钻采工艺论文范文
钻采工艺论文范文第1篇
关键词：瓦斯抽采；封孔工艺；带压封孔
在煤炭开采过程中，瓦斯灾害一直是威胁矿井安全的主要灾害之一。虽然国内外学者在瓦斯治理方面进行了大量试验研究工作，但实践效果均差强人意。目前煤层瓦斯预抽采措施仍然被认为是预防瓦斯灾害最为有效的方法之一。
抽采浓度偏低成为困扰瓦斯灾害预防的瓶颈，一般来说造成钻孔抽采浓度低的因素有很多，其中封孔工艺是影响因素之一，也是最重要、最关键的影响因素。目前十矿煤层瓦斯抽采孔普遍采用水泥砂浆封孔、开放式注浆(即无压注浆)，显然抽采浓度低与该工艺封孔效果不理想有很大的关联。因此，开展带压封孔技术研究是改变十矿煤层瓦斯抽采现状的关键。
1 矿井抽采概况
平顶山股份煤业股份有限公司十矿（以下简称十矿）是全国瓦斯治理难度最大的煤矿之一，井田瓦斯具有储量大、含量高、压力大的特点[1]。近年来，随着煤层开采深度的进一步增加，复杂瓦斯地质因素的相互作用使得开采条件变得渐趋恶化，瓦斯动力灾害逐渐显现并趋严重，而作为该矿重要预防手段实施的本煤层瓦斯抽采措施却存在着抽采浓度偏低的现状（数据显示仅为5%左右）[2]，严重影响了十矿安全生产的进度。抽采效果是以瓦斯抽采浓度为首要表现形式，并直接决定了瓦斯抽采进度，因此，如何提高瓦斯抽采浓度就成为十矿瓦斯治理方面亟待解决的首要问题。
2 煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术
2.1 煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术原理
根据抽采钻孔封孔工艺现状分析和空气扩散渗透进入抽采管的途径，我们可以清楚的知道，要成功提高煤层钻孔抽采浓度，其钻孔封孔段必须具备两个关键条件：一是抽采钻孔周围煤体裂隙封堵密实[3]；二是封孔段不能出现空气通道[4]。为了实现这一目标，本文提出了煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术，即双侧聚氨酯-水泥砂浆带压封孔工艺。实现了封堵煤体周围松动裂隙、杜绝空气通道形成的目的，从而达到抽采钻孔密封技术要求，提高钻孔抽采浓度，进而提高煤层瓦斯抽采率。
2.2 双侧聚氨酯-水泥砂浆带压封孔工艺
该封孔工艺是对双侧聚氨酯-水泥砂浆封孔工艺的彻底改进，其本质改进有两点：一、为了加强重力对浆液在煤体扰动裂隙内渗透扩散的影响，对封孔段长度做了重新调整，延长封孔段长度；二、给浆液的渗透扩散一个直接的源动力，带有一定的注浆压力。
由于现在煤矿企业所使用的聚氨酯大多是预先调配好的，通过添加一定试剂方式对反应时间调整余地不大，因此，本封孔工艺中固定抽采管、配合延长封孔段使用的聚氨酯就不能采用将其均匀涂抹到缠裹在抽采管预定位置毛巾上的方式。通过理论和试验论证决定采用手压泵将聚氨酯注入预留固定位置的方式，这样就可以解决由于反应过快而带来的难以实现延长封孔注浆段长度的问题。
注浆压力的选择要根据钻孔周围煤体情况，聚氨酯固定段长度、抗压强度及抽采钻孔的密集程度等等作出。
该工艺实施步骤：
(1) 封孔前，利用压风吹净孔内钻屑；
(2) 然后将经过严格挑选的无裂缝抽采管放入抽采孔一定深度；
(3) 抽采管预定封孔段两端缠有具有一定长度的用来约束聚氨酯不至于四溢流失的毛巾；
(4) 利用预留的聚氨酯注入胶管将一定量的聚氨酯注入，待聚氨酯反应完全，再通过孔口端预留注浆管利用压力可调风动注浆机向封孔段注入水泥砂浆，要求达到一定的压力；
(5) 待水泥凝固后并网进行瓦斯抽采。封孔示意图，如图2-1所示。
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图2-1双侧聚氨酯-水泥砂浆封孔示意图
1――瓦斯抽采管2――水泥砂浆封孔段3――聚氨酯固定段
4――预留注浆管5――高压球阀
2.3 施工工艺参数
普通封孔工艺参数：开孔长度14.4m、封孔段长度15 m、抽采管长度14.4 m；设计封孔工艺参数：封孔段长度15 m、抽采管长度15.15 m。根据十矿的实际情况，施工队伍的钻头规格最小的为Ф54 mm，故确定抽采管的孔径规格为Ф94×5 mm，普通工艺开孔孔径选为Ф120 mm，扫孔孔径为Ф54 mm；设计工艺施工孔径选Ф120 mm。确定十矿戊组煤层带压注浆的注浆压力为：2.1MPa本文中所设计的封孔工艺单孔需0.63的聚氨酯，而普通封孔工艺需要0.315的聚氨酯。当水玻璃加热到38°时，0.75:1 比例的灰浆凝固速度达到最快，这与添加波美度39°的水玻璃反应速度相同。所以，本文注浆用的水泥与水玻璃也按上述比例进行配比。
3 煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔工艺的效果考察
参数设计要求：封孔后钻孔封孔段可以满足注水承压实验，在注浆压力下封孔段周围不会出现漏浆、涌浆现象。并网抽采时，可以实现较高的抽采负压。
本文中所设计的带压封孔工艺与普通封孔工艺在十矿戊9-20180机巷进行试验。设计封孔工艺钻孔与普通封孔工艺钻孔共施工8个，依据十矿要求可知，一般本煤层抽放钻孔皆超过50米，封孔长度一般在20米。（钻孔布置如图3-1所示），设计封孔工艺钻孔和普通封孔工艺钻孔各四个，抽采管采用相同的Ф89×5mm。
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图3-1试验钻孔布置图
1――1#孔设计工艺2――2#孔普通工艺3――3#孔设计工艺4――4#孔普通工艺
5――5#孔普通工艺6――6#孔设计工艺7――7#对普通工艺8――8#孔设计工艺
封孔半径：注浆扩散半径影响注浆加固范围内的煤体的密实性，在给定注浆布置条件下，注浆扩散半径越大，各注浆孔浆液扩散圈相交重叠厚度越大，则煤体被浆液充填的密实性越高。封孔半径就是注浆浆液扩散所达到的有效范围，主要基于钻孔扰动裂隙影响范围而言。
有效半径是浆液渗透扩散的下限，一般结合煤体地质特性确定。其次封孔半径是注浆压力确定的基础。根据经验，瓦斯抽放钻孔的煤体扰动破坏范围一般为孔径的5~ 10倍，考虑到抽采钻孔周围煤体由于地应力的存在而具有随时间的卸压裂隙延伸，故可确定钻孔扰动裂隙影响范围较计算值大一些，从而使得打钻活动照成的扰动裂隙影响范围均囊括在封孔半径影响范围之内。
注浆压力：注浆压力即为带压封孔时实现有效封孔半径的注浆理论压力。
3.2 实验结果分析
由于数据较多，本文只取了前23天的抽采数据，且文中只列举了1#和2#孔的瓦斯浓度变化曲线作为直观的比较。
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图3-21#孔设计工艺瓦斯抽采浓度曲线图
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图3-32#普通孔钻孔抽采浓度与时间的关系
从观测得到的抽采数据制成的浓度随瓦斯抽采天数的变化曲线中可以直观的看出，随着煤层瓦斯抽采工作的进行煤层瓦斯是呈现递减态势，这与煤与瓦斯突出的防治目标正好吻合。从列出来的曲线图中可以观察出，本文中所设计的带压封孔工艺技术措施与普通单侧聚氨酯-水泥设计带压封孔工艺从抽采浓度变化曲线效果来分析，我们可以发现本文所设计带压封孔工艺较十矿以前所采用的封孔工艺瓦斯抽采浓度有大幅度的提升，可以实现大幅度提高煤层瓦斯抽采浓度的要求。
4 结论
带压注浆封孔技术是借助注浆设备提供一定的注浆压力，以此保证封孔材料在孔壁裂隙内的渗透扩散，加固、充填裂隙，在裂隙面上形成网络骨架，增强煤体强度，凝固后生成对煤体具有较高粘结性的有机塑性体。带压注浆封孔可以保证在钻孔周围一定范围内形成人造外壳从而达到杜绝孔壁裂隙对钻孔瓦斯抽采的影响。以此作出以下结论。
(1)提出了煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术原理。由于煤体是一多孔且裂隙发育的介质，在地层压力作用下，煤层本身具有一定的塑性，当钻孔在煤体内钻进时，钻孔周围煤体内会形成一定范围的松动裂隙，瓦斯气体可以通过这些裂隙解吸逸散，空气可以通过这些裂隙渗透到深部煤体，因此，必须对这些裂隙进行处理才能提高瓦斯抽采浓度。
(2)根据带压封孔技术原理，就目前采用的煤层瓦斯抽采钻孔封孔工艺自行改造设计了一套本煤层抽采钻孔封孔工艺。经十矿戊9-20180机巷的实地封孔抽采表明：带压封孔工艺技术可以成功的抽取较高浓度的煤层瓦斯，很好的实现了提高瓦斯抽采浓度的目的。
(3)由于该煤层瓦斯抽采钻孔封孔工艺能够实现较高瓦斯抽采浓度，满足提高煤层瓦斯抽采浓度的要求，因此有一定的推广价值。
参考文献：
[1] 平顶山股份煤业股份有限公司十矿矿井地质报告，内部资料，平煤股份十矿,2008.
[2] 平顶山股份煤业股份有限公司十矿瓦斯地质图说明书，内部资料，平煤股份十矿,2008.
[3] 俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,1992.
[4] 韩贵雷，破裂岩体承压注浆加固力学特性试验研究[D].徐州：中国矿业大学硕士论文,2008:4-7.
钻采工艺论文范文第2篇
【关键词】圆弧凸棱钻杆；高效顺层钻进；钻杆拆卸装置；破碎突出煤体
0 引言
松藻煤电公司打通一矿为煤与瓦斯突出矿井，年设计生产能力180万t，目前实际年产量160万t，井田内含煤10-12层，自上而下6#、7#、8#煤可采，其中6#层局部可采，6#、7#、8#煤层位于煤系中部，层间距分别为5.8m和6.7m，平均厚度分别为0.74m、1.10m和2.85m。矿井绝对瓦斯涌出量达220m3/min，相对瓦斯涌出量达75 m3/t。
现开采的7#、8#煤层均为近水平松软破碎低透气性突出煤层，其原始透气性系数5.71×10-3～3.19×10-2 m2/MPa2・d、f值小于0.5、原始瓦斯压力1.2～4.5MPa、平均瓦斯含量17.1m3/t～29m3/t。过去顺层钻孔均采用ZY-1250型全液压钻机+Φ87mm螺旋钻杆+压风排粉施工工艺，由于煤层薄、破碎且软分层厚度大，故顺层孔施工过程中垮孔、卡钻严重，深度浅，丢钻频繁，施工进度慢，抽采时间短、效果差，严重影响抽采达标进程和采掘工作面的安全生产及正常接替。为此，打通一矿通过改进圆弧凸棱钻杆并结合自身实际，研究形成了一套完整的圆弧凸棱顺层高效钻进新技术，大幅度提高了顺层钻进效率并在全公司推广应用，取得了明显成效。
1 破碎煤体顺层钻孔垮孔及卡钻原因
对于破碎松软突出煤层，钻孔孔壁的瓦斯压力、煤体自身力学性质及钻头和钻杆施工扰动是影响钻孔破坏形式的重要因素，尤其是煤体自身各向异性特征对钻孔垮孔影响至关重要。这主要表现在顺层钻孔施工过程中的排渣量远远大于理论排渣量，并且在钻进过程中的某一段内排渣量远远多于其他段。例如，打通一矿顺层孔施工采用Φ87mm螺旋钻杆，配合Φ94mmPDC钻头，实测孔径为105mm，7#层煤的比重为1700kg/m3，那么单孔理论排渣量为：
M理=孔断面S×孔深H×煤的比重γ（钻孔深度一般为80米）
M理=■×80×1700=1177.029kg
但在实际施工过程中，单孔排渣量：
M实=2000～5000kg，远远大于单孔理论排渣量。
据此，该结论与国内有关学者提出的“钻穴”概念相符，钻穴实际上是由地应力、瓦斯压力、煤体力学性能和钻杆扰动力等4个因素共同作用造成的钻孔局部直径远远大于钻孔理论直径的准充填型洞穴，如图1。
图1 顺层钻孔“钻穴”示意图
钻孔实际上等同于微型巷道，在以上四大因素作用下钻孔内也会发生小型煤与瓦斯突出，且突出具有突发性，“钻穴”的形成也具有突发性，瞬间形成的“钻穴”处于准充填状态，“钻穴”产生后造成钻机负荷增大，排渣量增加，继续钻进“钻穴”前方新产生的钻屑难以短时间内排出，钻杆周向摩擦力大于钻机扭力时，出现直接抱死钻杆和丢钻事故。
2 圆弧凸棱顺层钻进技术
2.1 改进顺层钻孔钻杆
在原压风加螺旋钻杆正常钻进过程中，一旦“钻穴”产生后，由于螺旋在该段内叶片空隙被钻屑充填，“钻穴”体积逐渐增大，钻屑量瞬间增大，机械排渣能力难以短时间内发挥作用，同样，由于大量钻屑掩埋钻杆，风流只能沿钻穴上部通道流动甚至堵塞，如图2。
图2 螺旋钻杆“钻穴”钻进示意图
因此，在松软破碎煤层施工顺层孔，解决“钻穴”段排渣难题成为预防钻孔垮孔抱钻的关键。打通一矿提出了采用圆弧凸棱钻杆解决“钻穴”段排渣难题，其钻杆断面为近似三角形，为降低钻杆三边对煤体的切削破坏孔壁，三角采用圆角过渡，钻杆断面外接圆直径为73mm，施工钻头采用Φ94mmPDC钻头，钻孔排渣空间大大增加，钻杆实物图见图3。
