13级钻探复习

第一篇：13级钻探复习

《工程钻探》复习提纲

绪论

1、钻探工程的基本过程

2、钻进的3个基本作业、2个基本工序、两项重要内容是什么？

3、钻探工程的应用范围和分类？

4、钻孔及其要素

5、根据孔深，钻孔可分为哪几类？ 第一章

钻进设备

1、什么是钻探设备？

6、钻机的作用？

7、钻探工艺要求钻机能完成的工序是？

8、回转式钻机的基本组成有那些？

9、回转器有哪几种方式？

10、要求回转器的结构与性能必需满足那些要求？

11、给进机构任务是？

12、给进机构其性能应满足那些工艺要求？

13、传动机构的任务是？

14、钻机的技术参数是什么的重要依据？

15、钻机的技术特性参数包括那些内容？

16、选用、评价钻机的原则有那些？

17、泥浆泵在钻探工作中的作用？

18、泵按工作原理分为哪几类？往复式泵的主要优点？

19、岩心钻具的组成有哪些？钻杆柱的功用是什么？为了减少钻杆柱的磨损和侵蚀，在什么条件下，如何合理使用以延长钻杆柱的使用寿命？

第二章 岩土的可钻性

1、什么是岩土的可钻性？岩土的可钻性及其分级极为重要，它是合理选择什么的依据，同时也是制定钻探什么的基础和考核什么的依据。

2、在生产中，通常以什么来作为衡量岩土可钻性的指标？岩土的可钻性是个多变量函数，它主要受哪些因素的影响？目前国内外评价岩土的可钻性有哪些方法？

3、钻头碎岩刃具与岩石作用的主要方式有哪些？

4、碎岩刃具有各种各样的形状，在研究时我们一般抽象为哪两种压头对岩石的作用？

5、轴向力和切向力共同作用下岩石的应力分布分哪几个区？碎岩工具对岩石的作用有哪些特点？

6、岩石变形破碎有哪几种方式？常用哪些指标来衡量岩石破碎的效果？

7、平底圆柱型、球型、尖楔状切削具压入时的岩石变形破碎过程？

8、关于破碎岩石时消耗的能量与破碎产物的关系，黎金格尔定律和基尔别切夫定律？ 第三章 回转钻进 第一节 硬质合金钻进

1、什么是硬质合金钻进？适用于哪些岩层？有哪些特点？

2、简述硬质合金钻进的孔底碎岩过程？

3、硬质合金钻进对塑性岩石来说，钻头切削具切入岩石的必要条件是什么？钻头切削具的切入深度与钻压、切削具宽度、刃尖角及岩石的抗压强度成什么比例关系？对脆性岩石来说，回转切削过程的实质是什么？

