钻探工艺课程设计VIP免费

钻探工艺课程设计第一部分钻探技术设计一、确定矿区的钻孔结构本节主要阐明选择钻孔结构的具体依据。根据不同的施工条件、地质设计，绘制典型钻孔结构图。1.概念钻孔结构是指开孔至终孔孔身口径的变化。换径次数愈多，钻孔结构越复杂，反之越简单。钻孔结构的选择，要充分考虑矿区的岩石性质、水文地质条件、终孔口径、钻孔深度、钻进方法、钻孔用途等因素。2.确定钻孔结构总的原则以终孔直径做为拟定钻孔结构的标准，对照理想岩层剖面自下而上拟定各段的口径和开孔直径。在保证钻孔质量和安全钻进的前提下，尽可能地采用泥浆护孔从而减少或不下套管和少换径，最大限度地简化钻孔结构。3.钻孔结构选择依据1）终孔直径终孔直径是设计钻孔结构的先决条件，以此为依据根据地层的复杂程度等因素，从下向上推算。影响终孔直径选择的因素是多样的，比如钻头型式、钻进方法、地质要求、钻孔用途、孔内测井仪器和装置的规格、钻机动力容量等。2）换径次数：是否换径应由以下几个方面决定：①用套管固壁问题：取决于对钻孔地质情况的了解程度和钻孔复杂情况。当钻进松散的砂砾岩、流砂层、受地下水影响，用泥浆护孔无效时；穿过较厚的节理、裂隙发育的破碎带、坍塌、掉块极为严重，采用泥浆、水泥浆或其它方法护孔无效时；钻孔遇到含水构造或与大裂隙贯通，严重漏水，用其它方法止水无效时。上述三种情况下应考虑下入套管换径钻进，应根据可能遇到的情况确定好所下套管的层数。②钻机能力问题：钻机动力是一定的，不同口径到达一定的深度后就要及时改换以便继续钻进。③钻具级配问题：尽可能选择钻杆直径与钻头直径相接近，利于孔壁稳定。④钻进效率问题：口径越大，效率相应会低些，因此在满足取样要求的情况下尽可能用较小的口径。4.钻孔结构选择示例淮南矿区勘探某矿床并治理瓦斯时，设计孔深700m，采用硬质合金钻进，地质剖面包括以下层位：（1）表土层0至15m；（2）18至160m为可钻性3至4级的岩石该段全漏水不循环；（3）160至700m为可钻性4至6级的稳定岩石；（4）地质取样要求以59mm终孔。试确定该钻孔结构。钻孔结构剖面图如图9-1所示。图9-1钻孔结构剖面图[分析]从已知条件，自160m至终孔适于一径到底，不下套管；分析地质剖面，该钻孔下孔口管和一层套管即可；为封闭漏失层，套管下放深度为170至180m，管鞋伸进稳定层10至20m，套管直径为73mm，因此该孔段须用76mm钻进；孔口管长18至20m。直径89mm，因此开孔取91或110mm。据此可作出如上图的钻孔结构图。在矿区钻探技术设计书中，值得注意的是应该将矿区的钻孔结构划分为简单钻孔结构和复杂钻孔结构二种类型加以作图说明，同时作图时应将各要素如直径、换径深度等标明。二、冲洗液与护壁堵漏1.冲洗液的功用、种类1）功用：岩心钻探中，要保证优质快速安全钻进，正确地选择、使用冲洗液起着十分重要的作用。它主要起的作用是：①清洗孔底，悬浮和携带岩粉。借循环着的冲洗液将钻头破碎的岩粉、岩屑及时携带至地表，以保持孔底清洁；而当冲洗液中断时，利用其本身的触变性，将岩粉悬浮起来，防止岩粉迅速沉淀造成埋钻事故。②冷却钻头，提高钻头的使用寿命。钻进过程中，孔底产生很高的温度（二百至三百度），因此，借冲洗液的循环将热量带走，从而达到冷却钻头延长钻头使用寿命的目的。③润滑钻头和钻具，减弱钻具振动。使用加润滑剂的乳化冲洗液可减小钻头与孔底岩石、钻具与孔壁间的摩擦阻力和有效地减弱钻具高速回转时振动及减轻钻机动力机等的负荷，使钻头工作平稳。④形成泥皮，保护孔壁。利用冲洗液本身性能，在孔壁上形成薄而坚韧、致密的泥皮，从而防止孔壁坍塌、掉块；调节冲洗液的比重，可防止涌水、漏失、井喷等事故等。⑤输送岩心。反循环连续取心钻进时，利用冲洗液作介质，通过钻杆柱连续向地面输送岩心，这种方法取得的岩心，代表性好，层位准确。⑥传递动力。如涡轮钻、螺杆钻、冲击回转钻等，采用它作动力的传递。2）种类：泥浆（水基泥浆、低固相泥浆、混油泥浆、油基泥浆、充气泥浆、泡沫泥浆）、乳状液、清水、空气等几种类型。2.钻孔冲洗方式主要有全孔循环和孔底局部反循环二种方式。全孔循环又分正循环与反循...