图3 圆弧凸棱钻杆实物图
由于圆弧凸棱钻杆在“钻穴”段钻进时，钻杆自身旋转强行在钻屑中形成压风排渣通道（如图4），可实现快速排渣，同时钻杆圆角可对大粒径钻屑进行研磨捣碎，更有利于钻屑的排出，大大提高了钻进速度，进一步克服了卡钻、抱钻，提高了钻进深度和施工效率。
图4 圆弧凸棱钻杆“钻穴”钻进示意图
打通一矿将圆弧凸棱钻杆首次用于W2707运输巷S帮上段，钻进速度明显提高，但仍然存在钻杆断裂现象，根据钻杆断裂部位，设计了加强型圆弧凸棱钻杆，钻杆螺纹连接由M42×40增大为M48×40，螺纹由三角形螺纹改进为更加耐磨的梯形螺纹，增大了螺纹连接处的强度；针对钻杆壁厚较薄、容易被夹持器挤压变形的问题，将钻杆壁厚由5mm增大至8mm，大大降低了丢钻杆事故。
2.2 改进圆弧凸棱钻杆拆卸装置
打通一矿由于煤层薄、巷道断面小，原顺层孔施工钻机大多采用ZY-1250全液压钻机，钻机卡盘及夹持器结构均根据原普通Φ50mm圆柱形地质钻杆设计，而圆弧凸棱钻杆与圆柱形地质钻杆不同；若圆弧凸棱钻杆采用管钳人力拆卸，单孔钻杆拆卸平均时间达2.5h以上，劳动强度大，危险程度高，据统计，2007年～2011年打通一矿共发生钻杆拆卸伤人事故97次，其中重伤事故2次。
为解决圆弧凸棱钻杆拆卸难题，根据其结构及ZY-1250全液压钻机夹持器特点，研制了圆弧凸棱钻杆安全快速拆卸装置，实现了钻杆机械拆卸，碛结构包括三棱轴及三方套两部分，见图5。
图5 圆弧凸棱钻杆安全快速拆卸装置结构图
1.三方套；2.三棱轴
同时又根据圆弧凸棱钻杆结构特点， 将ZY-1250钻机Φ60mm夹持器改进为Φ80mm的特殊夹持器与其配套。
圆弧凸棱钻杆拆卸装置使用步骤：
（1）钻孔钻进至设计位置后，在钻机卡盘上安装三棱轴和三方套，钻机卡盘卡紧三棱轴并推进至圆弧形凸棱钻杆位置，钻机卡盘正转，使三棱轴与圆弧形凸棱钻杆连接但不拧紧，拖动孔内圆弧形凸棱钻杆至一根钻杆长度位置；
（2）滑动三方套至三棱轴与圆弧形凸棱钻杆连接位置，卡紧钻机夹持器，钻机卡盘反转，松开首根钻杆与第二根钻杆的连接；
（3）滑动三方套至三棱轴棱柱段位置，手动反转首根钻杆并取下，重复以上步骤依次取下孔内钻杆。
2.3 中风压辅助钻进
由于圆弧凸棱钻杆钻进工艺采用压风排渣，钻孔排渣空间、钻进速度明显提高，若采用0.6MPa以下常压风难以满足钻进需要，故选用艾能MLGF 15/10-90G矿用移动式螺杆空压机供风，提供风压0.7～1.2MPa。
3 圆弧凸棱顺层钻进技术的应用及效果
3.1 顺层钻孔不同施工工艺
打通一矿W2707、W2704对拉工作面运输巷SN均采用原工艺即ZY-1250液压钻机+螺旋钻杆+常压风排渣；
W2704对拉工作面北回风巷采用ZY-1250液压钻机+常规圆弧凸棱钻杆+中风压排渣施工；
W2704对拉工作面南回风巷采用ZY-1250液压钻机+加强型圆弧凸棱钻杆+中风压排渣施工，各地点的施工工艺参数见表1。
表1 顺层钻孔施工工艺参数
3.2 应用效果
打通一矿在W2704北回风巷S帮使用普通圆弧形凸棱钻杆，157个班实际施工成孔171个；在W2704南回风巷N帮上下段采用加强型圆弧凸棱钻杆， 261个班实际施工成孔252个；在W2707、W2704运输巷两帮均采用传统螺旋钻杆，1136个班实际施工成孔891个。W2704、W2707工作面钻孔竣工图见图6、图7。
（1）顺层孔钻进效率
应用结果表明：采用圆弧凸棱钻杆顺层孔钻进，增大了排渣空间及排渣速度，较螺旋钻杆施工工艺，平均钻进时间由86 s/根降低至63s/根；采用圆弧凸棱钻杆快速拆卸装置代替呆扳手，平均钻杆拆卸时间由79s/根提高至19s/根，且杜绝了呆扳手伤人事故；采用普通圆弧凸棱钻杆、加强型圆弧凸棱钻杆施工顺层钻孔，较螺旋钻杆施工工艺施工效率均有显著提高：普通圆弧凸棱钻杆施工工艺施工效率平均1.10孔/班、85.52米/班，加强型圆弧凸棱钻杆施工工艺施工效率平均0.93孔/班、70.21米/班，而传统螺旋钻杆施工工艺为平均0.78孔/班、56.6米/班。结果见表2。
表2 顺层钻孔施工效率比较表
（2）钻杆丢失率
顺层孔施工由于抱钻或卡钻丢钻，不仅造成大量经济损失，并且对工作面的回采埋下重大安全隐患。根据相邻的W2707、W2704工作面顺层孔施工记录，结果表明：采用加强型圆弧凸棱钻杆施工顺层钻孔钻杆丢失率由传统工艺的413.5根/万米降低至72.9根/万米。结果见表3。
表3 顺层钻孔施工钻杆丢失比较表
表4 钻孔成孔、报废孔、成孔率比较表
（3）钻孔成孔率
顺层孔施工过程中，由于钻杆自重及挠度影响，钻杆在煤层中并不按照设计轨迹钻进，常常钻入顶底板，导致钻孔报废。加强型圆弧凸棱钻杆结构强度增加，进一步提高了在煤层中的钻进稳定性，结果表明：采用加强型圆弧凸棱钻杆施工钻孔成孔率由传统工艺的78.5%提高至92.2%。
（4）直接经济效益
新型顺层孔钻进工艺大大提高了钻进效率，缩短了钻孔施工工期，为保护层工作面的预抽及工作面接替提供了抽采时间保障，推广该工艺后的工作面均实现了提前投产。并且新工艺采用圆弧凸棱钻杆自动拆卸装置代替管钳人工撤卸后，杜绝了管钳伤人的安全事故。
直接经济效益主要表现在丢失钻杆、钻头现象大大降低，节约了材料费用。经计算，新工艺节约钻具费用为3.813万元/万米。
4 基本结论
（1）在破碎突出煤层中采用ZY-1250液压钻机+加强型圆弧凸棱钻杆+中风压顺层钻进及自动撤卸工艺，平均钻进时间由86 s/根降低至63s/根，平均钻杆拆卸时间由79s/根提高至19s/根，施钻效率由平均0.78孔/班、56.6米/班提升至0.93孔/班、70.21米/班；钻杆丢失率由413.5根/万米降低至72.9根/万米，成孔率由78.5%提高至92.2%，钻具费用节约3.813万元/万米；且杜绝了撤卸伤人事故。
（2）在破碎突出煤层中采用圆弧凸棱钻杆施工工艺严必须制定安全技术措施并规范操作，严禁强行进退钻或撤卸钻杆，否则易造成孔内燃烧或煤与瓦斯突出事故。
【参考文献】
[1]张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M].北京：煤炭工业出版社，2001.
[2]于不凡.煤和瓦斯的突出机理[M].北京：煤炭工业出版社，1985.
钻采工艺论文范文第3篇
关键词 螺杆钻具；马达转子；处理工艺
中图分类号：TE921 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）18-0049-01
马达作为螺杆钻具不可或缺的重要组成部分，其重要性不言而喻。而对马达来说，转子作为其重要零件，不论是其表面的抗腐蚀能力还是本身的力学性能，都直接影响着螺杆钻具的使用寿命。在螺杆钻具的使用实践中，我们发现，在一些高酸性环境下，转子容易受到腐蚀，这样就会缩短螺杆钻具的使用寿命。因此，必须要做好转子表面的处理。
1 螺杆钻具马达转子的工作原理
在钻井作业中，当高压流体从马达顶部注入时，会在马达进出口处形成压力差推动马达转子进行旋转，完成能量转换，将扭矩和转速通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而达到钻井目的。需要明确的是，马达的输出扭距与压降成正比，输出转速与输入流量成正比，因此在地面上控制压力和泵的流量就可以控制井下钻具的扭矩和转速。
2 螺旋钻具马达转子表面处理前的光整加工
螺杆钻具转子经铣削加工后表面粗糙度达不到表面处理要求，因此需要进行光整加工。一般采用的是砂带进行抛磨处理。砂带抛磨具有以下优点：首先，砂带磨削是一种弹性磨削，具有磨削、研磨、抛光多种作用，磨削效率高、磨削速度稳定，可以十分方便地对外圆复杂曲面进行磨削。此外，砂带具有冷却性能好的优点，不易烧伤表面，能够获得较高的表面光洁度。其次，砂带抛光具有环保性能好和安全性高的优点。抛磨过程中噪音和粉尘小，且易于控制，环境效益好。砂带质量轻，即使发生断裂也不会有伤人的危险。再次，操作简便，辅助时间少。不论是手动还是机动磨削，其操作都非常简便。且砂带成本低廉。
3 螺杆钻具马达转子的几种表面处理工艺
鉴于不同厂家生产的马达转子性能不同，因此常会采用不同的处理方法。下文主要介绍了几种常见的表面处理工艺。
3.1 镀硬铬表面处理工艺
1）镀硬铬表面处理工艺的优点。采用镀硬铬进行马达转子表面的处理，具有很多优点，可以概括为，采用此工艺处理的表面光洁度较高，而且外观相比其他工艺要漂亮；镀硬铬的硬度较高，在干摩擦环境下，摩擦因数较低，会提高马达转子的耐磨性。
2）镀硬铬表面处理工艺的缺点。虽然许多厂家都采用镀硬铬工艺进行马达转子的表面处理，但是这并不能说明此工艺好无缺点可言，其存在的劣势主要表现在以下几个方面：首先，镀硬铬在马达转子表面处理时要使用镀铬溶液，由于此溶液本身的分散能力较差，会使得镀层不均与，加之马达转子的外形较为复杂，在镀层时，不能平衡电力线的分布，造成镀层厚度落差的出现，这样一来就会影响马达的使用。其次，镀层容易出现孔隙。这是因为这种处理工艺是直接在钢体上镀硬铬，由于镀层的应力较大，极容易出现裂纹。同时其容易受钻井液的影响，当钻井液含氯浓度较高时，马达转子的基体腐蚀就会较快，寿命就会缩短。
针对此种工艺的缺点，应该采取积极的改进措施，比如为了预防裂纹或者孔隙，可以采用双层镀铬工艺。而且要尽量保证镀层的完整，这样就可以避免镀层与基体间形成微电池，可以起到防腐蚀的作用。
3.2 镀钨合金表面处理工艺
采用镀钨合金进行马达转子表面处理工艺，目前已经被越来越多的人认可，特别是非晶态的合金镀层应用越来越普遍。和晶体结构不同，这种合金镀层的结构类似液体，因此，其具有较强的抗腐蚀性，而且能够满足马达转子的耐磨要求。镀钨合金表面处理工艺有以下几个特点：首先，该工艺比较环保，而且危害较小，操作起来较为便捷。其次，该工艺不论是在耐酸性和耐腐蚀性方面，都比镀硬铬工艺优越。同时，其分散能力和覆盖能力较高，能够保证均匀镀层。
3.3 基于化学原理的镍磷镀表面处理工艺
和电镀表面处理工艺不同，镍磷镀表面处理工艺利用的是氧化还原的化学原理。它首先采用活化法对马达转子表面进行油污处理，然后将其放入到镀液中，这是一种致密镀层的方法，能够将金属沉积在各种材料的表面上。这样就不会出现镀硬铬表面处理工艺中镀层不均匀、镀层覆盖能力差等问题。而且其具有较强的适用性，能够满足各种复杂形状转子的表面处理要求。
镍磷镀表面处理工艺的优点。首先，其镀层较为均匀。不会引发电力线分布不均的情况，能够保证整个表面镀层的均匀分布。其次，此工艺能够灵活确定耐蚀层的厚度。不同的矿井由于井下作业环境不同，对螺杆钻具马达转子的要求也不同，对腐蚀性高低的要求不同。这种采用化学原理的工艺处理办法能够针对不同的腐蚀度要求来确定耐蚀层的厚度。再次，此工艺成本较低。相比较电镀处理工艺，此工艺可以节约电费，而且所需要的设备要少，消耗要低，经济效益明显。当然，在采用此工艺时，也需要注意一个问题，即加强对镀液的控制，保证镀液的稳定性。
3.4 基于较高防腐特性的陶瓷涂层处理工艺
随着我国油田事业的进一步发展，油田钻井技术也得到了进一步的发展，各种钻井液的使用也开始增多，特别是饱和盐水钻井液的应用愈发普遍。这就让转子面临更加复杂的施工环境，如果没有较高的耐腐蚀性，螺杆钻具的使用寿命会缩短。而一般的处理工艺已经不能满足转子的腐蚀要求。而陶瓷涂层采用热喷涂的方法进行施工，则能够达到理想的效果。当然，此工艺的应用中还有一些需要注意的问题，必须要严格按照施工方案进行表面施工处理。要坚持先进行前处理，然后喷涂，最后进行后处理的办法。在喷涂设备的选择上，以往采用多是一些离子喷涂设备，而现阶段随着科学技术的不断改进和升级，超音速喷涂设备开始被广泛应用。这种喷涂设备喷涂效果理想，其喷涂中会产生较大的冲击能量，能够在转子表面形成致密性能好的涂层。当然，陶瓷涂层处理工艺处理费用较高，应该进行工艺改进，降低其成本。如果能做到这一点，该处理工艺将会有更广阔的发展前景。
4 结束语
综上所述，螺杆钻具马达转子表面处理工艺是较为复杂的，不同的表面处理工艺有其特有的优点，当然也存在一些需要克服的缺点，为了提高马达转子的使用性能，提高其耐腐蚀性和耐磨性，必须要采用适合的处理工艺，从而提高螺杆钻具的使用寿命，保证井下作业的顺利进行。
参考文献
[1]殷凤玲，于卫东，孙伟，刘鹏，魏志，时志国.螺杆钻具马达转子不同处理工艺的应用.石油矿场机械，2010（03）.