4、在硬质合金钻进过程中，在碎岩的同时也伴随着切削具的磨损，切削具被磨损的程度由哪些因素所决定？

5、钻探用硬质合金切削具有哪些形状？形状的确定主要考虑哪些因素？

6、取心式硬质合金钻头的结构要素有哪些？硬质合金切削具在空白钻头上镶嵌形式有几种？构成刃口有哪几个角度？

7、硬质合金切削具在钻头底面上有几种排列方式？硬质合金切削具在钻头底面上的排列形式，应考虑哪些因素？

8、取心式硬质合金钻头分为哪几类？

9、什么是钻进规程？硬合金钻进规程包括哪些？什么是最优钻进规程？ 强力钻进规程？ 特殊钻进规程？

10、如何确定最优的回次钻程时间？

11、不同地层的钻进特点有哪些？ 第二节 牙轮钻头钻进

1、牙轮钻头钻进的特点有哪些？叙述牙轮钻头的碎岩原理？

2、牙轮钻头的基本参数有哪些？

3、钻压、转速对牙轮钻进的影响是什么？ 第三节金刚石钻进

1、金钢石钻进有哪些特点? 叙述金刚石钻头破碎岩石机理？

2、金刚石聚晶烧结体和金刚石复合片各有哪些特点？

3、金刚石的有哪些物理力学性质？

4、金刚石钻头有哪几部分组成？分为哪几类？

5、选择金刚石钻头的原则？ 第四节 钢粒钻进

1、钢粒钻进的特点有哪些？钢粒钻进的缺点和使用上的局限性？

2、钢粒钻进的碎岩方式有那些？

3、钢粒钻进的投砂方法有哪些？

第四章 冲击及冲击回转钻进

1、什么是冲击回转钻进？它对哪些岩石有很好的效果？冲击回转钻进用钻头有哪些主要的类型？

2、简述冲击回转破岩机理？

3、为什么说破碎坚硬岩石时，冲击钻进比回转钻进更为有效？ 第五章 其它钻进方法

1、螺旋钻进的特点

2、螺旋钻分类

3、旋挖式钻机的优点

第六章 钻孔冲洗及护壁堵漏

1、钻孔冲洗液的功用？钻探对冲洗液有哪些要求？钻孔冲洗方式有几种？

2、冲洗介质的种类及使用范围有哪些？

3、泥浆的功用？为保证钻探所钻地层的要求，经常对泥浆的哪些性能进行测定？（要求掌握概念）

4、常用的泥浆处理剂可分为哪几类？在泥浆的化学处理中，无机处理剂起的作用有那些？有机处理剂在泥浆处理中的作用有那些？

5、什么是复杂地层？分为哪几类？叙述复杂地层的特征有那些？

6、孔壁岩层经常受哪几种力的影响？叙述在钻进过程中如何对孔内复杂情况进行分析与判断？

7、叙述防塌泥浆的机理有哪些？

8、钻孔漏失一般的的治理方法？

第七章 岩矿心采取

1、钻探工程质量指标有哪些？

2、钻探对采集岩矿心的要求有哪些？

3、岩矿心按采取难易的分类？

4、常用的取心工具有哪些？ 第八章 钻孔弯曲与定向钻进

1、什么是钻孔弯曲？钻孔弯曲会带来哪些不良后果？

2、钻孔的空间位置三要素？钻孔弯曲的原因与规律（特别是地质规律）有哪些？

3、钻孔偏斜的危害性？

4、钻孔弯曲必须进行效正，通常把钻孔轨迹绘制在什么平面上？测斜通常是按一定的测距测量钻孔的——，然后计算各测点的——，画出——。

5、钻孔弯曲采用的计算方法有哪几种？

6、什么是定向钻进？定向钻孔分为哪几类？定向方法有哪些？定向钻孔施工工艺。第九章水文钻探与成井工艺

1、什么是水文水井钻探？水文水井钻探的特点？水文孔的孔身结构包括哪些内容？综合起来水文孔一般下哪几种套管以保证钻孔质量？

2、水文水井钻探常用哪些钻进方法？

3、成井工艺包括哪些工序？

4、过滤器有哪些类型？确定过滤器的主要尺寸有哪几个方面？

5、在井管安装前应作好哪些准备工作？

6、什么是止水？止水有哪几种？常用哪些材料？

7、洗井的目的是什么？洗井的方法有哪些？ 第十章 工程地质勘察钻探和工程施工钻

1、什么是工程地质勘查与工程施工钻探？工程地质钻探的目的有哪些？

2、工程地质孔的类型有哪些?

3、工程地质勘察钻进方法？工程地质常用的成孔方法？

第二篇：深部钻探

深部钻探特点

1.深部钻探技术目的意义

我国矿产资源分布广泛，从目前矿产资源勘查开发利用情况来看，我国矿产资源探明程度仅为 1/3 左右，在地质找矿方面还有相当大的潜力。为了延长矿山服务年限，在有资源潜力和市场需求的老矿山周边或深部开展深部找矿工作就显得意义重大，此外，最新的成矿理论都表明在我国大陆深部蕴藏着潜力巨大的矿产资源。在深部找矿过程中，除了利用更成熟的地质理论和更先进的物化探方法、遥感技术等新探测技术外，最终还需要使用钻掘（探）技术来取芯取样，证实推断和探测的正确性。这种深度的资源勘查钻探工作对钻探取芯取样质量、钻探速度、施工成本、环境保护、安全防护等方面都提出了更高的要求。深部岩心钻探的特点是施工周期长，孔壁稳定性较差，而且随着钻进的延续，取心及起下钻次数增加使钻孔稳定性更差，极易发生孔内事故；频繁提下钻，会加剧钻杆等损伤。钻探取芯的关键技术是钻探设备、器具和工艺方法，它们不仅对钻探效率、施工成本、取芯质量及环境保护等方面有重要影响，而且对缩短整个勘探周期、加快开发利用步伐有着直接的意义。

2.深部钻探的特点

（1）深孔岩心钻探与浅孔不同，施工周期长，孔壁稳定性差。在裸眼钻进中，开孔的一段时间内，裸露地层在泥浆护壁的作用下孔壁是相对稳定的，随着钻进的延续，孔壁裸露时间长，长时间的泥浆失水使孔壁岩层吸水膨胀，孔壁失稳；并且，深孔岩心钻探，取心和起下钻具时间剧增，因受长时间升降钻具引起的抽吸和压力激动作用，导致孔壁稳定性更差，极易发生塌孔、掉块，甚至出现埋钻和卡钻等孔内事故。

（2）随着钻孔的延深，钻具重量、升降钻具次数和时间的增加，都加剧了孔壁拉槽现象的发生。同时，孔内预见性增加，复杂地层钻进的风险几率大幅提高，如出现地层破碎、孔内漏水、坍塌等，迫使进行复杂地层的护壁堵漏，甚至采取多次扩孔、下入多级孔内套管。（3）无岩心钻进工作量增加。深部找矿勘探的目的层多在深部，一般设计为全取心孔段，上部第四系复盖层和非含矿地层因地质情况已经基本查明多为无心钻进，所以，对于深部勘探钻孔将大量增加无心钻进工作量。

3.深部钻探关键技术

（一）金刚石绳索取心技术

绳索取心钻探技术在全球地质找矿钻探施工中是应用最广泛、综合地质效果最佳的钻探技术。自 20 世纪 70年代中期我国开始推广应用，但在应用广度和深度上与国外发达国家相比存在较大差距，利用绳索取心钻探技术完成的岩心钻探工作量仍不足全部固体矿产岩心钻探工作量的30%。国产绳索取心钻具存在材质不佳、加工质量差、易折断和脱扣等问题，不能满足 1000m 深钻孔的需要。而深部找矿一般采用的替代方案是使用内径可以通过绳索取心钻具内管的普通钻杆来完成钻孔取心作业，这就在完成取心作业的同时增大了钻孔工作量。金刚石钻头的使用寿命是限制金刚石绳索取心技术应用于深部找矿的另一个原因。自 20 世纪 60 年代开始研究，70 年代开始推广金刚石钻探技术以来，我国金刚石钻头制造水平有了很大提高，但是其使用效果与国外仍存在较大差距。虽然在金刚石超硬复合材料方面进行了大规模的攻关研究，制造了一些聚晶、复合片产品，但其性能也远远赶不上国际水平。这就使得国内金刚石钻头钻进寿命短、效率偏低。据调查，我国的金刚石钻头寿命在硬岩地层还不足 40m。

（二）反循环连续取样（心）钻探技术

反循环连续取样（心）钻探技术采用压缩空气作为循环介质，利用双壁钻杆以冲击回转全面碎岩和连续岩屑作为地质样品的方式钻探施工，随着钻进的不断进行，岩屑被高速气流 连续地经双壁钻杆的中心携带至地表，并按照顺序将岩屑收集起来作为地质化验分析的地质样品。国内外大量的钻探施工经验证明，采用该法获取的地质样品不仅完全能达到确定矿体埋藏深度、矿体厚度、品位等物化参数的基本要求，而且其钻探施工速度要比传统的取柱状 岩心施工速度提高 5 ～ 10 倍，施工成本也将大大降低。根据2006 年有关统计资料，反循环连续取样（心）钻探技术在澳大利亚完成钻探工作量的比例超过 80%。我国在 20 世纪 80 年代中期曾开展了该项技术的研究并进行推广应用，但由于地质上是以岩屑代替传统的柱状岩心，且需使用特殊的双壁钻杆，所以推广应用受到较大阻力。

