。钻机安装前，首先根据确定的孔位，测量好钻机立轴与机坐前排孔距离，方可确定钻机安装位置；然后布置好基台木。二、开孔工作1钻孔结构及其选择钻孔结构是由孔口、孔深、孔底、孔壁等要素组成。钻孔结构选择以岩石的物理性质、覆盖层厚度、开孔地层情况、水文地质条件、钻孔深度、终孔直径、以及钻进方法和钻探用途为依据。开孔