钻采工艺论文范文第4篇
[关键字] 钻孔间距 "空白带" 抽放
[中图分类号]TE644 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-1-296-2
0 引言
随着开采深度的加大，我国煤矿瓦斯涌出和煤与瓦斯突出灾害加剧，由此引发的重大特大事故时有发生，2005年以来发生重特大瓦斯事故329起，死亡3082人，占煤矿同类事故起数的58.6%，死亡人数的64.6%，煤矿瓦斯事故仍是"第一杀手"。煤与瓦斯突出矿井对突出综采工作面进行先抽后采措施，但由于本煤层钻孔设计与钻进工艺限制，钻孔之间没有交叉，综采突出工作面出现"空白带"，造成"空白带"区域的煤与瓦斯突出时有发生。为吸取事故教训，确保平煤四矿丁5，6-19190综采突出工作面安全生产，在丁5，6一19190突出工作面消除"空白带"进行了钻孔设计与打钻工艺技术攻关。
1 工作面概况
丁5，6-19190采面位于一水平丁九采区东翼下部，北部为丁5，6-19210采面（已回采结束），南部未回采，东部至一、四矿井田边界，与一矿丁6-32020采面平均相距32米，西与丁九总回、轨道相通，该采面标高-432～-485，地面标高+245～+340，距地面垂深650～840米，采长194米，按突出危险管理。
2 钻孔间距优化
在没有开采保护层条件下， 预抽煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出，减少采场瓦斯涌出 主要措施。根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》AQ1026-2006规定，不同矿井，不同煤层要求达到不同大小的瓦斯抽采率指标。由于在规定预抽期内，煤层瓦斯抽采率大小，决定于抽放钻孔的设计参数，特别是钻孔的孔间距和钻孔孔深最为重要，因此优化抽放钻孔的间距和孔深是保证煤层在预抽期内达到预定的抽采率，具有十分重要的意义。
2.1 钻孔瓦斯流量衰减规律
根据煤层瓦斯流动理论可知，当流动性质为非稳态时，钻孔瓦斯流量随着时间的延长呈衰减规律而变化。钻孔瓦斯流量的变化规律基本上符合负指数方程，即：
式中q（t）-百米钻孔瓦斯流量，m3（min·hm）；q0-钻孔的初始瓦斯流量，m3/min；a-钻孔瓦斯流量衰减系数d-1。
2.2 钻孔布置距离理论方程式建立
根据钻孔瓦斯流量衰减规律方程式（1）推算经t（d） 时间单孔抽放的瓦斯总量为；
式中Qc -经t（d）时间单孔抽放的瓦斯总量，m3；
q（t）-百米钻孔经t日排放时的瓦斯流量，m3（min hm）； l-钻孔长度，m； t-抽放时间，d。
而钻孔单孔控制范围内煤体瓦斯储量为QH：
式中 ρ-煤的密度，t/m3；
M- 煤层平均厚度，m；
H- 钻孔间距，m；
W- 煤层原始瓦斯含量， m3/t。
则经t（d） 时间瓦斯抽出率η 应为：
即以抽出率作为指标，确定钻孔布置间距的理论方程式为：
式中η -预抽瓦斯率，%。其它符号意义同上。
2.3 现场试验
平煤四矿地质构造复杂，瓦斯问题严重，1997至2007年共发生21次与瓦斯突出，丁九采区累计发生突出19次，丁56煤层较软，打深比较困难，为了消除丁5，6-19190突出工作面"空白带"难题，如何提高软煤层瓦斯预抽率，增加抽放量，已经成为矿井安全生产中重要丞待解决的问题。
2.3.1 本煤层钻孔瓦斯抽放效果考察
四矿丁九采区丁5，6-19190采面采用顺层钻孔预抽本煤层瓦斯。为摸过适合于丁九采区丁5，6煤层瓦斯抽放的参数，优化本煤层钻孔管理，在丁5，6-19190工作面风巷打试验本煤层钻孔3个，设计钻孔直径为89mm，孔深40米，间距15m，成孔后立即挂网抽放，2008年4月至2008年7月对钻孔瓦斯流量和深度进行参数测定，其百米月平均瓦斯流量如表1
2.3.2 本煤层钻孔间距的优化确定
对表1试验钻孔考察数据进行回归拟合分析。可求得钻孔间距与钻孔抽放时间之间的指数关系。四矿丁56-19190采面煤体密度 =1.40t/m3，煤层厚度3.4m，煤层瓦斯含量5.04 m3/ t，预测工作面回采期间绝对瓦斯涌出量将
根据式（6）求得丁5，6-19190采面本煤层钻孔不同预抽期所对应的钻孔布置间距如表2所示。
从表2可以看出，当钻孔布置间距采用4.6m时，本煤层预抽期需要6个月，其预抽率达到20%。因此，确定优化后本煤层钻孔间距为4.6m。
3 打钻工艺试验
根据我矿在丁5，6-19190风巷钻孔间距的优化确定，现场按4.6m布置，采用大功率钻机虽然达到瓦斯抽采率要求，风巷钻孔深度一次只能打到80-100米左右，机巷钻孔只能打到60-75米左右，不能消除"空白带"。因此，还需对打钻工艺进行改进试验。
3.1 打钻基本情况
丁5，6-19190机风两巷掘进期采取随掘随打随抽，使MK-3钻机，钻机扭矩660N.m，钻杆直径为φ42mm，钻孔深孔只能打到40米左右。
3.2 打钻工艺试验
根据平煤[2008]183号文《关于进一步加强矿井瓦斯抽采工作的通知》第二条"必须落实本煤层瓦斯抽放规定。突出煤层综合机械化采煤工作面执行措施孔深度必须在20米以上。对采面中部"空白带"必须执行震动爆破卸压措施"规定要求，另外，一旦采取震动爆破卸压措施，容易出现瞎炮现象，更不安全，为此，分别在丁5，6-19190机风两巷对打钻工艺进行试验，技术措施为使用大功率钻机，增大钻机扭矩，提高钻孔深度。
4 打钻工艺改进
主要从钻机滑道、压柱、固定方法、钻杆、钻进顺序等五个方面进行改进，优化打钻工艺。
4.1 改造钻机滑道。甩掉钻架；改变滑道下方四个卡钻架横梁上的前后卡瓦间距，实现跨皮带稳钻。
4.2 革新压柱。去掉人工进行升降单体液压支柱，换成自动油压支柱；根据液压原理和钻机操作台的控制，实现自动升降支柱。
4.3 改变固定方法。皮带里侧两颗压柱用原有钻架横梁进行固定间距，压柱下方用螺丝固定在滑雪上，实现容易移动。钻机滑道下落到皮带里外侧柱子上的横梁，上紧卡瓦实现了跨皮带稳钻。
4.4 更新钻杆。把原有的1.6米长的光钻杆更换成0.8米长的来复线钻杆，φ42mm来复线钻杆来更换为φ50mm复线钻杆实现巷道狭窄接卸钻杆。
4.5 优化打钻顺序。在丁5，6-19190机巷使用MK-4钻机，φ50mm来复线钻杆先打60米钻孔，孔间距4.6米，先进行卸压，卸压后把MK-4钻机退回去，在两个卸压孔中间再打深孔，孔间距为2.3米， 通过这种方法，机巷本煤层钻孔打到80米以上，最深打到100米左右。
丁5，6-19190风巷使用两台大功率钻机，第一台ZYW1900R钻机在前打80米钻孔先进行卸压，然后在设备车后用ZDY4000S钻机在卸压孔中间再布孔，孔间距为2.3米，现场把ZDY4000S钻机底座垫高400mm打深孔，目前丁5，6-19190风巷设备车以里的钻孔孔深在120米以上，最深打到140米左右。
5 试验效果
根据四矿丁九采区丁5，6-19190突出工作面本煤层钻孔间距优化结果，进行钻孔抽放参数设计施工钻孔，并挂网抽放，同时对打钻工艺改进，消除了"空白带"。由资质单位对丁5，6-19190工作面进行消突评价，结果认为：瓦斯预抽率达到24%，可解吸瓦斯含量降至2.40m3/t，小于 7 m3/t，达到了瓦斯抽采指标。消除"空白带"后，消除了工作面煤与瓦斯突出危险性，取消了排放钻孔，大大解放了生产力。
6 结论
（1）根据钻孔瓦斯流量衰减规律方程，以抽出率作为指标，建立了本煤层瓦斯预抽钻孔布置间距的理论方程式，为合理确定钻孔布置间距提供了依据。
钻采工艺论文范文第5篇
中图分类号：TE2文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）04（a）-0000-00
1 高密度钻井液的定义及研究现状
较早时期的钻井作业的理论与实践中，对于高密度钻井液的认定范围要比现在宽松的多，一般ρ≥1.50g/cm3的，即可以被认为是高密度。然而随着钻井工作的不断深入发展以及钻井工艺水平的不断提高，越来越多的实际情况表明，原有的判定标准已经不符合实际工艺中的需要，提高对于高密度钻井液的判断标准势在必行，可以说即使是现时重新认定的高密度钻井液的密度范围在随着时间的推移和工艺的进步的发展中依然逐渐成为常规钻井液的密度范围。从笔者的理论研究和实践经验来看，即使是每立方厘米提升0.2g依然不能满足现实工作中对于高密度钻井液的要求，也不再是钻井工艺所关注的热点问题。从国内外最新的研究成果和最近的钻井现场工艺技术实践来看，对于钻井液的维护工作和使用过程而言，重点应该集中在1.90gcm3≤ρ≤2.40g/cm3这个密度范围之内。因此笔者采用较宽松的标准将高密度钻井液定义为1.80g/cm3≤ρ≤2.50g/cm3的密度范围内。
国外高密度钻井液的理论研究所面临的问题，大致包括抗温性、流变性、抑制性等方面。实际上流变性差、滤失量大、泥饼厚、固相含量高一直是钻井液理论研究和工艺应用的世界性难题，只有开发新型的性能优秀的钻井液技术才可以顺利解决上述难题从而更好地勘探和开发复杂地理地质及油气层。 从国外的经验来看，其所采用的钻井液密度均高于每立方厘米2g的密度，加上其他方面的配套的工艺技术等因素的影响，其发展方向已经拓展到了无固相。在实际工艺中多使用油基或聚合物之类的高密度钻井液，部分使用甲酸盐可以将密度控制在每立方厘米2.3g，出于保护油气层的需要，这类钻井液加重材料的使用是非常合适的，然而其缺点在于成本难以降低。
从国内的理论研究方面来看，由于大规模的地质地理的勘探和开发的不断升级，我们对于高温高密度钻井液方面也有了自身的一定的理论成果。比如在降低不利于提高钻井液密度的方面，我们可以考虑减少其中的膨润土以及其他低密度固相的含量从而实现钻井液密度的提高，或者通过使用甲酸盐之类来提高液相的密度从而有效地提高高密度钻井液的流变性，甚至还可以彻底放弃使用固体加重材料从而有效降低钻井液粘度和提高其流变性。再者，还可以使用活化加重材料，使得高密度水基钻井液由此而产生粘度等效应上的减弱，为有效增强其流变性而释放自由水。理论指导了实践的应用，我们因此开发出了多种新型的加重材料，比如聚磺体系和磺化体系的活化加重材料由于使用时间长加上经验多、效果好从而很大的推动了国内关于高温高密度钻井液的应用研究。高密度钻井液在目前我国的钻井现场情况来看，其应用范围还有很大的拓展空间。从为数不多的使用高密度钻井液的情形而言，其密度范围多集中在每立方厘米2g至2.4g之间，高于此密度范围的实际例子相对比较少。而另一方面更关键的问题是，对于加重剂的研究和使用方面，我们的经验非常缺乏。一般而言，具有较好使用效果的加重剂主要有方铅矿、铁矿粉以及重晶石粉。在我们实际的优选加重剂材料的过程当中，首先采用的是调研重晶石粉，在采用活化重晶石粉的情形下，加重极限可以高于通常认为的每立方厘米2.64g。铁矿粉则由于其固有的某些缺陷——比如容易沉降、造成卡钻、钻具所受磨损较明显以及难以调整的流变性而不被广泛采用。加重效果最好的应当是方铅矿，可以将钻井液密度提升至每立方厘米3.8g以上，然后对于此类加重材料我们并没有正式投入到石油钻井行业，这不能不说是一个遗憾。
从国内外高密度钻井液的研究现状来看，其中所普遍存在的问题严重地影响了高温高密度钻井液的技术发展和实际使用效果。因此，对高温高密度钻井液做进一步研究与探讨是很有必要的。
2 高密度钻井液的技术难点
高温高密度钻井液目前的理论研究和现场经验中所存在的技术难点主要由三个方面，其一是钻井液自身性质方面的问题，其二是对于密度提高之后的控制问题，其三是某些情况下的维护处理技术问题。
第一个方面的问题是在钻井液自身性质方面，流变性与沉降性始终是困扰高密度钻井液研究和实践的首要难题，通常情况下，流变性的解决意味着沉降性不稳定的增加，这是由于高密度钻井液当中普遍存在的固相过高的原因所致，解决这一难题就意味着高温高密度钻井液的研究和实践方面的重大突破和关键性技术提升。另一个问题是由于钻井液中不同材料的使用对于自身体系的抑制和污染问题也是非常关键的。例如高密度钻井液的适用范围是较深的地层，其环境温度较高，再加上固相含量高的因素的影响，膨润土和剂的使用都存在着流变性和沉降性的矛盾，对于前者由于最佳限量的把握难以掌控，从而导致稠度过高过低都会影响钻井液的正常使用，而后者的存在对于流变性的影响不可忽视。再加上加重材料由于种类、密度和粒度方面尚未存在有效的控制手段，从而导致钻井液受到有害固相污染的情况比较严重，而我们现实所采用的手段基本上是通过加入多种无机盐来使之适应较为复杂的地层钻探。在现场使用高温高密度钻井液的情形中，由于地质条件的复杂和地层环境温度压力的非线性变化，比如同一井段会存在不同的温度和压力体系，而钻井液的安全密度范围在此时会变得相当狭窄，这就要求对于膨润土的含量要进行严格控制，对于最佳限量要有精确地把握。否则就会导致上述的流变性与沉降性之间的矛盾的产生，无论稠度的增高或者降低在高温高密度钻井液的使用中都会导致严重事故，比如卡钻，更甚的会导致井眼的报废。在某些极端情况下，使用超高密度钻井液（超过本文所规定的上限每立方厘米2.5g）时，过高的固相含量，由于其颗粒的不断分散，流变性无法有效控制从而导致稳定性变差，其处理过程又由于加入了稀释剂和胶液，很容易导致处理不当而引起增稠或者减稠的现象，其最终又会导致流变性和沉降性的矛盾问题的出现，使得钻井工作难以继续开展。第三个方面是维护技术的难度问题，合适的密度，良好的流变性，良好的高温稳定性，良好的失水造壁性，良好的抗污染性能，良好的性，较强的抑制性以及能很好地保护油气层等是对高密度钻井液的技术要求，因此我们必须合理使用加重材料以及调整膨润土的含量，在提高流变性，保持沉降稳定的基础上，满足深井施工的技术要求。
3 高密度钻井液的未来发展趋势
从国内外的最新研究成果来看，水基钻井液的使用是钻井行业工艺技术进步的必然趋势。对此国内的研究与国外相比，有成果也有不足。国外对此类钻井液的研究应用已经日趋成熟，需要着重深入的是针对现场需要在细节上不断优化，提高性能，针对特殊情况的地层具体提出详细的处理意见和解决方案；而对于国内现实情况而言，虽然我们在水基钻井液的研究上也取得了较多的成果，有了相当的进展，但是由于处理剂的使用上的经验缺乏和理论不足，导致我们在工艺水平和国外还有较大的差距，尤其是国外在成熟使用油基或合成基钻井液的同时，我们的研究实践仍然屈指可数，故而这应该是我们国内目前研究的重点和难点，对于如何推广使用油基或合成基的钻井液，从而有效回避流变性和沉降性稳定的矛盾是国内钻井液行业研究和实践中的关键问题。如本文开篇所述，对于目前情况下的超高温超高密度钻井液的研究使用，也必须加以重视，因为在未来的某一天，其就会转变为高温高密度钻井液。这一方面的难点依然在于处理剂的研制上。对于流变性和滤失量的控制、钻井液配方的优化以及钻井液抗污染抗高温的能力上，笔者认为以下几方面可以成为未来研究重点考虑的对象：一，乙烯基甲(乙)酞胺， 2-丙烯酞胺基长链烷基磺酸、N， N一甲(乙)基丙烯酞胺和异丙基丙烯酞胺等单体的工业化研究，尽快形成经济可行的生产工艺；开展N-(甲基)丙烯酞氧乙基N， N一甲基磺丙基铵盐、2-丙烯酞胺基2-苯基乙磺酸等单体的合成工艺研究；二，研制低相对分子质量的聚合物降滤失剂，以及抗盐高温高压降滤失剂、降黏剂、抑制剂、剂、封堵剂和井壁稳定剂等；三，通过接枝共聚改性和高分子化学反应获得低成本、高性能的超高温钻井液处理剂；四，引入新型超高温聚合物处理剂和低密度固相控制剂提高抗温性；五，研制超高温高密度钻井液重点解决流变性和高温高压滤失量控制问题；第六，研制超高温无黏土相钻井液和超高温高密度有机盐钻井液体系。