（三）高精度受控定向钻探技术及岩心定向技术

受控定向钻探技术是一种可以使钻孔轨迹按照预定方向前进的特殊钻探技术，该项钻探技术还可以实现在一个主孔内钻进多个分支孔的羽状钻孔。在普通钻孔难以到达的勘探部位和坑道内以及陡斜矿体的勘探中，利用高精度受控定向（取心）钻探技术可以明显减少钻探工作量和施工费用。由于地质岩心直径较小，地质钻探取心对这项技术关注热度不够。受控定向钻探技术是深孔施工单位必备的手段，是施工的保证，是处理孔内事故的方法。深孔施工控制孔斜是重中之重，如何根据地质地层设计好防斜措施，减小孔斜和孔斜的变化率。

4.深部钻探工艺问题

1.深孔钻探对钻机钻具的要求

（1）立轴式钻机、动力头式钻机的合理选择及配套钻塔、大泵量泥浆泵。

（2）钻杆必须具备能钻达设计深度所需要的强度，应研制管壁增厚、抗冲击性强，耐磨蚀的轻合金钻杆(如铝钦合金、铝镁合金)，提高接头强度，有效密封防漏。

（2）钻进时间长，钻孔深，需要提高钻杆耐磨性，钻杆与多套绳索取心钻具的合理使用.（4）深孔中定向钻进与纠斜中井下动力钻具的耐磨性及工作稳定性。2.超深孔对冲洗液的特殊要求

深孔的冲洗液是在高温、高压状态下进行工作的，按一般地温梯度推算，2000米孔底温度一般在60一80℃，高温将促使泥浆中的粘土分散性增高，泥浆发生增稠现象，甚至完全丧失流动性。高温能加速有机化学处理剂的氧化和高分子裂解断链，使处理剂失去作用.引起泥浆失水量的显著上升或流动性遭到破坏。高温还会加剧泥浆被可溶性盐类的污染。一般认为：高压对冲洗液液相化学变化和水基泥浆性能的影响不大。对超深孔冲洗液抗高温处理剂的基本要求是：热稳定性好，亲水性强，有较强吸附基。金刚石钻进超深孔尽可能使用抗高温的乳化冲洗液为好。3.深孔防斜

深孔的防斜是应引起特别严密重视的技术问题，在浅至中深孔段尤应注意。安装底座的水平度，转盘中心与立轴的垂直度，定向管的垂直度、笔直性、同心度、套管的笔直性等都应严格控制。钻具与孔壁间隙较大，超过级配要求时均应力争在钻杆、岩心管接头等处加扶正器或稳定器。浅至中深孔段还应考虑使用钻挺。防止深孔超深孔弯曲主要措施如下：

（1）提高钻具在运动状态下的稳定性，其主要措施为：采用满眼钻具，减少钻柱与孔壁之 间的环状间隙；采用刚性更好，强度更高的钻汗；采用特殊钻具稳定系统；使用涡轮钻，螺杆钻，核能钻等井底动力机。

（2）合理地选用钻头，主要措施有：钻头结构必须适应岩层物理力学性质；必须选用锐利的、自锐式的、长寿命钻头；采用特制防斜钻头。

（3）钻进工艺防斜要点，主要措施为：严格控制给进速度、限制机械钻速；严格控制钻压，注意钻压与转逮的配合。

深孔钻探装备

1.深孔钻机

钻机是实施深孔钻探的前提和必备条件，在深孔钻探中起着非常重要的作用。目前国内外地质找矿钻探钻机应用最多的主要有全液压动力头钻机和立轴钻机两种类型。立轴钻机采取机械传动、立轴回转、液压控制，主要优点为：传动效率较高，消耗功率低；提下钻辅助时间较短；处理事故能力较强；可靠性高，实用性强；维修方便，对操作技能要求较低；制造成本较低。立轴钻机主要缺点为：给进行程短(多为0．6m)，钻进中须频繁停车倒杆；工作平稳性较差；转速分挡控制，不能无级变速； 加杆繁琐，钻具须提离孔底；不易实现斜孔钻进；搬迁、安装时间较长。动力头钻机采取液压传动、动力头回转、液压控制，主要优点为：给进行程长，可平稳连续给进；无级变速，工作平稳；易于实现斜孔钻进；加接钻杆方便，钻具不提离孔底；钻进工艺适应性好；搬迁、安装方便；操作控制集中、方便，易于实现远程遥控及自动化控制。动力头钻机的主要缺点：提下钻辅助时间长；传动效率较低，功率消耗大；处理事故能力较差；液压系统密封件寿命较短；维修较复杂，费用高；制造成本高。目前国内部分深孔岩心钻机的主要型号、技术 参数见表

1、表2。

国外地质岩心钻探经验介绍，动力头钻机可减少设备安装导致的机械事故，同时提下钻具实现塔上无人操作，减少了高空作业的风险，施工安全性高。与立轴式钻机相比，全液压动力头钻机转速范围宽，可无级调速，同时深孔岩心钻机动力头通孔直径一般较大，能更好地满足不同钻进工艺方法的需要，如金刚石取心钻进、跟管钻进、反循环连续取心(取样)钻进、定向钻进等。全液压动力头钻机一般为模块化一体结构，多为履带自行，钻进场地占用小，钻机如使用桅杆、桅架，可方便地施工大斜度地面钻孔，立轴式钻机往往需要改进钻塔结构。全液压动力头钻机为自动化钻进、智能化钻进提供了良好的平台，钻进参数监测和控制更加便利。虽然一些设备制造企业在成熟的6档XY系列钻机基础上，放大钻机部件，提升钻进能力，推出了N规格口径钻深超过2000m的立轴岩心钻机，如XY-8B、XY-9型立轴式岩心钻机等，但是随着我国现代化程度的提高，动力头钻机的价格会逐渐下降，其相对立轴式钻机的比较优势会进一步增大，动力头钻机适宜的孔深范围会越来越大，所以说动力头钻机是我国地质岩心钻机的发展方向。