应当借鉴国外的成熟经验，在引进消化并吸收先进技术的基础上研制高性能的抗温超过20摄氏度、密度大于2.4kg每升的超高温高密度油基钻井液体系，以及有利于井壁稳定油气层保护乃至环境保护的合成基钻井液体系。在重晶石加工方面，应当选择新的加重剂或者通过研究高性能黏切剂和表面活性剂来提高钻井液的沉降稳定性并选择新型的合成基材料来降低成本。在油基钻井液的选择上，应该选择或者研制低毒或者无毒的基础油同时研究油基钻井液处理剂的可降解性，并研制适用于合成基钻井液的乳化剂，流型调节剂以及增粘剂。在回收利用方面，要循环利用油基钻井液，研究固液分离和含油钻屑的处理，探索合成基钻井液的现场应用工艺技术，重点是合成基钻井液的回收再利用。
4 结论
综合本文上述对于高密度钻井液的研究现状、技术难点和发展趋势三方面的探讨不难看出，国内在钻井液的理论研究和现场使用方面，与国外还是有一定差距，主要体现在油基钻井液和合成基钻井液的使用上。这也是我国钻井液工艺理论研究和技术发展的下一步重点所在。虽然国内在超高温水基钻井液方面也有接近国际领先水平的进展，但是对于现场应用以及针对具体的特殊情况的处理还远远不够。应当致力于把室内研究转化为现场应用成功上来。进一步开发新型处理剂和滤失控制剂、剂等。在完善和优化钻井液体系配方的基础上完善钻井液性能、提高钻井液技术，形成自身的钻井液体系。以解决高温高密度钻井液所存在的流变性、沉降稳定性以及滤失量控制等方面存在的问题。
参考文献
[1]蔡利山，胡新中，刘四海等， 高密度钻井液瓶颈技术问题分析及发展趋势探讨[J].钻井液与完井液，2007，9
[2] 刘永福， 高密度钻井液的技术难点及其应用[J]．探矿工程，2007，5
钻采工艺论文范文第6篇
[关键词]盆地；煤层；气钻井；工艺
中图分类号：TM33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0044-01
一.煤气层特点分析
国外煤层气钻井技术非常高，媒体产量也非常高，形成了煤气产业，我国加强对于国外公司合作，加强了煤层气井钻井技术发展，对于煤层气的开发可以采用合理钻井技术，通过近几年施工煤层气地质条件钻井工艺得到非常高的提高，对于煤层钻井技术进行非常高提高。煤层钻井气主要成分是CH4，吸附状态存在于煤层中，产生机理上是降压和渗透过程，煤层具有双重的空隙结构特点，不同意物理性质的硅砂岩结构，是埋藏深度非常浅的压缩气体。煤机械强度比较低，容易压碎，难以支撑底层的压力，钻开后的煤层浸泡时间长，会导致煤层塌陷问题出现，隔理钻开后过滤会失大量吸水，造成空隙堵塞问题，煤层的压力系数变化比较大，规律也存在很多差异，不同的煤层压力系数不一样，需要对于钻井液数值进行通气处理。
二.煤层气钻井技术分析
1.从煤层气钻井技术施工经验分析可以看出地质和储层条件都相对比较稳定，层埋深度比较浅，底层相对比较老，结构比较细致，一般采用钻井方法，钻井组合同时要满足传递模式，输送介质和防止钻孔弯曲需要。冲洗液的配制和维护中需要采用山东产的钠土粉配制泥浆进行很好浸泡处理，同时进行很好搅拌，泥浆管理员要随时调整泥浆性能，检修和维护泥浆净化装置系统，保证正常运行，最终负荷泥浆使用标准。
2.冲洗液的使用可以防止钻孔坍塌问题，可以使用粘度比较高的泥浆，提高层孔比重。井段底层主要是第四系表土层，钻井中最需要注意的就是防止井坍塌问题，严格控制钻井压力，防止倾斜问题，保证井眼垂直，还要准备好足够的材料保证施工正常进行，还要进行稳定基岩钻井速度。做好钻头使用，提高钻井技术发展，严格控制好钻井参数，测量好井倾斜控制问题，很好设计要求施工正常进行，防止井内部掉块问题出现，用大排量井内做好冲洗工作。提前预计煤层要进行一定严密岩层管理，确保资料准确，保证国内国际灵活好用，进行煤层系统使用，做到对于煤炭很好控制，严格控制好参数操作，具体要仔细检查和保证水眼的顺畅，进入煤层要进行很好煤心使用。
3.为了对于煤层进行很好评价研究需要采取一定措施，对于煤岩结构进行很好渗透和裂缝处理，做好相对解吸和实验工作，根据计算机技术对于煤层气储量预测产气量，布置好压裂设计，提供一定依据，常规对于煤层气井进行很好特殊处理，具体要求就是要提高煤心直径，采取一定高校措施，迅速的提高气体散失，保证煤心质量和状态，同时降低成本。对于区域地质结构储层条件进行很好认识，对于层埋深度进行很好检测，保证压力正常，采用一定钻井机进行常规采集。采用大直径钻井技术组合强化钻井参数，有效控制井倾斜问题，满足井身要求，加快钻井速度，采用相对固定的保护煤储层，降低钻井液体成本。
三.盆地煤层气钻井工艺方法
1.煤层气是煤矿瓦斯，是一种吸附状态存在煤层天然气，是天然气最现实的接替能源，不仅有利于煤矿安全生产，还能有效减少大气环境污染，最重要的就是可以改善国家能源结构，煤层气资源地面开发工程技术施工最需要问题就是需要采用煤层气储层有效保护煤层钻井工艺，研究方法主要就是要很好的预测煤层压力，对于煤层进行很好保护工作，采取有效措施加强储备煤层保护，提高煤层气体使用，充分应用改善国家对于石油天然气钻井技术使用。科学系主要统地进行钻井工程设计可以很好确保高质量的煤层气体使用，保证工程设计顺利进行，为了能够很好保证煤层气体安全钻井，要对于煤层组织进行很好控制，采取一定措施控制很井喷。
2.井漏现象非常普遍存在，是造成部分煤层气井钻主要原因，l生井漏原因主要是河床和山坡上部地层疏松，煤层有大段灰岩地层，裂缝发育，使得煤层处于压力状态，可以使用堵井漏模式，采取强行钻井办法进行很好煤层处理，很好处理好控制钻井。煤层漏失由于存在比较高的压力常常会诱发裂缝问题，封堵裂缝最关键问题就是及时进行临界条件扩散，利用物质平衡原理保证裂缝周围表面漏失防止问题。还要很好对于裂缝进行处理，堵住需要材料，如果破裂压力增加，就会在裂缝尖端产生一定破裂问题，随着地层弹性有效增加裂缝尺寸，防止漏财问题，还要很好提高裂缝材料地层效应问题，防止漏材料使用。
3.还有能有效的防止水泥和毛钻堵漏问题，对于发现的钻井液要从半山腰地方防止，采用分段处理方法对于表层进行封固处理，有效提高对于水泥堵漏效果，充分考虑对于井漏问题处理，还要很好确保安全。同时要很好规避安全隐患问题，煤层机械强度低的要对于裂缝和割理发育进行亚久，煤层断井不稳定技术要进行很好坍塌处理，实施对于煤层保护措施，及时提高煤层空隙压力，防止井壁安全问题，提高钻井密度，保持一定平衡，加重煤层安全措施。随着常规天然气减少，能源需求不断增加，对于环境保护要日趋严格化，煤层气存在巨大资源，是国家能源消费重要地位。
结论
煤层气钻井过程中会出现坍塌、井漏和煤层气气侵等问题，极大影响了钻井安全，为了能够降低事故发生，需要提高钻井速度，通过国内外煤层钻井现场经验资料分析，可以很好结合目前煤层气钻井技术情况分析，及时对于煤层钻井管理进行研究，针对盆地煤层气钻井中存在问题进行及时应对，要及时进行安全井漏和坍塌密度水泥浆固处理，研究总结可以很好对于问题进行解决，同类煤层气钻开采提供借鉴。盆地是一个非常复杂煤层地区，气钻井技术主要建立在地质力学性质和开采要求基础上，由于煤储层特殊地质特性认识，非常有必须对于煤层气钻井技术进行安全分析和研究。
参考文献
[1] 王荧光，煤层气田地面集输工艺技术[A]，2011年煤层气学术研讨会论文集[C]，2011年.
钻采工艺论文范文第7篇
关键词 加紧机构；加工工艺
中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）69-0155-02
1 概述
钻床夹具主要用于零件孔的钻、扩、铰等加工，钻模借助其上的钻套以引导刀具准确地确定刀具与工件间的相对位置。零件上通常都有待加工的各种不同用途和不同精度的孔。由于钻孔时切削条件差，常影响孔的加工精度和生产效率，尤其是孔和孔系的位置精度，用划线找正的方法难以达到较高精度和较高的生产效率。因此在零件的批量生产中，采用钻模进行孔加工，这样既可提高零件加工尺寸的稳定性和经济性，又能增强了零件在装配过程中的互换性。
2 零件工艺性分析
2.1 零件的加工要求
现有一批名叫加紧机构的零件，其结构及主要尺寸如图1所示。它是某产品上的一个关键零件，该零件孔位加工精度的好坏直接关系到产品的使用性能。该零件材料为ZG35CrMnSi，两端面尺寸已加工。
根据图纸设计要求，初步拟定采用两种方案加工：
1）采用传统的钳工划外形轮廓加工线及φ12、φ16和φ20孔的中心线。后钻铰孔。但该零件形状不规则，划线之中有角度换算，同时加工精度较高，单靠钳工划线钻铰孔既不经济也不能很好保证零件在装配过程中的互换性；
2）采用钻床夹具及钻模板划线和钻铰孔，由于钻模板的设计就已充分考虑好了零件的外形和三个孔的位置关系和加工精度，只要钻模的设计尺寸保证要求，无论加工数量多大，其加工出来的零件尺寸稳定性好，零件在装配过程中互换性也比较好，即在工艺上考虑了零件加工的合理性和经济性。
通过上述两个方案的分析比较，结合零件中图纸要求，采用方案二比较好，具体钻模的设计需要先研究解决如下问题。
2.2 零件的工艺性分析
该零件的工艺流程如下：精铸成型喷砂热处理钳铣钳、钻粗铣精铣表。
在钳工工序中，主要是划零件的外形轮廓线和加工φ12、φ16和φ20孔。在划线和加工过程中，主要保证尺寸17、110、224±0.2、249±0.5、R221、27°。这些尺寸精度要求并不是很高，但是由于零件的形状不规则，且在后续的加工R206±0.15尺寸时是以已加工好的圆孔来定位，因此在加工圆孔时还要兼顾到后续尺寸，以避免在铣R206±0.15尺寸时没有留加工余量以致引起零件报废。
为保证零件R206±0.15尺寸的加工余量以及孔位的精度要求和光洁度要求，在划线时以钻模板的精确外形划线，同时以钻模板上的孔和快换钻套对零件待加工孔分别按钻、扩、粗铰、精铰四个工步进行加工，依靠所设计的钻模保证相关尺寸关系。
3 钻模的设计
3.1 定位
零件上的三个待加工孔为通孔，根据基准重合原则，以加工过的平面定位，使该零件在XY平面上被限制了X、Y、Z三个自由度；同时将可升降式钻模板靠近零件，调整零件使零件外圆与钻模板的外圆一致。
3.2 确定夹紧方式和设计夹紧机构
零件定位后，需要对零件进行压紧夹牢。根据零件的结构特点，在本钻夹具中，装夹是通过升降式钻模板将零件固定在本体上，其钻模板既有定位作用又能夹紧。由于夹具体积较小，可固定在钻床工作台上，因而使用方便。
当零件定位并被升降式钻模板压紧后，使零件沿Z轴反方向被压紧在定位块上。为便于操作和提高机械效率，夹紧方式采取两块压板压在钻模板的两侧。夹紧机构采用支承点在中央的螺旋压板机构，力的作用点落在靠近钻模板外边沿侧面，在钻削孔时，由于孔径较小，钻削扭矩和轴向力较小，且已有定位底板承受轴向切削力，故此夹紧机构是可靠的。
3.3 钻模板设计
钻模板设计时要兼顾到加紧机构零件实际尺寸，使钻模板既具有按外形划线功能，又具有钻模功能。由于要求钻模板具有夹紧功能，所以设计钻模板时应使钻模板具有一定的强度和刚度，以防止由于变形而影响钻套的位置精度和导向精度。同时，为便于按钻模板外形给加紧机构零件划线，钻模板的周边外边沿应向内侧倒一定角度。另外钻模板的导向孔和本体上的导向柱应为H7/g6的间隙配合，以便于钻模板的升降。
3.4 钻套的设计
为进行钻、扩、铰加工，采用快换式钻套。为了使钻头能自动定心，钻套内孔与钻头的间隙不能过大，钻套内孔尺寸应与加紧机构零件所需加工的孔径尺寸相同，。钻套外径与钻模本体的安放钻套的孔的配合为间隙配合，这主要是换钻套时方便。为了提高钻套的使用寿命，钻套表面应渗碳、淬火处理。
4 钻模的主要结构及工作原理
4.1 钻模的主要结构及作用
钻模主要由本体、定位元件、钻模板、夹紧装置等组成。本体是钻模的主体，主要作用是用来配置安装各元件，如定位元件、夹紧装置、导向柱等使之组成一个整体。定位元件主要由定位底板组成，主要作用是确定工件在夹具中的正确位置；钻模板的主要作用是给零件定位时提供一个参考位置，同时对零件孔的加工精度起着精确保证作用；夹紧装置主要由压板、弹簧、滑杆和螺柱等零件组成，主要作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中正确位置不变。其结构简图如图2所示。
4.2 钻模的工作原理
钻模的工作原理如下：先将零件用游标卡尺测量R236与R212之间的实际尺寸，兼顾R212与R206之间是否能保证壁厚6±0.65，将零件加紧机构放在钻模地定位底板上，后将钻模板靠近零件，调整零件位置使零件不加工面外形与钻模板的外形位置能保证壁厚6±0.65，之后用夹紧装置将钻模板和加紧机构零件压紧，最后划零件的加工轮廓线，同时通过钻套内径进行钻铰孔。在钻铰孔时应注意：钻孔的钻套与铰孔的钻套孔径不一样，需换钻套。
5 钻模的主要特点及所达到的效益指标
5.1该夹具有以下几个特点
1）定位合理准确、夹紧可靠方便，在加工过程中夹具有足够的刚性，确保加工精度；
2）夹具结构紧凑，各元件结构尺寸选择合理；
3）装卸工件方便、操作简单，易于维护；
4）夹具在机床上安装可靠、方便找正。
5.2 达到的效益
该夹具的使用极大地提高了零件加工精度和生产效率，减少了后续加工时没有加工余量而报废的零件数量，增强了零件在装配过程中的互换性，在生产中取得了明显的经济效果。
6 结论
经对产品加工后的检测，零件尺寸完全满足要求。经几批零件的加工后表明,该钻模完全能保证零件的加工精度，达到了预期的使用要求，对于加工类似的零件，本文所述的加工方法有一定的借鉴意义。
参考文献
钻采工艺论文范文第8篇
Abstract： Offshore drilling engineering provides foundational services for offshore shore economic development and construction. How to give full play to its important social value is our current problems that urgently need to be solved. Based on this， the paper analyzes the offshore drilling process and technology， hoping to provide reference for the peer.
关键词： 钻探工程；护孔技术；全孔取芯技术
Key words： drilling engineering；protecting hole technology；full hole core drilling technology
中图分类号：TE5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）35-0061-02
0 引言
钻探的目的是为了圈定矿体、计算储量，采用地下实物资料、验证地下信息推断与解释的技术手段。我国的钻探技术和装备水平与国外先进的国家相比还是有一定差距，可喜的是，随着近几年的不断实践探索，我国钻探技术得到长足的发展。尤其是在近海钻探工程方面，随着护孔技术、全孔取芯技术，原状土取样技术以及孔内原位测试技术等技术的不断应用推广，使得近海钻探工程发挥了更大的作用价值。近海钻探工程技术也成了近几年学术界讨论的热点话题，如何才能使钻探技术更好的运用到钻探工程中，发挥钻探工程更大的社会价值，亟待我们讨论。基于此，笔者结合长期海上钻探工作经历，并结合同行以及学术界研究成果，对当前近海钻探工程技术与工艺略谈一些自己的浅见，希望以此来共同提高近海钻探技术水平，提高近海工程勘察工作的效率和质量，为近海岸边经济的发展和建设做好更好的服务。
1 工艺分析
钻探工作的对象主要是海上风电和海上桥梁项目等。近20年来，据研究所知：国外的地质钻探工艺方法并没有根本性的发展和突破，国外一些发达国家采用的钻探方法中的取心方法为常规提钻取心（Conventional Core Drilling）、反循环取样（Reversery Circulation）及绳索取心（Wireline Core Drilling）。
1.1 绳索取心钻探技术的使用 绳索取心钻探技术是一种对钻探技术不用提钻取心的技术。 它的工作原理为：当桥矿心装满桥心管时，把桥矿心容纳管捞取上来的操作需要借助专用的绳索工具。当发生桥矿心堵塞时，不需要把孔内钻杆柱提升到地表上；然后要将桥矿心容纳管打捞上来，此操作需要借助专用绳索打捞工具；在对钻头的磨损状况检查时，方可把全部钻杆柱提升上来；当钻头需要更换时要提升上来全部的钻杆柱。利用绳索取心技术的优点是既可以把升降钻具的辅助时间减少，也可以使纯钻进的时间得以增加，更可以把钻进的效率提高。此技术主要的应用范围是固体矿产钻头、石油、天然气钻头和工程地质钻头等各个领域。
1.2 液动潜孔锤钻探技术 目前，在世界上，我国已成为应用开展和研究锤技术最好的国家之一。此技术的基本工作原理是在回转钻探的基础上用现场配套的泥浆泵输送的液动潜孔锤对已被破碎的岩石施加其冲击的能量，就是在钻头上进行冲击负荷回转的钻探。常规回转钻探的改革是对液动潜孔锤钻探进行的。是在现代金刚石钻探技术之后的又一关于钻探的新方法。它是抓住了桥梁坚硬岩石的脆性大和抓住了岩石的抗剪强度低以及桥梁岩石的不耐冲击力等缺点并对其加以利用。采用此技术可以非常有效的解决具有钻探效果低和桥梁钻探质量差的坚硬的岩层和复杂的桥梁岩层的一项钻探技术。
1.3 反循环钻探技术 反循环钻探技术是一种全新的钻探记技术。由于反循环钻探技术的出现被称为钻探技术的又一次改革。反循环钻探技术主要是根据桥梁条件单独采用空气反循环钻进和水力反循环钻进。采用它的好处是可以使具有局限性缺点的单一钻进方法得以克服，同时也扩大了它的使用范围。此技术代表了在钻井技术上的又进入了一个突破。实践和研究证明：使用反循环钻探技术可在近海资源的调查中发挥了巨大的作用。反循环钻探技术的基本工作原理为：把压缩空气作为介质，使它经过内外管到达孔底此过程利用双壁钻杆用碎岩的方式驱动孔底的潜孔锤的钻进，并驱动被潜孔锤工作后的气体返回到地表。把好、空气携带到地表的桥梁屑作为地质杨品，此种取样方法具有高效率、低成本和适合近海的地区使用等好处。还有地质勘探取样和水文水井勘察等都适用此钻探技术。各种复杂的地层的注浆孔施工等也采用了反循环钻探技术的技术。
1.4 组合钻探工艺 反循环钻探技术和金刚石绳索取心是地质找矿钻探领域里应用最为广泛的两大钻探技术。这两种钻探技术都具有正面与负面作用。两者的结合可以满足人们对地质钻探找矿的要求。也有可使钻探技术的效率和降低大幅度的提高等优点。目前，在一些干旱缺水的地区都应用到了组合钻探技术。组合钻探技术的基本工作原理是有机的结合了反循环钻探技术和金刚石绳索取心 两种的综合的地质钻探新技术。组合钻探工艺具有采用一套双壁钻杆和同一台钻机易以及辅助器具相同等特点，根据地层情况及地地质要求，快速的把组合钻探技术的优点实现，使综合钻探的目的得以最大限度的达到及提高和降低成本的目的。反循环钻探技术适用于干旱缺水和去取心困难的地质。
1.5 定向对接井技术 采卤对接井的实现标志了钻探技术又有了突破。同时也标志着我国的定向对接井技术在国际上所处的地位，即已处于主导地位。定向对接井技术的基本工作原理是采用水平井钻井技术和采用螺杆钻受控定向钻井技术，使地面距离相具有数百米的两井与地下距离困扰打数百米及上千米的目的层进行对接，使两口井相连的水溶对流采卤得以实现。采用定向对接井技术解决了对接设计和堆积孔钻井工艺等各种关键的技术。并且也研制了新型的钻具结构和新型金刚石轴承与硬质合金轴承等多种专用的工具。定向对接井技术的使用范围比较广泛，应用在可溶性矿产开采和地浸矿山开采等地区。
1.6 新型节水钻探工艺 新型节水钻探工艺对海上桥梁等都具有很好的作用。新型节水钻探工艺具有一套高效的安全节水功能和一套节水钻探结构新颖的系统能够为海上桥梁提供解决方法。包括节水潜水泵、多功能安全接头、自动排水阀和专用单缸柱塞泵等配套器具。新型节水钻探工艺的使用前景非常的广泛，特别适用于海上桥梁的钻孔。新型节水钻探工艺为海上桥梁提供了有效的技术手段，降低了海上桥梁的生产成本和工人劳动强度，同时也减少了环境的污染。
1.7 作业平台 作为现场勘察工作的平台，海上钻探中作业用船是前提条件，这也是与陆域勘察最大区别之一。目前，国内勘察单位多为配备专用钻探船只，通常会根据当地条件，通过租用民船并加以简单安装或拼装，将其作为海上钻探作业的临时用船。因此施工工艺的前提和关键条件就是作业用船的选用。他同时也是工程安全的前提保证，基于此，对作业用船的选择必须遵守国家《建设工程勘察安全规程》（DBJ13-19-98）的相关规定，参照表1和表2所示。
对工程中较为常见的渔港或中小型港口，其勘查区域通常离海岸不过数百米，水深也只有10m左右。对于此类港口船只的选择，可根据以往实践经验，通常对单体船可采用30-40（T）；对于双拼装船只可采用15-20（T）即可满足应有的要求。若船只过小，钻机平台的安装将会十分困难，无法全面将工作面展开；若船只太大则会增加吃水深度，调整及移动不便，且会大大增加钻机平台安装的工作量。
2 技术分析
2.1 全孔取芯技术 桥芯质量要求即保证桥芯的原状态不扰动，尤其是岩桥面层以及以上的样品，不能因为机械的振动或人为的敲打而导致样品的松散和破碎。按照设计孔深对其进行钻探，该孔要达到设计孔深，否则就要加深空直到揭底预定的层位方可为止。
钻探工程在实施时遇到了海层复杂及施工操作难度大等问题。不宜采用内管超前钻具，因此方式桥芯进入桥芯体比较困难，进尺速度慢，且增加了个人的劳动强度和丢失桥芯情况比较严重。
取芯工具改进措施：首先，花瓣式卡簧取芯代替烧结取芯，加装内钻头在钻具的内管底部，加工出内台阶在内钻上，安装卡瓣机构。在施工的状态下，让卡瓣随着钻进时岩芯的顶进向上打开，并且使之贴在内管壁的追面上。当回次钻进到达提钻的时候，让卡瓣在岩芯摩擦力和其自身的重力作用下向中间合拢，同时把桥芯卡住。然后，用侧出水阶梯钻头代替水阶梯钻头进行改造，使阶梯钻头的阶梯部分对开出四个斜面的水口，使钻具内的冲洗液到达硬质合金齿底15mm处，此时钻头处于半状态，钻头进过改装后使岩芯不再受冲洗液的冲刷。其次，用球阀代替柱状单向阀。安装单向阀在钻具内管接头上，使内管接头外圆加工出的公扣与内管相连，使内管接头外圆加工出的母扣与球阀座配合，加工出四个出水孔，其作用为返泥浆用，当桥芯进入钻具内管时，管内的泥浆就会向上挤压阀球，钢球受到影响就会向上移动，泥浆进入阀腔在中心孔内工作。沿出水孔会进如到内外管的循环腔内。通过此技术的改进，解决芯的脱落问题，使泥浆与岩芯在岩芯管内接触。为完全不受污染的岩芯奠定了基础。经过对钻具使孔深达到85～250m，同时也使桥芯有了很大的提高，达到了标准的要求，使钻进的速度也加快了许多。
2.2 孔内原位测试技术 从广义上讲，孔内原位测试技术是指在不破坏和不扰动被测对象原有的状态，在这情况下对被测对象的性能和状态进行评价。狭义上讲，孔内原位测试技术是指对岩石的反应或物理力学指标利用与之相对应的实验手段在天然状态下进行分析和公式评定。孔内原位测试技术具有在原位应力条件下就可以进行试验及对其试验周期短和高效率等一系列优点。
2.3 原状土取样技术 原状土取样质量对实验的成果具有很大的影响。采取的原状土样质量的等级不能低于II级，如若没有达到这个标准，除含水率实验的项目外，其他的实验项目的密度、渗透及固结等的一些经过实验的数据都将受到影响。一般采用厚壁贯入式厚壁原状去器去对原状图样进行采取，此方式用的仪器是镀锌铁皮衬管。
3 结论
随着位于海域工程的不断增加，近海钻探工艺与技术水平也在不断改进和提高。但毕竟海域工程有限，近海钻探工程的工作量也尚不多，技术、经验的积累还亟待提高，当前近海钻探工程技术中还存在很多问题需要解决，如海上钻井过程中泥浆回收技术等，需要我们在日后实践中不断加以完善和提高。
参考文献：
[1]冉恒谦，张金昌，谢文卫，张永勤，宋志彬，向军文，刘凡柏，冯起赠，鄢泰宁，贾美玲，陶士先，胡继良.地质钻探技术与应用研究[J].地质学报，2011，85（11）：1806-1820.
[2]贾长城，刘春生.北京市平原区新生界立体地质调查全孔取芯技术[J].西部探矿工程，2008，20（7）：59-61.