图1 XY-9型（4000m）立轴式岩心钻机（左）与HCR-8型（3000m）全液压动力头钻机（右）

表1 国内部分全液压动力头式深孔岩心钻机的主要技术参数

表2 国内部分立轴式深孔岩心钻机的主要技术参数

2.深孔泥浆泵

泥浆泵是深部地质钻探的主要配套设备。泥浆泵通过泥浆循环系统输送钻探冲洗液，实现润滑钻柱、冷却钻头、排除钻屑、护壁堵漏、孔底动力以及传递孔底监测信号等功能，确保钻探施工安全、高效。深部岩心钻探，一般开孔直径大，钻孔结构多级，钻具配套多样。同时，绳索取心钻探单回次钻进时间长，冲洗液循环压力损失大，其特殊的钻探工艺对泥浆泵提出了更加苛刻的技术要求。首先，深孔岩心钻探用泥浆泵应可无级或多级变速，流量调节范围大，泥浆压力高；第二，泥浆泵易损件寿命长，并可以快速更换，确保孔内安全；第三，流量、压力控制准确，可实时数字显示。以YWB－360/300/250 型泥浆泵(见图 2)为例，该系列泥浆泵采用了变量泵定量马达液压无级驱动，解决了 2000 m 地质岩心钻进过程中，不同钻进方法、不同口径对泥浆流量及压力的要求，达到为不同孔底动力钻具提供有效的泥浆动力的目的。通过示范工程试验，验证了该泥浆泵的先进性、适用性、经济性三者并重，采用大缸径、长行程、低冲次的设计理念增加了易损件的使用寿命。该泥浆泵具有以下主要特点：泥浆泵流量为 95 ～360 L/min、压力 45 ～15MPa，能够满足深孔多工艺钻进的需要； 柱塞外圆面热喷涂 Ni60 +20% 碳化钨并经磨削抛光，使用寿命增长；柱塞盘根选用“压不垮”结构设计，由丁腈橡胶与纯芳纶编织密封材料制作并相间排列组合；泥浆泵钻进时冲次低，压力小，大大提高了易损件的使用寿命；连杆小头轴瓦选用铜铝铁合金表面渗硅特殊硬化处理；连杆大头采用自制的带内外瓦并附有保持架的滚针轴承，以滚动轴承代替滑动轴承，温升较低；采用双马达串并联驱动泥浆泵，有效降低了功率损耗。

图2 YWB－360/300/250 型泥浆泵

3.深部钻探钻具 3.1铝合金钻杆

由于铝合金钻杆质量轻、力学性能好、耐腐蚀、与井壁摩阻小、弯曲时弯曲应力小、埋钻时处理事故简单，因此近年来轻质铝合金钻杆成了地质钻探尤其是深孔定向地质钻探关注的热点（见图3）。

铝合金钻杆柱的关键结构要素是铝钻杆与钢接头的连接问题。俄罗斯传统铝钻杆采用无止推面的三角形丝扣连接，而高可靠性铝钻杆的连接方式有 3 个特点：(1)采用梯形丝扣与接头连接；(2)铝钻杆设置了内支撑端面和锥形配合面；(3)通过高温装配工艺实现丝扣、配合面及支撑端面的过盈配合。在深井(尤其是斜井和水平井)钻进条件下，钻杆柱最容易发生疲劳破坏。而新型铝钻杆的锥形配合面及支撑端面可减轻丝扣的负担，明显提高接头的抗疲劳指标，比普通三角形螺纹提高抗疲劳强度 60%—80%。这类铝钻杆自 1993 年起已成功用于海洋深水钻井作业。铝合金钻杆的特点：

①与传统钻杆材料钢相比，铝合金具有宝贵的物理力学性能。铝合金的密度和弹性模量几乎是钢的 1/3，而比强度(断裂强度极限与密度之比)却是钢的 1.5～2 倍。铝合金钻杆质量轻，在钻机能力一定的条件下，用铝钻杆能钻达钢钻杆无法达到的深度。

②铝合金在腐蚀环境中的稳定性非常好。它表面覆盖一层稳定的氧化膜阻止与环境的进一步反应，可用于任何浓度的硫化氢和二氧化碳环境，而且其抗腐蚀能力与温度无关。

③铝合金钻杆与井壁的磨阻小，可减轻起下钻的阻卡。铝钻杆的浮力系数比钢小得多，可节省 20%～25%的起下钻时间，并节省燃料。所以，铝合金钻杆用于 3000m 以深的钻井最有效。

④在相同井眼曲率下，铝合金钻杆的弯曲应力远小于钢钻杆，从而适用于钻斜井、曲率半径小的定向井和水平段长的水平井。

⑤铝合金钻杆具有和镍钴合金相似的无磁特性，方便随钻测量仪器的使用。

⑥铝合金钻柱对裸眼和套管的作用力减小，能有效地保护套管，适应裸眼段更长的井。铝合金钻杆内泥浆的流动阻力小，可提高钻头的水功率。

⑦使用钢钻杆时处理孔内钻杆事故常需要漫长的时间，甚至造成钻孔报废。而处理铝合金钻杆事故时，用一般牙轮钻头就可对井下铝合金钻具扫孔。

图3 铝合金钻杆（白色部分为铝合金）

3.2深孔金刚石钻头

深部岩心钻探通常采用绳索取心工艺，由于其辅助时间少、取心质量好、提下钻次数少且对地层干扰小等优势得到钻探工作者的广泛认可，但绳索取心钻探效率的体现主要取决于碎岩工具——金刚石钻头的切削效率和使用寿命，简单说来就是绳索取心钻头的工作寿命决定了绳索取心钻探的提钻间隔。如果钻头寿命不能保证实现较大的提钻间隔，绳索取心钻进的优越性就荡然无存，尽可能提高钻头寿命、减少提钻次数是提高绳索取心钻探效率的关键因素。目前，绳索取心金刚石钻头的工作寿命和切削效率问题比较突出，在很大程度上制约了绳索取心钻进工艺的发展和推进 3.2.1深孔金刚石钻头的特点：

⑴由于设备能力和钻探管材的限制，与浅孔钻探相比较，高转速更加受到限制，以磨削为主要特征的孕镶金刚石钻头的效率难以得到体现。

⑵压力控制精度降低： 由于孔深加大，钻孔也必然存在不同程度的弯曲，导致钻杆柱在回转中与孔壁的接触面积大幅度增加而消耗一定的钻压，同时还因无法有效判别压力的准确分解而导致钻进规程参数中的压力参数控制难度加大，使得金刚石钻头工况的随意性更加突出，金刚石寿命难以在正常标定的工况下工作。

⑶孔深大，地层温度和循环介质温度也偏高，钻头冷却条件发生变化，钻头结构设计要在水口、水槽方面有针对性。

⑷深孔钻进，起下钻作业时间更多，钻头寿命对生产效率的影响相对浅孔来说更加明显，因此对钻头长寿命的要求更加严格。3.2.2提高深孔金刚石钻头寿命的措施

⑴在满足金刚石钻头强度、锋利度和冷却效率的前提条件下，提高孕镶金刚石钻头工作层高度能明显提高钻头寿命，理论上钻头寿命与工作层高度成正比例关系（图4左）。⑵加强保径和合理增加保径规高度。在增强保径的措施中，适当增加保径规的高度，一方面有利于增补保径材料(如聚晶)的数量，增加保径料的空间排列分布的灵活性； 另一方面，增加了钻头工作的稳定性，减少钻头在回转过程中的涡动作用，提高钻头的寿命（图4中）。⑶聚晶金刚石钻头有利于提高钻头寿了提高深孔孕镶金刚石的寿命。采用聚晶与工作层复合技术，在工作层中添加超硬镶嵌体，可以增加胎体的耐磨性。选择低磨耗比聚晶并合理控制数量，将会在保持锋利度基础上有效提高钻头的使用寿命。⑷金刚石有序排列提高孕镶钻头寿命。有序排列金刚石钻头具有时间等效自锐性，钻进效率高，出刃大，工作寿命长，适用于制造深孔钻进厚壁绳索取芯钻头，地层适应性也得以增强（图4右）。

⑸深孔钻进工艺参数的合理采用有利于提高钻头寿命

在钻进过程中，需要根据岩石的性质、强度、研磨性和完整程度等合理选择金刚石钻头，还需合理使用钻进工艺参数主要有转速、钻压和泵量三大规程参数。

图4 高工作层钻头（左）、提高规径刃高度及加强保径钻头（中）及有序排列钻头唇面（右）

3.2绳索取心钻具

绳索取芯钻进是一种先进的岩芯钻探工艺。它采用大直径的钻杆，在钻具里面套装一根取芯管，在钻进过程中，岩芯缓慢地装在取芯管内。当回次进尺终了，岩芯装满取芯管时，采用带绳索的打捞器，从钻杆中把取芯管提出，提取岩芯后，又从钻杆中把取芯管放到孔底，继续钻进。绳索取芯与普通钻进取芯相比，具有控制钻孔偏斜度、提高钻进效率、降低工程成本、提高岩芯采取率、减少孔内事故等优点；尤其在钻穿复杂地层方面，有着其它施工技术无可比拟的优点，因而被广泛应用。绳索取芯装置主要由双管部分、打捞机构、弹卡机构、悬挂机构、到位报信机构、岩芯满管或堵塞报信机构、调节机构、缓冲机构、单动机构、容纳与卡取岩芯机构、扶正机构、打捞器部分、打捞机构、绳卡机构、送入机构、安全脱卡机构等典型部件组成。目前国内的绳索取心钻具以无锡钻具厂生产的S系列绳索取芯钻具最具有代表性，其规格有S56、S59、S59B、S75、S75B、S95、S95A等。其主要规格见表3。

表3 S系列绳索取心钻具规格参数

目前，绳索取心已经成为地质岩心钻探的主流技术方法。除部分煤田和沉积岩复杂地层外，绳索取心钻探技术已经在深孔固体矿产资源勘查施工中得到普及。国内有关研究机构、钻探用户及生产企业一直在积极关注深孔、特深孔绳索取心钻探技术的优化和完善工作，开发新产品，研究深孔钻探工艺。

绳索钻杆的优化研究应成为长期和重要的技术工作方向，绳索钻杆承受着地面钻机传递的回转扭矩和自身重量产生的拉力，同时是输送高压冲洗介质、捞取岩矿心和投放内管总成的通道，具有薄壁和基本内平的特点。在地质钻探设备和器具中，回转的绳索钻杆的受力情况和工作条件最为复杂和恶劣。绳索钻杆的优化研究应作为最重要的技术，选用高强度优质合金管材，优化设计螺纹类型，重视钻杆和接头螺纹副的加工、热处理和表面处理工艺；设计合理的到位报信、堵塞报信机构和打捞投放装置，提高深孔、特深孔钻进或特殊钻探施工用绳索取心钻具可靠性。此外，还应该提高绳索取心管材材料的综合机械性能，从强调“高强度”为主，向“高强度、高性能”方向发展。有序淘汰成分组配不合理、有害元素较高、热加工性能较差的部分地质管材，逐步向与高性能石油钻井管材(材质)靠拢。同时，改进提高管材的淬透性，增强管材弹性(韧性)、抗疲劳性、抗磨蚀性和抗冲击性能，改善金相组织结构，使研发的新型管材基本达到深孔绳索取心钻探施工要求。