钻采工艺论文范文第9篇
关键词：套管跟进；破碎；地层；钻孔；应用
一、概述
在井下巷道底板施工下行钻孔时，由于底鼓现象已经成为煤矿中比较常见的矿压显现，经历采动影响的采准巷道底鼓问题尤为普遍和严重[1]，其特性类似于人工填土，地层破碎情况严重，孔壁坍塌强烈，采用套管钻进也难以正常施工[2]，而跟管钻进技术在井下也未普遍地应用。
目前，钻探所采取的化学泥浆钻进工艺，在有裂隙、破碎掉块、缩径、坍塌、砂层、漏失等地层钻进时，对保护孔壁起到了很大作用。但是在煤矿井下施工十分破碎底板钻孔时，泥浆在底板甚至数米范围内四处流溢，根本起不到任何护壁作用。还有一种常用的处理方法是使用水泥浆加固底板，一般需要凝固48小时，影响了钻探效率。同时，在钻孔需要穿揭煤层时，由于井下钻孔多数非垂直钻进，需要揭露煤层厚度可达数米，煤壁稳定性较垂直钻孔差，化学泥浆钻进工艺亦不能保证有效，给钻孔向深部钻进留下了安全隐患。
组合式套管钻进工艺有别于套管钻进和跟管钻进技术，其特点主要是使用传统的钻杆来传递机械能和水力能量，先钻杆带动钻头钻进，再将钻杆接上套管带动套管扩孔钻进跟进，是将两者组合进行的作业过程。与跟管钻进工艺相比，其优点主要体现在可以相对自由地选择钻头、套管的规格，可自由选择水力和风力方式排粉，排粉通畅，地层适应性强。与套管钻进工艺相比，其优点在于对套管的材质要求较低，结构简单，易于加工，成本低廉。它解决了开孔即塌、穿煤厚度大煤壁不稳定的因素，是在煤矿井下施工底板钻孔省时、省力、有效的钻探工艺。
2015年，我单位承担了平煤股份公司某矿气源孔的施工任务，采用本工艺，成功穿越了底板破碎带和厚煤层易坍塌带，圆满完成了7个钻孔的钻凿施工任务。
二、工程概况
平煤股份公司某矿拟在中区丁5、6-21180机巷车场钻场、东区并联总回风巷钻场和戊8、9-21192风巷车场钻场分别向本矿戊8、9-20230老空区、邻矿己15-17220回采工作面施工7气源孔，抽采瓦斯，加以利用。该矿丁组、戊组煤层厚煤层，中区丁组煤、东区戊组煤采掘活动开始于上世纪90年代，现已经结束采掘，回收工作已经接近尾，所有采掘巷道均已停止维护，底鼓量最大可达到1.2m，底鼓带十分破碎，特征与人工填土类似。而7个钻孔均需在巷道底板开孔，亦需穿越厚煤层。
三、设备、工具选型
ZDY-4000S煤矿用全液压卧式钻机；BW-250型泥浆泵；
73mm钻杆；94mm无芯复合片钻头；127mm地质套管；133mm锯齿钻头。
四、施工工艺
（一）钻具组合。（1）钻头钻进时钻具组合。Φ73普通圆钻杆+Φ94mm钻头。（2）套管钻进时钻具组合。Φ73普通圆钻杆
+Φ73/Φ127mm套管螺丝头+Φ127mm套管+Φ 133mm套管钻头。
（二）工艺流程。（1）开孔时钻头钻进操作步骤。与普通钻杆钻进相同。（2）孔内有扩孔钻进套管时钻头钻进操作步骤。其操作步骤与开孔时钻头钻进操作步骤相仿，仅在安装￠73mm钻杆前将￠127mm短接头拧到扩孔钻进套管顶端，以保护其丝扣部分不在钻杆高速旋转中磨损。（3）套管扩孔钻进操作骤。1）当￠73mm钻杆接缝之一处于前夹持器和孔口之间，且距离孔口不小于0.2m时，停泵、停电，取下送水器。2）使用牙钳卡紧钻杆接缝处前一根钻杆，反转，拧开钻杆。孔内钻杆在孔底岩面支撑下或在孔壁摩擦力支撑下自然停靠。3）送电，给进装置后退至最大行程。松开动力头，停电，将钻杆依次取出。4）将
￠127mm套管短接头卸下，接上套管，再将螺丝头拧到套管上。将￠73mm钻杆拧到螺丝头上。5）将￠73mm钻杆依次通过动力头并与螺丝头上钻杆接合，使用牙钳拧紧。6）将送水器接入动力头后端钻杆上。7）送电，开启泥浆泵，待孔口返水时，闭合动力头。调整好将给进压力调整为2MPa，转速调整至100r/min。调整泥浆泵压力为2MPa，泵量250L/min。操作钻机给进手柄，钻进。（4）扩孔护壁套管跟进循环步长。由于钻杆在孔内自然停靠，如果跟进步长过大的话，￠127mm套管螺丝头则研磨钻杆，形成不进尺的现象，严重的话将钻杆丝扣磨损，造成钻孔报废。套管跟进循环步长最大不超过1.2m。
（三）技术要点。（1）根据巷道情况，钻机尽量靠后，尽量抬高，使前夹持器与孔口距离保持最大，最好保持在0.8m及以上。同时根据前夹持器与孔口距离确定套管长度，一般为0.8～1.2m。（2）套管扩孔钻进跟进步长不宜超过一根套管和螺丝头长度之和，一般在1.2m以下。（3）施工钻孔时，宜同化学泥浆钻进工艺配合使用，确保排渣充分，孔内干净。（4）套管扩孔跟进结束时，要留足时间，充分排粉，保证孔底干净，避免孔底沉渣埋没钻头。（5）套管底切削合金质量必须过硬，焊接必须牢固，确保套管钻头至少可以使用到穿过破碎易坍塌地段。（6）套管必须是国标地质套管，壁厚不能小于6mm，强度必须至少为
DZ40，套管丝扣宜为梯形扣。（7）套管扩孔跟进时，必须根据地层软硬情况合理调整给进压力和转速，给进压力一般为2MPa左右，转速一般为100 r/min左右，确保套管不会被扭断。（8）钻杆钻进时，最上一根套管加短接头，以保护孔内套管丝扣。
五、存在的问题和建议
采用本工艺，虽然成功施工了7个气源孔，但仍存在一些问题和需要改进的地方，并提出相应的建议，以便对本工艺时进行优化改进，更好地应用到在煤矿井下破碎、易坍塌地层条件下钻孔施工上来。
（一）存在的问题：（1）在扩孔护壁套管钻进时，由于钻杆要靠孔底支撑力或孔壁摩擦力自然停靠在孔内，因此本工艺适用于下行钻孔和倾角小于20°左右的上行钻孔，对于倾角大于20°左右的钻孔，无法使用本工艺。（2）本工艺对套管材质、操作参数、套管钻头、循环跟进步长要求严格，一旦出现问题，钻孔往往报废，基本上没有补救的余地。（3）本工艺操作相对复杂，对职工现场判断能力和操作技能要求较高。（4）本工艺对套管跟进深度有严格的要求，一般不应大于25m，超过25m，则由于套管连接部分太多，被扭断的机率大大增加。
（二）建议。（1）选取强度更高套管材，这样，无论在跟进深度、给进压力和转速上均可进一步提高，对于深部存在易坍塌地层的钻孔适用性更高。（2）设计钻孔时，尽量选择巷道断面大的钻场，钻孔与巷道的夹角尽可能最小，以便钻机前夹持器与孔口距离最大，套管可以更长，降低套管丝扣连接处被扭断的机率。（3）本工艺适用于十分破碎、极易坍塌地层，对于一般破碎、坍塌地层，应优先选用化学泥浆钻进工艺或其它钻进工艺。
结语：本工艺可以相对自由地选择钻头、套管的规格，可自由选择水力和风力方式的排粉方式，地层适应性强，对套管的材质要求较低，结构简单，易于加工，成本低廉，是在煤矿井下破碎、易坍塌地层条件下施工钻孔的一种有效的手段。
本文从钻孔施工中总结经验，介绍了工艺流程，罗列了技术要点，分析了存在的问题，提出了合理改进的建议，为套管跟进钻进工艺在井下破碎、易坍塌地层条件下钻孔施工中的研究、改进、推广提供了参考资料。
钻采工艺论文范文第10篇
论文摘要:刘桥一矿3煤为极薄煤层,4煤为主采煤层,3、4煤层间距较小,3煤采用走向长壁全部冒落法回采不现实,选用螺旋钻采煤法较好地解决了这一难题。
1 概述
刘桥一矿位于安徽省濉溪县境内,煤系地层为华北晚生古生界二叠系下石盒子组及山西组地层,含3、4、6煤及三到四层发育不全的极薄煤线,以单一薄煤层为主,煤层厚度0-1.75,平均厚度0.82m,平均倾角14°,局部可采,为极不稳定煤层。3煤储量主要分布在ii46上山采区东翼及六采区,可采储量合计为148.8万吨。
2 采煤工艺选择
根据3煤赋存特点及煤层厚度特征,我矿3煤采用钻采采煤工艺,边掘边采,掘进与钻采平行作业的方式施工。前方掘进工作面至少超前钻采工作面80米,钻机采用乌克兰生产的薄煤层三轴螺旋钻机,采用独头单向钻采。钻采顺序为前进式钻采至迎头。该机先在巷道下帮沿煤层倾向向下进行钻采,钻采完后再退回调头在巷道上帮沿煤层倾向向上进行钻采,该机适用于煤层厚度为0.5m-0.9m,煤层倾角-15°-+15°,煤层走向倾角小于8°的各种硬度的煤层。
2.1 落煤方法
①落煤方式
即一台螺旋钻机布置在运输顺槽中,向煤层打钻,钻头割煤,螺旋钻杆掏煤,煤直接落在运输巷的刮板输送机上运出。该机一次采宽2.0米,三轴联动钻杆1.54米一节,钻机本身自动接杆,达到设计采深或遇断层时,推出钻杆,螺旋钻机整体前移,预留0.8±0.2米煤柱后开始下一循环钻采。
②螺旋钻机正常钻进
设计钻采长度:钻采从运输巷设计位置处开始运行,从顺槽上帮向上钻采,钻采深度最大85米,平均80米,螺旋钻机以2.0m/min的速度向上钻采,直至达到设计深度。
2.2 设备配置
①螺旋钻
螺旋钻机选用乌克兰制薄煤层三轴螺旋钻机,其主要技术参数如下:
钻高625/725/825
钻宽2.0m
钻深上山方向85m,下山方向40m。
电机功率220kw
钻进速度0-1.0m/min
②运输设备
刮板输送机一部: 型号为sgw—40t
电机功率: 40kw
运输能力:150t/h
中间顺槽尺寸:1500mm×630mm×180mm
链速:0.92m/s
③运送和安装钻具的设备
单轨吊车一部,起吊速度为3m/min,运行速度为20m/min,起吊高度为3m。
④辅助运输设备
sgw---40t型转载机和stj800/2×40型皮带和sd—150f型皮带运煤。
2.3 生产能力
按一个螺旋钻采工作面布置,工作面每班钻进30m,每天钻进深度90m,钻孔高度0.65m,实际采高1m ,钻孔宽度为2.0m,钻煤时采储率为0.95,则:
w=l×s×h×r×c=90×2.0×1×1.46×0.95=250t
式中w---日产量,t/d;
l---日钻进深度,m/d;s---钻孔宽度,m;h---钻孔高度,m;r---煤层视密度;
c---采出率×95%; 则年生产能力=350×250=8.75万吨
3 巷道布置
根据3煤赋存状况,可充分利用ii46上山采区及六采区生产系统运料,排矸,运煤。减少了掘进巷道工程量,在3、4煤层间距较大的地点可设一临时垂直煤仓进行连接,煤仓高度即3、4煤层间距。
4 顶板控制
由于3煤无直接顶,老顶以中细砂岩为主,平均厚17.5m,钻采面采宽1.905m,煤柱宽0.5m,顶板来压及下沉量不明显,故钻采工作面采用不支护方式。正常工作时期,在工作面钻孔钻采完备后,在钻孔口以里0.3m 处支设3棵φ×h =180mm×650mm的优质木点柱,上方戴规格为长×宽×厚=400mm×200mm×40mm的木柱帽(柱帽沿倾斜使用),并用木栅栏加紧打牢,软底处加穿规格为1500mm×250mm×40mm的大木鞋。木点柱严禁支在浮煤、浮矸上。
随着螺旋钻采煤机不断前移采煤,要随时观测运输巷的围岩变形情况。当巷道压力变大,变形严重时,及时打锚索加强支护,锚索间排距300 mm×300mm,长度6.0m,安设在巷道拱顶,防止冒顶或影响钻采工作。运输巷采用猫网作永久支护。在钻孔口以上或以下0.3m处支设3棵φ×h =180mm×650mm的优质木点柱支护顶板。
5 通风
钻采工作面通风方式是利用2×15kw局部通风机供风。
6 该工艺与传统工艺相比的优点
①在采煤面实现无人操作,安全生产。
②降低伤亡事故和职业病患者。
③可以在螺旋钻具上安装三种不同直径的钻头625mm、725mm、825mm,增加在不同厚度煤层上的采收率。
④实现薄煤层采煤,其中包括从平衡的和保护煤柱上采煤,这样增加采煤量,并降低其在矿藏中的损失。
⑤只采煤不采矸石,采出煤质好。
⑥由于不需要支撑,从而节约了大量的木材。
⑦在相同条件下,与传统工艺相比矿工的工作效率提高一倍以上。
⑧由于留煤柱,代替了支护,降低了采煤成本,由于煤柱的存在,也减少了顺槽等巷道的回收费用。
⑨在顺槽中的设备维护、维修方便,避免了重体力劳动。
⑩人工工效提高,采煤机每班需6人操作,并且大大地减轻了 工人的劳动强度。
7 经济 效益
以我矿ii362钻采面为例:
储量 8.75万吨,井巷工程 600米 (ii362运输巷)费用 270万元;
螺旋钻采煤机 1台520万元,辅助设备 136万元;
人工工资/年72万元(2500元/月),电力消耗/年42万元;
其他消耗/年 100万元 ,计1140万元,预计销售收入 2625万元
预计利润1485万元。
8 结束语
钻采工艺论文范文第11篇
论文摘要:刘桥一矿3煤为极薄煤层,4煤为主采煤层,3、4煤层间距较小,3煤采用走向长壁全部冒落法回采不现实,选用螺旋钻采煤法较好地解决了这一难题。
1概述
刘桥一矿位于安徽省濉溪县境内,煤系地层为华北晚生古生界二叠系下石盒子组及山西组地层,含3、4、6煤及三到四层发育不全的极薄煤线,以单一薄煤层为主,煤层厚度0-1.75,平均厚度0.82m,平均倾角14°,局部可采,为极不稳定煤层。3煤储量主要分布在ii46上山采区东翼及六采区,可采储量合计为148.8万吨。
2采煤工艺选择
根据3煤赋存特点及煤层厚度特征,我矿3煤采用钻采采煤工艺,边掘边采,掘进与钻采平行作业的方式施工。前方掘进工作面至少超前钻采工作面80米,钻机采用乌克兰生产的薄煤层三轴螺旋钻机,采用独头单向钻采。钻采顺序为前进式钻采至迎头。该机先在巷道下帮沿煤层倾向向下进行钻采,钻采完后再退回调头在巷道上帮沿煤层倾向向上进行钻采,该机适用于煤层厚度为0.5m-0.9m,煤层倾角-15°-+15°,煤层走向倾角小于8°的各种硬度的煤层。WWW.133229.CoM
2.1落煤方法
①落煤方式
即一台螺旋钻机布置在运输顺槽中,向煤层打钻,钻头割煤,螺旋钻杆掏煤,煤直接落在运输巷的刮板输送机上运出。该机一次采宽2.0米,三轴联动钻杆1.54米一节,钻机本身自动接杆,达到设计采深或遇断层时,推出钻杆,螺旋钻机整体前移,预留0.8±0.2米煤柱后开始下一循环钻采。
②螺旋钻机正常钻进
设计钻采长度:钻采从运输巷设计位置处开始运行,从顺槽上帮向上钻采,钻采深度最大85米,平均80米,螺旋钻机以2.0m/min的速度向上钻采,直至达到设计深度。
2.2设备配置
①螺旋钻
螺旋钻机选用乌克兰制薄煤层三轴螺旋钻机,其主要技术参数如下:
钻高625/725/825
钻宽2.0m
钻深上山方向85m,下山方向40m。
电机功率220kw
钻进速度0-1.0m/min
②运输设备
刮板输送机一部:型号为sgw—40t
电机功率:40kw
运输能力:150t/h
中间顺槽尺寸:1500mm×630mm×180mm
链速:0.92m/s
③运送和安装钻具的设备
单轨吊车一部,起吊速度为3m/min,运行速度为20m/min,起吊高度为3m。
④辅助运输设备
sgw---40t型转载机和stj800/2×40型皮带和sd—150f型皮带运煤。
2.3生产能力
按一个螺旋钻采工作面布置,工作面每班钻进30m,每天钻进深度90m,钻孔高度0.65m,实际采高1m,钻孔宽度为2.0m,钻煤时采储率为0.95,则:
w=l×s×h×r×c=90×2.0×1×1.46×0.95=250t
式中w---日产量,t/d;
l---日钻进深度,m/d;s---钻孔宽度,m;h---钻孔高度,m;r---煤层视密度;
c---采出率×95%;则年生产能力=350×250=8.75万吨
3巷道布置
根据3煤赋存状况,可充分利用ii46上山采区及六采区生产系统运料,排矸,运煤。减少了掘进巷道工程量,在3、4煤层间距较大的地点可设一临时垂直煤仓进行连接,煤仓高度即3、4煤层间距。
4顶板控制
由于3煤无直接顶,老顶以中细砂岩为主,平均厚17.5m,钻采面采宽1.905m,煤柱宽0.5m,顶板来压及下沉量不明显,故钻采工作面采用不支护方式。正常工作时期,在工作面钻孔钻采完备后,在钻孔口以里0.3m处支设3棵φ×h=180mm×650mm的优质木点柱,上方戴规格为长×宽×厚=400mm×200mm×40mm的木柱帽(柱帽沿倾斜使用),并用木栅栏加紧打牢,软底处加穿规格为1500mm×250mm×40mm的大木鞋。木点柱严禁支在浮煤、浮矸上。
随着螺旋钻采煤机不断前移采煤,要随时观测运输巷的围岩变形情况。当巷道压力变大,变形严重时,及时打锚索加强支护,锚索间排距300mm×300mm,长度6.0m,安设在巷道拱顶,防止冒顶或影响钻采工作。运输巷采用猫网作永久支护。在钻孔口以上或以下0.3m处支设3棵φ×h=180mm×650mm的优质木点柱支护顶板。
5通风
钻采工作面通风方式是利用2×15kw局部通风机供风。
6该工艺与传统工艺相比的优点
①在采煤面实现无人操作,安全生产。
②降低伤亡事故和职业病患者。
③可以在螺旋钻具上安装三种不同直径的钻头625mm、725mm、825mm,增加在不同厚度煤层上的采收率。
④实现薄煤层采煤,其中包括从平衡的和保护煤柱上采煤,这样增加采煤量,并降低其在矿藏中的损失。
⑤只采煤不采矸石,采出煤质好。
⑥由于不需要支撑,从而节约了大量的木材。
⑦在相同条件下,与传统工艺相比矿工的工作效率提高一倍以上。
⑧由于留煤柱,代替了支护,降低了采煤成本,由于煤柱的存在,也减少了顺槽等巷道的回收费用。
⑨在顺槽中的设备维护、维修方便,避免了重体力劳动。
⑩人工工效提高,采煤机每班需6人操作,并且大大地减轻了工人的劳动强度。
7 经济 效益
以我矿ii362钻采面为例:
储量8.75万吨,井巷工程600米(ii362运输巷)费用270万元;
螺旋钻采煤机1台520万元,辅助设备136万元;
人工工资/年72万元(2500元/月),电力消耗/年42万元;
其他消耗/年100万元,计1140万元,预计销售收入2625万元
预计利润1485万元。
钻采工艺论文范文第12篇
关健词：特别地区；复合钻具打定向井新技术；应用
中图分类号：TE243 文献标识码：A
一、引言
面对日益加重的环境污染和工业化发展带来的土地短缺问题，如何利用有限的土地和实现环境的保护成为经济飞速发展的同时必须关注的问题。在新的生产要求下，油气企业的开发水平和新工艺引起我们更加广泛的关注，特别是陕北这样的地形高低不平的地区，复合钻具打定向井新技术的应用不仅带来巨大的经济效益，更是带来了巨大的社会效益和环境效益，所以对复合钻具打定向井新技术钻井新工艺的讨论成为社会热点。
1 复合钻具打定向井新技术的概述
在一般情况下，定向井常用钻具是反钟摆钻具组合，包括弯接头带动力钻具―造斜钻具、增斜钻具、稳斜钻具、降斜钻具，众所周知，定向井是指按照事先设计的具有井斜和方位变化的轨道钻进的井。采用复合钻具打定向井更有利于油气井的开发速度的提高和井的安全稳定。
2 复合钻具打定向井技术研究的现实意义
石油工业是国民经济中的重要支撑和保障，是关系民生的战略性资源，对于保障能源安全、促进国民经济的持续发展、保证社会和谐发展具有重要意义。但是我国经过几十年的开采，多数油田进入后开发阶段，开采难度不断加大，这种普遍的现象在经过多年开采的陕北地区尤其明显，所以如何提高陕北油田的生产效率，延缓陕北油田产能递减的速度成为我们急切关心的问题，所以陕北复合钻具打定向井新工艺的广泛使用成为陕北油田的救命稻草，亦成为油气人关注的重点。
3 复合钻具打定向井新技术研究的理论意义
众所周知，科学技术是第一生产力，新技术的发展为我们提供了新的可能性，新的生存空间，事实上复合钻具打定向井技术的更为广泛的应用让我们可以开发更多的石油，让以前无法正常开采的石油成为可能，并且复合钻具打定向井技术的应用还可以在一定程度上加快钻井的速度，我们甚至可以预言复合钻具打定向井技术将成为今后钻井技术发展的新趋势。因为这项技术的应用产生了多种连带效应，譬如，可以降低石油开采的成本，增加石油的产量，优化土地的利用，达到保护环境的效果等等。加大对复合钻具打定向井技术的研究，可以让钻井技术技术达到精益求精，在不断实践中发现复合钻具打定向井新工艺的不足之处，然后进行研究从而减少技术弊端，增加进一步创新的可能性，最后为石油开采工作提供更科学的理论依据。
二、复合钻具打定向井技术在陕北等地形复杂地区的应用现状
1 复合钻具打定向井技术在陕北的应用现状
陕北油田位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡构造带，油田主要呈现低压、低渗的特点，在油田开采中这种类型的油田常伴随着低产量的劣势，加之陕北油田所处的地理位置相当复杂，地表环境破坏比较严重，所以在实际的开发活动中面临的很大的困难。根据实际的考察发现陕北油田整体开发以定向井、丛式井为主油气企业针对油田具有大位移、小靶区、小井斜的定向井施工的特点，因地制宜地采用了应用“直―增―稳”三段制井身剖面设计。这种设计在一定程度上减少钻井工序，客观上缩短井眼长度，这种设计的最大优势就是在采油过程中在有利于井眼轨迹控制，确从而确保井身质量和中靶效果。基于陕北的现状和科学的设计，该技术的广泛的应用在石油的勘察过程中，不仅解决了陕北地区石油开采中所遇到的技术难点，而且还为当地的发展带来了经济上的和社会上的效益。在发展的同时我们也不能盲目乐观，在取得效果的同时，我们也要看到问题。陕北地区不断创新新技术的同时也面临着复合钻具打定向井技术如何提速的难题，如果这一问题不能有效解决，未来将成为制约复合钻具打定向井钻井技术发展的瓶颈。
2 提高复合钻具打定向井技术的关键点
复合钻具打定向井技术在施工的过程中具有技术条件工序繁琐、施工水准较高的特点，这两点无疑对施工提出了挑战。为了实现复合钻具打定向井技术的进一步发展，必须对几个关键问题进行关注。评价井钻井新工艺对斜井井眼的轨迹要求十分严格，为了使这个技术达到最理想的效果，在施工过程中必须要求在直井段井斜达到0，只有这样才能保证钻井速度的高度运转。除此之外，影响复合钻具打定向井新工艺作业的另一因素就是减少键槽次数的产生，技术加上钻井本身的高质量就能保持生产的高水平。
在复合钻具打定向井技术应用时，每个工程段都有自己的标准，只有我们按照标准进行生产，才能发挥新技术的优势，比如在表层施工时，表套必须坐在坚硬的石板层上，且不少于20m，候凝时间大于24h，只有这样才能实现堵漏一次成功。在直罗段最容易出现的是坍塌，这一意外事故的出现影响电测成功率，同时造成了复杂的井下环境，所以必须大力推广应用防塌钻井液，抑制地层坍塌现象的出现。评价井钻井新工艺中上部直井段采用复合钻进时要求初始井斜角小于1b，如果出现初始井斜角大于215b的情况，必须及时纠斜，否则直井段井斜随井深的增加逐渐增大。只有将复合钻具打定向井技术的多种问题进行关注才能实现复合钻具打定向井技术在陕北等地区的进一步发展。
结语
面对日新月异的科技发展步伐，复合钻具打定向井技术虽然还存在弊端，但是只要我们在实践中不断的完善该技术，一定会使复合钻具打定向井技术走向成熟，一定会使复合钻具打定向井技术在石油勘中发挥更加重要的作用。最终使陕北地区在油气开采方面收获巨大的经济效益的同时还收获更大的社会效益和环境效益，实现陕北油田的可持续发展。
参考文献
钻采工艺论文范文第13篇
关键词：钻孔灌注桩，碎石粘土层，成桩
钻孔灌注桩技术，因其对各种土层的适应性强、无挤土效应、无震害、无噪音、承载力高等优点，在工程中得到了广泛应用。钻孔灌注桩对于一般粘性土、填土、淤泥质土及砂土等，穿越方便，成孔效果较好，而对于碎石粘土则不宜采用。本文就钻孔灌注桩穿越碎石粘土层的工程实例进行分析，对穿越该类土的设计施工提出一些看法，从而为同类土层中设计钻孔灌注桩时桩端土层的选取提供参考。科技论文。
1.工程地质概况及试桩情况
某建筑工程，四层框架结构，建筑物总高度为17.2m，跨度9m，楼面设备荷载最大为14kN/m2.设计最大单柱荷载为3600kN.该工程地处系旧城改造老宅基地，山脚坡积型地层。
根据工程地质勘察报告，土层分布及特征如下：①杂填土，厚3.9～4.8m；②粉质粘土，饱和，软塑，厚0.4～0.9m；③淤泥质粘土，饱和，流塑，厚0.3～6.3；④粘土，可塑～硬可塑，厚1.6～5.1m；⑤淤泥质粉质粘土，厚0～4.0m；⑥-1含砾粉质粘土，硬可塑，厚0～7.5m；⑥-2含碎石粘土，可塑～硬可塑，厚2.7～5.4m；⑦全风化泥岩，可塑，厚4.2～7.2m，⑧-1全风化炭质泥岩，饱和，可塑，厚1.6～2.2m；⑧-2强风化炭质泥岩，厚大于6.2m，未穿。根据建筑物荷载及土层分布情况，地质勘察报告建议，采用钻孔灌注桩设计，以⑧-2层为桩端持力层，桩端进入持力层深度不小于0.5m，平均桩长28m，单桩承载力标准值以φ1000钻孔灌注柱为例取2570kN.
工程施工采用10型正循环钻孔灌注桩，在钻进至17.5m深处，遇到⑥-2层土，钻机上台，无法钻入。⑥-2层土为含碎石粘土，碎石含量占5%～20%，粒径一般2～5cm，少量大于10cm.根据有关钻孔灌注桩施工经验，正循环施工工艺对于粒径不大于15cm的碎石，一般均可在泥浆中上漂排出，钻头也不至被卡死。但从冲抓清孔取出土样分析，⑥-2层土样中，碎石为坚硬的硅质岩，最大粒径40cm，冲抓4斗土中能取出10cm以上的碎石12块，小于10cm的碎石也较多，碎石强度极高，钻机无法将其磨碎上漂，钻头被卡住无法钻入。地质报告描述土层正确，但对砾碎石含量及粒径的分析偏差较大。科技论文。为取得详细资料，采用＃2钻机继续试桩，在钻至17.8m处（即⑥-2层面）时，钻杆卡死，无法钻入，经建设单位同意，停机处理。
2.处理方案及结果
根据以上情况，地质勘察、设计及施工各方进行了认真的分析探讨，归纳起来，主要有以下几点：
第一种方法：在钻至⑥-2层顶面时，改用人工挖孔进入一定深度，以该层为桩端持力层。桩下部扩底，以增加单桩承载力。该方案工期增加不多，但人工挖孔深度较大，且部分桩的直径将由φ600改为φ800.该深度单桩承载力下降较大。经计算，以φ1000桩为例，单桩承载力仅为原设计值的48%，需修改设计，将单柱单桩改为多桩承台。科技论文。且其下为软弱下卧层，厚度较大，而本层局部厚度较小，小于4倍桩径，作持力层不够理想。
第二种方法：机械钻孔与人工挖孔相结合，钻孔至⑥-2层土后，改用人工挖孔穿透此层，清孔后再打钻孔灌注桩。该方案施工组织上难度较大，工期将增加一个月，费用增加25万。
第三种方法：以⑥-2层土作为桩端持力层，改用沉管灌注桩。该方案经设计验算，⑥-2层土单桩承载力较低，改用φ426沉管灌注桩后，单桩承载力仅为300～470kN，需将原单柱单桩改为承台群桩，桩的总数将增加7倍左右，平面布桩系数较大，更改设计需要一定的时间，打桩工期因桩的数量增加不可缩短，投资额将增加37万元左右。同时，该工程地处老城区，四周均为民居，沉管灌注桩的噪音对周围居民影响很大，势必会影响工程的顺利进行，而且对沉管灌注桩来说，局部场地上的⑥-1层含砾粉质粘土沉桩较困难。
第四种方法：保持原设计不变，改进施工工艺。如采用进口的S500反循环钻机，其钻杆孔径大，吸出块石方便，钻透该层有把握，工期较快。但费用增加很大，需增加投资25万元，且目前难以组织到该机型进场。因此采用SPJ300型正循环钻机，加大钻进力度，穿透此层，但工期及费用将有所增加。
对所面临的难题，进行分析后认为，采用SPJ300型正循环钻孔工艺，钻透该层把握较大。上述几种方案中，综合各种因素考虑，方案四比较可行。原设计桩型不变，采用SPJ300型正循环钻机替代原10型钻机，加大钻杆力度，并改进钻头，采用筒体钻，增加钻头摩阻力，钻松土体，套取较大石块。根据桩径，结合采用大小直径钻头，用钻、磨、挤等方法钻进土层，将直径较大无法漂出的石块挤入桩侧土中。钻机数量由2台改为4台同时开工。经试桩，成功钻透了该土层。钻孔进尺较慢，⑥-2层土中钻进速度为50～80cm/h，一般单桩成孔时间为2～3天左右，但施工比较顺利。最后实际工期比原计划增加了20天左右，增加施工机械及人工费用约18万元。顺利完成了整个桩基工程施工。桩基施工完毕后，对其中部分桩进行了高应变动测，其余所有桩进行了低应变动测。结果表明，单桩承载力与设计要求值符合较好，桩身质量完好，达到了设计要求 .