3.3深孔液动锤

液动冲击回转钻探技术（又称液动潜孔锤钻探或液动冲击器钻探技术）： 它是利用泥浆泵输出的高压冲洗液作为动力传输介质，驱动处于井下钻具组合中液动潜孔锤内的冲锤产生一定频率和冲击能的轴向往复运动，对碎岩钻头施加冲击载荷，以提高钻进效率的工艺技术方法。液动潜孔锤通常连接在钻头或岩心管的上部，因而能量传递损耗小、效率高。使用液动潜孔锤进行钻探施工，具有不需增加其它设备、操作简单、应用范围广、钻进效率高、钻进质量好的特点。在我国的地质勘探领域已经广泛应用并成为我国地质钻探工艺技术的一大特点。

与常规的回转岩心钻进相比，液动锤钻进有以下特点： ⑴可充分利用现场常规设备，配套方便投资少。

⑵钻压和转速较低切削具磨损小钻头寿命可提高 30 %。在可钻性6～7 级的岩石中钻速可提高 15～70 %，在致密“打滑”岩层可成倍地提高效率。因为它给钻头施加的载荷是高频脉动冲击载荷，应力集中瞬间可达到极高值易使岩石产生体积破碎。它较好地利用了坚硬岩石脆性大而抗剪切强度低不耐冲击的弱点，是解决坚硬岩层有效的钻探技术。

⑶钻进裂隙及解理发育的岩层，可有效减小岩心堵塞回次长度至少提高30 %对于硬脆碎的破碎带采用绳索取心液动锤钻进可以提高回次长度2～3倍。

⑷在大部分易斜地层中可减小钻孔弯曲程度，提高钻孔质量。

⑸液动锤钻进所需冲洗液量大流速高，可减小重复破碎高频脉动冲击有利于金刚石出刃，减小钻头“打滑”。可节约生产费用15～20 % 液动锤的研究开发以廊坊勘探所最为成功，目前已成功地研究开发出YZ正作用、YS双作用、YQ复合式、SSC绳索取心等液动锤系列产品，并且已达到了国际领先水平。图5为SYZX系列绳索取心液动潜孔锤。

图5 SYZX系列绳索取心液动潜孔锤

目前液动锤在以下方面具有突出的优势：

(1)液动潜孔锤的使用孔深已达5000m，绳索取心液动锤使用孔深已达1648m；(2)坚硬、致密“打滑"，尤其是脆性地层使用液动锤可大幅度提高钻进效率；

(3)使用液动锤可有效提高回次长度(过于破碎无胶结松散颗粒或泥类地层，振动可能会导致岩心消耗)；

(4)液动锤钻进可提高钻头寿命，延长起下钻的周期，减少起下钻次数，减少对孔壁的扰动几率；

(5)改善孔内钻具受力和磨损状态(小规程，高质量)。

小结

全液压动力头钻机具有明显的技术优势，在深孔岩心钻探施工中的应用将逐渐增加，逐步普及；深部岩心钻探，开孔直径大，钻孔结构多级。同时，绳索取心钻探单回次钻进时间长，冲洗液循环压力损失大，其特殊的钻探工艺对泥浆泵提出了更加苛刻的技术要求。未来的深孔泥浆泵应从全液压动力头钻机中分离出来，采用单独配置动力的模式。深孔使用的泥浆泵将逐渐发展为液压驱动、程序控制、集中操纵、计量数显、履带自移、电液一体的高技术机电产品；随着新材料技术的不但发展，新的高性能钻杆必将淘汰落后的传统钻杆，突破钻杆的限制，提高深孔钻进的孔深与钻进效率；创新科研工作机制，使特深孔钻具产品开发与绳索取心钻具标准化工作联动起来，实现绳索取心的标准化、互换性，同时解决螺纹参数细节优化、合理公差控制、螺纹表面硬化、仿形刀具的推广以及新型丝扣油研制、研究钻杆预扭矩和过载扭矩控制能难题，结合螺杆钻具、潜孔锤的三合一钻具将成为绳索取心技术的主流技术。随着钻探技术的不断提高、基础学科在工程领域的深入应用以及新材料的研发，深部钻探技术发展必将进入一个新台阶。

参考文献： [1]张金昌．2000m地质岩心钻探成套装备研制工作进展［J］．探矿工程(岩土钻掘工程)2009，36(S1)．

[2]孙建华，张永勤，梁健，等．深孔绳索取心钻探技术现状及研发工作思路［J］．地质装备，2011，38(4)．

[3]梁健，刘秀美，王汉宝．地质钻探铝合金钻杆应用浅析[J]，勘察科学技术，20l0，(3)：62—64．

[4]王达．深孔岩心钻探的技术关键[J]．探矿工程(岩土钻掘工程)，2009，35(S1)：l一4． [5] 张伟．关于我国地质岩心钻机发展方向的分析[J]．探矿工程(岩土钻掘工程)，2008，(08)：1—5．