3.几点建设
根据上述工程实践，在钻孔灌注桩的设计及施工中，除了一般的认识经验外，下面几个方面问题应引起重视。
3.1加强地质勘察报告的深度与准确度。对于含碎石粘性土的土层，由于勘探工艺的特点，要判明碎石含量及其粒径不可能十分准确。这会直接影响钻孔灌注桩的设计及施工工艺的采用，因此还要加强对同地区土质情况的调研，结合实际勘探情况，提交准确的报告，供设计与施工决策。
3.2设计时应充分考虑到碎石含量对承载力的影响。由于桩底沉渣问题制约着单桩承载力和桩身质量的稳定性，对碎石含量较多、粒径较大的土层，正循环钻孔工艺排渣能力较差，沉渣小于5cm的设计要求较难满足，特别当孔底沉渣的粒径较大，一般正循环泥浆清孔难于将其携带上来。在设计钻孔灌注桩时，必须适当考虑'施工因素'的影响。因此针对该类土层，单桩承载力设计值应适当减小。
3.3在施工上，应对相应土层的钻入难度有充分的估计，采用钻杆力度较大的机型，避免机型选择不合适造成窝工、影响工期，酿成经济损失。在机械安排及整个施工组织设计中应有足够的考虑和准备，如一般正循环清孔效果达不到要求时，或长时间清孔，孔底沉渣仍超过规定要求时，应改换清孔方式(如用风压机清孔等)，以确保设计要求的承载力。
钻采工艺论文范文第14篇
【关键词】筒式钻具；穿越；钢筋混凝土
1 概述
328省道淮安区三堡大桥危桥改造工程为拆除老桁架拱桥，原址新建一座桥梁，桥长97.62m，桥宽8+2×0.5m，上部结构为5跨（16+3×20+16）m先张法预应力空心板梁，下部结构为桩柱式墩台、钻孔灌注桩基础。拆除老桥后，原址桥台处自然地面下11～12m处有钢筋混凝土基础，新建桥梁4根直径150cm的钻孔灌注桩需穿过该基础，桩位处的混凝土底板厚100～130cm，配筋为双层双向钢筋网，钢筋直径为32mm。
2 方案的对比和选择
根据设计，应采取人工挖孔至该基础后，采用人工破碎的方法进行拆除。但由于地下水位较高、土质为砂性土、基础埋置深度较深，人工挖孔难度较大，施工周期较长，安全性较低，故实施较为困难。按常规做法，可采用冲击成孔工艺，但因离民宅和挡土墙较近，设计图纸为了保证桩基施工时挡墙结构的安全及民宅的建筑安全，严禁采用冲击法冲击挡墙底板的工艺成孔，故该工艺也不能满足施工要求。见图1。
为此，我们成立了攻关小组，研究一种确实可行方法，以解决在特定条件和自然环境下的施工需要并保证成孔质量，经反复讨论，针对成孔工艺的改善和创新，决定采用自制筒式钻具钻进，再用钻杆+钢丝绳+倒钩将岩芯取出的新工艺进行成孔。方案对比如上表1，最终选择方案6。
3 工艺设计
3.1 工艺原理
本工艺根据混凝土取芯机和笼式钻具的工作原理，配以倒钩提取芯样的机械原理，采用筒式钻具进行钻孔，通过刃脚焊接的合金刃具，切断钢筋混凝土中的钢筋，采用中心钻孔与筒式钻具相结合，同时钻进，到达设计深度后，换用带倒钩的钻杆，通过钢丝绳的拉紧，达到释放倒钩的作用。由于岩芯的重力作用，提升过程中，倒钩紧紧钩住岩芯，按正常钻孔的起钻程序，逐节提升钻杆，直至取出岩芯，然后改用笼式钻具继续钻进，直至成孔。
3.2 钻具设计
3.2.1 钻筒
采用厚度为10mm的A3Q钢板卷制而成，为了加强钻筒的刚度，在其顶部与钻杆相接面，采用满焊同材质的钢板，并在其圆周四个特征点采用加焊三角形钢板进行加强。
制作钻筒时，采取有效措施，以确保钻筒的轴心与钻杆的轴心处于同心同轴。为了保证钻筒内的泥浆、钻渣和空气的排出，在顶部钢板开孔4个，直径10cm，呈正方形分布。
为了保证钻进顺利，钻筒采用正圆柱空心体。焊接质量按钢结构焊接要求进行。
3.2.2 刃脚
刃脚镶焊有钨钴硬质合金，沿钻筒下口的圆周上间隔焊接，间距为5cm弧长等间距分布，以利在混凝土介质中钻进，并在钻进过程中切断混凝土中的钢筋。
3.2.3 钻杆
在钻杆钻尖处，同样镶焊有钨钴硬质合金，钻尖为直径15cm圆锥小钻头，钻杆伸出钻筒长度约25cm，其一，可以在混凝土介质中，起到钻杆及钻筒的定位作用；其二，是在钻进到混凝土介质时，其进尺寸明显减慢，提示及时选择适当的钻速和进尺，以免损伤钻筒。
另外设计了一个取出砼的带倒钩的钻杆，倒钩设于钻杆内，以钢丝绳相连于钻杆外，成孔后，将倒钩钻杆伸入中间的钻孔内，机械拉紧钢丝绳后，倒钩即可释放出来。
3.2.4 钻具设计图
见图2、图3。
3.3 倒钩钻杆设计
3.3.1 理论支持
由于钻杆伸出钻筒25cm，加之正循环钻进时，泥浆由钻杆压入时对中间小孔下的基底土的冲刷，岩芯下中间小孔位置的四周的岩芯应处理悬空状态，为释放倒钩提供了可行且必备的条件。
3.3.2 带倒钩钻杆的制作
倒钩钻杆：为了保证带倒钩的钻杆能顺利穿过岩芯中间的小孔，采用随钻机标配的钻杆进行改制。改制方法：在距钻尖25cm处的钻杆上开一长方形的孔，开孔尺寸为24mm×220mm。管内设轴，轴上设倒钩，倒钩采用20mm厚16mn钢制成，倒钩尺寸为20mm×200mm，倒钩于L/4处设轴孔，底部设钢丝绳环，见图4。
3.3.3 打开倒钩方法（如图5）
带倒钩钻杆在向下运动时，倒钩因孔壁的作用，呈收起状态。当钻杆到位后，钢丝绳在力F的作用下，使倒钩产生法向力N，此时倒钩打开，当倒钩底端打开接触到钻杆壁时，因钻杆内壁的约束，使之固定在约40°状态而不能再转动，从而形成倒钩。
随之，通过钻机的主卷扬机，将钻杆缓慢提升，倒钩带动岩芯向上运动，直至取出岩芯，实现穿越。
当倒钩已经钩住岩底时，释放钢丝绳，向上运动时，岩体的自重可以使倒钩紧紧卡住岩体。
由于岩体较厚，采用单倒钩时，岩体中间小孔的直径略大于钻杆直径，此时，钻杆起到对岩体的约束作用，使岩体的倾斜度仅局限于小孔与钻杆的间隙，从而保证了岩体不会产生大于钻筒成孔后的切割厚度产生的间隙，从而保证了岩体的顺利取出。
4 施工验证
4.1 工艺流程（见图6）
4.2 实践和验证
施工采用的是SPJ-150型正循环钻机，经实践验证：成孔后钻具完整，岩芯完好，单桩钻进、取芯用时48小时。成孔质量方面，垂直度、桩径检测合格。
提升钻杆，取出岩芯见图7。
4.3 注意事项
（1）钻筒制作应采用卷管机进行卷制，焊接接头和合金刃脚时，焊接质量应满足钢结构焊接要求。
（2）到达钢筋混凝土层时，一定要控制进尺，视情况适时调整钻进速度，每小时进尺寸不宜超过3cm，与转速和钻筒的合金钢的数量成正比。过快可能会导致钻筒因扭矩太大而产生钻具破坏或造成钻机损坏，严重时，可能造成安全事故。因此，必须严格控制进尺，不得违章操作，野蛮施工。
（3）放入倒钩，打开倒钩时，要反复试验是否钩牢。
（4）提升取芯过程中，应平衡、缓慢进行。切忌提升过快，造成岩芯倾斜楔入孔壁泥土中，导致取芯失败。
（5）镶焊钨钴硬质合金刃具时，必须将所有接触面均采用满焊，以确保钨钴硬质合金刃具的有效作用。如不镶焊，钻筒在使用过程中损耗较大，且容易滑落。
（6）施工时一定要做好钻进记录，0#方钻杆的刻度应准确、分明。
（7）未尽事宜同正循环钻机钻孔要求。
5 结语
随着我国城市化进程的加快和大交通建设的快速发展，很多老桥已经与现有的交通流不相匹配。为了能更好地满足行车道路的要求，需要对老桥进行改造，在改造过程中，经常会遇到在原址建造新桥的情况，不仅要保证工程质量，又不能对周边建筑物或构筑物产生影响。有时局限于老桥附近的民居等自然情况，对钻孔桩的成孔工艺提出了新的要求。本文以实践为基础，以民生为前提，探索出一种在特殊地质条件和自然条件下，采用筒式钻具解决穿越地下钢筋混凝土层的成孔的新技术，解决了正循环钻机在取芯方面的缺陷，具有较好的可操作性、经济性，提高了生产效率，既保证了质量，降低了安全隐患，又保护了民宅不被施工影响造成破坏，希望能为同行们提供借鉴。
钻采工艺论文范文第15篇
[关键词]渗滤取水 钻探工艺 技术应用 凤城ズ
中图分类号：TU753.3r 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0216-01
渗滤取水是一种充分利用自然环境自我净化功能，向不同污染成度的江河水求取洁净饮用水的低投资、低运行成本、高收益、占地少、无污染环保型高科技综合取净水技术。该技术是重庆渗滤取水工程有限公司，经过多年自主研究、开发的专利专有技术。已在我国重庆、四川、湖北、湖南、广西、江西、辽宁等地被广泛利用，渗滤取水效果良好。
1 概况
1.1 勘察区概况
凤城市拟采用渗滤取水。2013年6月凤城市城市供水设施改造领导小组委托我队，实施辽宁凤城渗滤取水工程综合地质勘察工作。通过勘察基本查明勘查区地下水类型及地质特征。
1.2 地层岩性
根据钻孔取样，在钻探所达深度范围内，场地地层共分两层，自上而下分为：
①卵石
②花岗岩
②-1强风化花岗岩，②-2中等风化花岗岩。
2 工程及钻孔设计
根据设计方案，按新建日取水量7万吨的要求，渗滤取水工程由拟建1座集水竖井，4条河底输水平巷（1条主巷和3条支巷），8个集水硐室和230个渗滤取水+渗渠组成。
陆域设计27个孔，设计钻探工作量413m；水域设计16个孔，设计钻探工作量244m.
3 根据钻探施工难题设备选择
根据设计钻探施工既有水域钻探又有陆域钻探；既有小口径钻探又有大口径钻探；既有冲击钻探又有回转钻探，而且工期短，要求野外工作一个月内完成，无论卵石还是岩石采样率要求都很高。取样孔钻机要求即能冲击又能回转钻M。主要机械配备选择如下：①回旋钻机：XY-100型3台；②7/9柴油空压机：1台；③电潜泵：2台；④12kW发电机：2台；⑤脚手架：5吨；⑥南方NTS322全站仪：1台；⑦平板测量仪：1台；⑧自制Bowerl原理入渗仪：1套；⑨交通车辆：2台；⑩黄河车载钻机1台；多臂凿岩台车1台，32立方米空压机1台。
4 钻探工艺及完成主要钻探工作量
4.1 钻探工艺
一般钻孔与控制钻孔施工第四系，采用XY-100型钻机冲击与跟管回转钻进相结合的钻进技术施工，跟进套管为150mm无缝钢管，非含水层2-4m取一个扰动土样、含水层2m取一个扰动土样M行颗粒分析，地层和含水层划分可靠，基岩部分采用XY-100型钻机回转钻探，采用金刚石绳索取芯钻M工艺，开孔口径φ150mm，终孔孔径φ76mm；集水竖井1眼要求既要取样又要分层抽水试验，采用黄河车载冲击与回转相结合的钻M技术施工，第四系采用外部跟进套管为420mm，内部采用146mm取样器取样，强风化岩孔径φ219mm采用冲击与硬质合金回转钻M工艺，中风化岩孔径φ219mm采用钢粒回转钻M工艺；另外3眼抽水井采用多臂凿岩台车冲击钻M技术施工，抽水井开孔口径φ400mm，终孔口径φ219mm。抽水井按有关规范分别M行了成井、分层止水和抽水试验工作。所有钻孔及抽水井终孔，在取得可靠地质及抽水试验资料后，及时用砂浆进行了填实。
4.2 钻探难点和钻探工艺方面独特的经验
4.2.1 第四系地层松散，取样困难，自制加工特殊取样钻具，快速有效的解决了第四系取样难的问题；
4.2.2 强风化基岩取样困难，采用冲击钻探、无水干钻和国内领先的绳索取芯钻探工艺技术相互结合，冲洗液采用无固相冲洗液，有效的解决了基岩取样难问题。
4.3 勘察采用的新技术、新方法
自己单位加工制作渗水仪，通过现场试验、室内反复验算，解决了凤城渗滤取水天然滤床在不同水头高度条件下的垂向入渗速度这一关键性技术问题。
5 结语
（1）金刚石绳索取芯钻M、钢粒钻M及硬质合金钻M等多种钻探工艺技术，在辽宁凤城渗滤取水钻探施工中，得到了较好的综合利用；无水干钻、冲击与回转钻M相结合，取得了良好的钻探技术成果，该成果为下一步集水竖井和巷道设计施工提供了可靠依据。为今后渗滤取水钻探施工积累了宝贵的经验。
（2）根据钻探成果，下一步输水平巷施工应实施超前钻探，查明前方岩体的破碎程度、岩溶发育情况和地下水含水性，不得贸然掘进。超前钻探发现涌水异常和岩体破碎的围岩段应及时进行隔水处理，建议采用注浆堵水。在钻爆法掘进施工中浅打眼，少装药，控制裂隙发展和扩散，防止直接导通河水涌入开挖面。
（3）集水竖井和巷道设计施工必须考虑采取支护措施， 对井巷内股状基岩裂隙水采用导流管将其疏导入井巷，以有效消减过大的水柱压力对支衬结构可能造成的危害和影响，否则必须有足够的抗压支衬结构。
（4）第四系水下取样有待于提高样品采取率，钻探效率也有待于研究提高。所有钻孔施工结束后应重视封孔工作，以防平巷施工钻孔成为倒水通道，与河水连通河水涌入巷道。
（5）该渗滤取水工程集水竖井及主巷道已经施工完毕，施工中先打超前钻孔，边施工边支护。竖井和巷道施工均证明钻探成果真实、可靠；钻探技术在该渗滤取水工程设计施工中得到了较好的应用。