[6]王人杰;苏长寿 我国液动冲击回转钻探的回顾与展望 1999(z1)．

第三篇：钻探协议书

甲方： 乙方：

经甲乙双方共同商议，本着平等互利的原则，遵守诚实信用，自愿的基础上，就

钻孔的钻探工程有关事宜达成如下协议：

一、乙方合格完成钻孔后甲方按每米

（：）支付乙方钻探工程费用。

二、报废孔按地质原因（4m溶洞以上）无法继续进行施工，补150元/m。

三、钻探工程费用包括：机坪的青苗补偿、占地租用费用、搬迁道路租用及青苗树木补偿费，钻机和附属设备的搬迁费，钻探中油料费，各种耗材费用，人员工资及钻探用水等费用。

四、机坪青苗补偿费甲、乙双方各出一半。

五、工程费用结算按405队财务规定支付。

六、工程施工日期

年

月

日至

年

月

日。

七、钻探工程质量要求 1钻探工程质量要求及验收标准

（1）岩矿心采取率：全孔岩心采取率按分层计算，含矿层及其顶底界3~5m内分层采取率不低于80%，低于80%的连续进尺不

钻 探 协 议 书 超过5m（以设计实施方案为准）；围岩岩心分层采取率不低于70%。

铅锌矿钻探施工应保持矿石原有结构特点和完整性，避免矿心粉碎贫化，防止钻进中漏矿。当含矿层岩心完整率较差时，每回次进尺不得超过0.5m；含矿层及其顶底界3~5m内回次采取率低于80%时，每回次进尺不得超过0.5m；残留岩心必须及时打捞（除非确保下次能100%打捞上来）。

在硅质岩与含钒页岩构成的钒矿层中施工时，每回次进尺不得超过0.5m。

其他矿种施工时，依相关矿种规范和矿区设计，矿区特点采取技术措施。

（2）岩矿心现场整理与保管：机台必须将岩矿心洗净，自上而下按顺序摆进岩心箱内，不得颠倒并在岩（矿）心上用大红油漆写明回次号总岩块数和块号，填好岩心牌岩心长度在5cm以上者均要编号，编号方法为：回次号（分块号/回次总块号）岩心箱上应用红油漆写明矿区名称，钻孔号、孔深、回次编号和岩心箱号，同时，机场不允许过多堆放岩矿心，在施工过程中应分期分批由专人护送到甲方指定的地点。

（3）钻孔弯曲度测量：孔深0~100m的钻孔，终孔测量一次；孔深0~200m的钻孔，孔深1/2处及终孔各测一次；孔深大于200m的钻孔，每70m测量一次，终孔测一次，各测点均应测量天顶角和方位角，以钻孔孔深递增计算，每100m顶角不超过2°。

（4）孔深校正：一般每钻进100m校正一次孔深，见主矿体 及终孔必须校正孔深，其允许误差不得大于1‰；若超过允许误差，应及时进行检查重校，并查明原因进行改正。

（5）钻孔原始报表的填写：机台各班必须由专人在现场及时用防水墨水填写原始班报表，要做到真实、齐全、准确、整洁；填写有误时，只能划改，不能涂改；所有原始资料的责任人必须全部签字并记录日期。

（6）钻孔封孔要求：所有钻孔均需封孔，封孔位置为含矿层顶界，用水泥往上封闭5m（或按设计），封孔后，孔口必须用水泥设立标志桩并注明孔号，具体封孔要求按矿区技术人员下达的封孔通知书执行。

（7）钻孔简易水文观测：所有钻孔均需进行简易水文观测，观测内容为：冲洗液消耗量及性质变化，起下钻水位，钻进中异常现象及终孔稳定水位等，按要求认真填写好钻孔简易水文观测记录表等。

2、钻探工程质量管理与验收标准（1）钻探工程质量管理

①钻孔施工必须尽量提高岩矿心采取率。岩矿心采取率不合要求，必须进行补斜。经补斜仍未达到要求，为不合格钻孔。

②钻孔施工必须及时进行钻孔弯曲度测量，如没有按规定要求进行，每发现异常扣款500元，同时乙方须及时补作，部分为作时，该项指标降级。

③钻孔施工必须及时进行钻孔孔深校正，如没有按照规定要求 进行，每发现一次扣款500元，同时乙方须及时补作，该项指标降级；多数无法补作时，该项指标为不合格。

④钻孔施工必须及时作好简易水文观测，如没有按规定要求进行，每发现一次扣款1000元，少量未作时，该项指标降级；较多时，该项指标为不合格。

⑤钻孔施工必须及时作好综合记录。机台各班必须由专人在现场及时用防水墨水填写原始班报表，如没有按规定要求进行，每发现下一记录工序工作进行到中期没记录上一工序内容时（如本回次钻进了半个回次还无上回次取心记录）一次扣款1000元（处理事故的特殊情况除外），少量不全时，该项指标降级；较多不全时，该项指标为不合格。

⑥钻孔施工必须及时作好岩矿心现场整理及保管。如发现岩心牌不规范，5cm以上岩心未编号，岩心放倒，没洗干净，岩心盒油漆未写，每发现一项一次扣款500元，同时乙方须及时改正，无法改正时，该项指标降级，直至不合格。

⑦岩心牌使用木质岩心牌，其它不得使用。（2）钻探工程评级

①全部符合要求，定为优质孔。

②简易水文观测符合要求，有一项（仅一项）基本符合要求，其余均符合要求，定为优质孔。

③岩心采取率指标合格，简易水文观测指标合格，两项或两项以上指标为基本符合要求，评为合格孔。④矿心采取率指标合格，简易水文观测指标合格，其它指标中任意一项（仅一项）不符合要求，视情况定为合格孔。

⑤简易水文观测一项基本符合要求，其他各项指标符合要求，定为合格孔。

⑥达不到上述标准为不合格孔。

八、甲乙权利及义务

1、协助乙方商谈机坪、搬迁等事宜。

2、按协议规定及时支付工程费用。

3、督查乙方在钻探过程中的各项技术指标（岩心采取率、校正孔深、测斜、水位观测、钻孔消耗液记录等）。

九、乙方权利及义务

1、按甲方要求，在规定时间内完成所有钻探工程任务。

2、所有发生的钻探费用由乙方支付。

3、乙方负责在施工及设备运输中造成的一切安全问题，并平承担由此造成的所有经济损失，4、乙方负责岩心搬运至公路上，并安排人员将岩心入库。

此协议一式二份，双方各执一份，签字盖章后生效。

甲方（盖章）：

乙方（盖章）：

****年**月**日

第四篇：钻探工作总结

我是1992年参加工作的，一直在钻探生产第一线工作，从一名什么都不懂的小钻工，到现在已经是有着10年钻机机长经历的钻探技师。我很喜欢钻探这一行，别人都说，干钻探这个行当太苦、太累，我不这样认为，我觉得苦中有乐。我参加工作之初就暗下决心，一定要学好钻探技术。上班的时候，我仔细地观察师傅们如何操作机器、如何取芯、如何采煤，并认真做好记录，下班后就将这一天的收获写成技术总结，并请师傅们加以指点，所以我进步的很快，工作第三年就当上了班长，第六年时我就走上了机长的工作岗位，回顾这十几年的工作生涯，我对钻探工艺施工有了一个比较清晰的认识，现将我的工作经验总结下来，供大家参考。

钻探主要是用机械或人工的方式向地球表面钻出一个直径较小，深度较大的圆孔，继而获取相关的地质信息，为资源的开发提供基础保障。

钻探中很重要的一个环节是钻进。钻进方法通常从两方面分，第一是据破碎岩石的外力性质和方式不同，钻进方法分为：回转钻进、冲击钻进、冲击回转钻进。进第二种是根据破碎岩石工具(即磨料的材质)分为：硬质合金钻进、钢粒钻进、金刚石钻进、牙轮钻进。钻进过程是钻孔从开孔钻进到终孔的施工过程，岩石钻探钻进时由动力机带动钻机回转，由钻杆、岩心管、钻头组成钻头切削具刻取岩石，以达到不断往深层钻进。

在煤田地质钻探中，硬质合金钻进最为普通。硬质合金钻进是硬质合金钻头在轴向压力和钻具回转作用下，破碎孔底岩石，同时用冲洗液来冷却钻头，并将破碎的岩石颗粒排出孔外(或悬浮起来)，为切削具继续破碎岩石创造条件，在硬质合金钻进中要注意技术参数的掌握。钻压、转速及冲洗液量是可以控制的参数值，在钻进中要根据地质情况、岩石的状况进行不同的调整。钻压和回转力构成了切削具破碎岩石的切削力，增加钻头钻压是提高钻速的主要途径。钻压大小对钻进效率和钻头寿命都有很大的影响。切削具作用在岩石上的单位压力必须大于岩石的抗压强度，才能以体积破碎方式进行工作，从而获得较高钻速和减少切削具磨损。在硬质合金钻进时，钻头转速大小对钻速影响也很大，生产实践证明，在同一条件和范围内，增加转数即增加了合金切削具破碎岩石的次数，钻速随转速的增加而提高，不同性质的岩石要求的最优转速也不相同，转速的增加有最优极限值，超过此值后，钻速反而会下降。硬质合金钻进中，冲洗液的质量与数量对钻进速度也有很大影响，根据证明，钻速随冲洗液的毕生或粘度的增大而下降，在钻探生产中条件允许时，应尽量采用清水、低固相及无固相冲洗液钻进，提高钻进效率。在硬质合金钻进时，应尽量采用的冲洗液量，以迅速地排除岩粉、岩屑、经常保持孔底工作面清洁、提高钻速，同时也起冷却、润滑钻头切削具的作用，减少其磨损，延长钻头寿命。但冲洗液量过大，液流经过钻头底部急剧转向，造成很大水压，增大通水阻力，对钻头产生很大浮力，使钻头有效压力减少，导致钻速降低，同时岩矿心和孔壁的冲刷破坏作用也随之增大，在松软岩层钻进，岩心采取率降低，并加剧了孔壁坍塌，也增加了水泵磨损，送水量过小，造成粉屑在孔底工作面堆积，造成孔底重复破碎量增大，增加了切削具孔底的回转阻力，加速了切削具的磨损，甚至会产生埋钻、烧钻及折断钻杆事故。

总之，在钻探生产当中，一定要根据实际情况来确定合理的钻进技术参数，这样才能提高钻进速度和钻进效率，创造更高的钻探经济效益。

第五篇：钻探工程

钻探工程（drilling engineering）

在地质勘探和建筑基础勘查中，用钻机按一定设计角度和方向施工钻孔，通过钻孔采取岩心（或矿心）、岩屑或在孔内下入测试仪器，以探查地下岩层、矿体、油气和地热等的工程。简称钻探。探矿工程的重要组成部分。在钻进中，主要应用机械的方法破碎岩石，其他物理的或化学的破碎岩石方法，尚处于试验研究阶段。按破碎岩石的外力作用方式可分为冲击钻进、回转钻进、冲击回转钻进、振动钻进和喷射钻进等；按钻进时是否取岩心（或矿心），可分为取心钻进和不取心钻进；按破碎岩石所使用的磨料，又分为硬质合金钻进、钻粒钻进和金刚石钻进等。钻探是地质勘探的一种重要技术手段，广泛应用于寻找和勘 探 各种矿产、油气藏、地下水、地热，以及为水利建设、工程建筑和交通设施等提供地质资料。

钻探机械主要包括钻机、泥浆泵、动力机和钻塔等。钻机是用于向地下钻孔的最重要的机械设备。泥浆泵又称钻井泵，是向钻孔里输送泥浆或清水等冲洗液的机械设备。钻塔又称井架，是架设在钻场或井场上方，配合钻机绞车进行升降钻具的塔架。

钻探工程按钻孔用途可分为：①固体矿产钻探，钻孔直径小(46～91毫米)，按矿种的不同，深度从几十米到2000多米。②石油天然气钻探，钻孔一般开孔915毫米，终孔216毫米，孔深1000～7000米，通常井口要安装防喷器具。③水文地质钻探，普查孔直径小于150毫米，勘探孔直径150～350毫米，水井直径 150～550 毫米，孔深 300 米。④ 地热钻探，井深1000～3000米。⑤ 工程地质钻探，为勘察坝基、水库、渠道、港口工程、高层建筑以及铁路、公路沿线的工程地质情况。