第一章巖芯鉆探鉆具與設(shè)備

1、鉆探工藝鉆探工藝 第一章 巖芯鉆探鉆具和設(shè)備第二章 鉆進(jìn)方法 第三章 巖礦芯的采取 第四章 鉆孔彎曲及其測(cè)量第五章 鉆孔沖洗 第一章第一章 巖芯鉆探鉆具和設(shè)備巖芯鉆探鉆具和設(shè)備第一節(jié) 巖芯鉆具的組成 第二節(jié) 鉆桿柱第三節(jié) 鉆探設(shè)備第四節(jié) 泥漿泵第一節(jié)第一節(jié) 巖芯鉆具的組成巖芯鉆具的組成鉆頭鉆頭 巖芯管巖芯管取粉管取粉管鉆桿柱鉆桿柱水籠頭水籠頭全套鉆具全套鉆具 巖芯提斷器巖芯提斷器 第一節(jié)第一節(jié) 巖芯鉆具的組成巖芯鉆具的組成鉆頭鉆頭 巖芯管巖芯管取粉管取粉管鉆桿柱鉆桿柱水籠頭水籠頭鉆頭鉆頭bit： 破碎巖石巖芯管巖芯管core barrel： 容納巖芯、傳遞鉆壓和扭矩鉆頭鉆頭接頭接頭鉆具鉆具鉆桿

2、鉆桿鉆桿鉆桿第一節(jié)第一節(jié) 巖芯鉆具的組成巖芯鉆具的組成取粉管取粉管core barrel： 撈取巖粉、收集大粒巖屑鉆桿柱鉆桿柱drill string： 傳遞鉆壓、扭矩及沖洗液通道單根單根single立根立根stand主動(dòng)鉆桿主動(dòng)鉆桿drive pipe/kelly： 孔口鉆桿水籠頭水籠頭water swivel： 輸送沖洗介質(zhì)的高壓膠管與回轉(zhuǎn)鉆具間的連接的專用裝置第一節(jié)第一節(jié) 巖芯鉆具的組成巖芯鉆具的組成 提引鉆具提引鉆具lifting tools 擰卸鉆具擰卸鉆具make-up or breaking-out tools夾持器夾持器clamp擰卸鉆具擰卸鉆具提引鉆具提引鉆具水籠頭水籠頭提引

3、器提引器移動(dòng)滑車移動(dòng)滑車木馬夾持器木馬夾持器第一節(jié)第一節(jié) 巖芯鉆具的組成巖芯鉆具的組成 鉆頭切削具外徑鉆 頭巖 芯 管外 徑內(nèi) 徑外 徑壁 厚內(nèi) 徑1521321129376594636150130110917558.545.535.51361169677614532.522.514812710889735744345.05.05.05.05.04.53.53.0136.0117.098.079.063.048.037.028.0 鉆頭和巖芯管的基本尺寸 第二節(jié)第二節(jié) 鉆桿柱鉆桿柱 drill string/column一、鉆桿柱的功用一、鉆桿柱的功用傳遞動(dòng)力傳遞動(dòng)力鉆壓鉆壓 bit pres

4、sure轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 rotary torsion 2作為通道作為通道沖洗液沖洗液巖礦芯巖礦芯卡料或儀器等卡料或儀器等第二節(jié)第二節(jié) 鉆桿柱鉆桿柱 drill string/column二、鉆桿柱的連接方式二、鉆桿柱的連接方式平接頭連接平接頭連接 rod鎖接頭連接鎖接頭連接tool joint接箍連接接箍連接coupling接箍接箍第二節(jié)第二節(jié) 鉆桿柱鉆桿柱 drill string/column三、鉆桿柱的材質(zhì)與要求三、鉆桿柱的材質(zhì)與要求45鋼，少量用鋁合金鋼，少量用鋁合金有足夠的接頭強(qiáng)度有足夠的接頭強(qiáng)度加重鉆桿（鉆鋌加重鉆桿（鉆鋌drill collar）第三節(jié)第三節(jié) 鉆探設(shè)備鉆探設(shè)備Drill

5、ing Equipments 鉆探設(shè)備 drilling equipments是指鉆探施工中直接應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備和裝置。 鉆探設(shè)備包括動(dòng)力機(jī)、鉆機(jī)、泥漿泵和鉆塔等。 動(dòng)力機(jī) power machine作為通用機(jī)械，不屬于本課程范圍。 電動(dòng)機(jī) electric motor柴油機(jī) diesel engine 空壓機(jī) air compressor 鉆探設(shè)備中，以鉆機(jī)作為主機(jī)來配備其它設(shè)備。 一、鉆探設(shè)備的組成一、鉆探設(shè)備的組成 1鉆機(jī)drill/rig 是進(jìn)行鉆探工作的主要設(shè)備。它的功能一般包括兩個(gè)方面: 帶動(dòng)鉆具向地層深部鉆進(jìn)； 通過升降機(jī)起、下鉆具。 2泥漿泵及泥漿制備、凈化設(shè)備 泥漿泵 mud

6、pump/slush pump向孔內(nèi)輸送沖洗液以清洗孔底、冷卻鉆頭和潤(rùn)滑鉆具。 泥漿攪拌機(jī) mud mixer 用于制備泥漿及其它類型的沖洗液。 泥漿凈化設(shè)備mud purifying device:振動(dòng)篩和泥漿旋流除砂器。 一、鉆探設(shè)備的組成一、鉆探設(shè)備的組成 3鉆塔derrick/mast(輕便) 用于升降鉆具的構(gòu)筑物。 二、鉆機(jī)的分類二、鉆機(jī)的分類 1鉆機(jī)按用途分類地質(zhì)勘探鉆機(jī)地質(zhì)勘探鉆機(jī) 礦山地質(zhì)鉆機(jī)礦山地質(zhì)鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī) 工程地質(zhì)勘察鉆機(jī)工程地質(zhì)勘察鉆機(jī) 工程施工鉆機(jī)工程施工鉆機(jī) 石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī)石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī) 二、鉆機(jī)的分類二、鉆機(jī)的分類

7、 1鉆機(jī)按用途分類地質(zhì)勘探鉆機(jī)地質(zhì)勘探鉆機(jī) 礦山地質(zhì)鉆機(jī)礦山地質(zhì)鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī) 工程地質(zhì)勘察鉆機(jī)工程地質(zhì)勘察鉆機(jī) 工程施工鉆機(jī)工程施工鉆機(jī) 石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī)石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī) 二、鉆機(jī)的分類二、鉆機(jī)的分類 1鉆機(jī)按用途分類地質(zhì)勘探鉆機(jī)地質(zhì)勘探鉆機(jī) 礦山地質(zhì)鉆機(jī)礦山地質(zhì)鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī) 工程地質(zhì)勘察鉆機(jī)工程地質(zhì)勘察鉆機(jī) 工程施工鉆機(jī)工程施工鉆機(jī) 石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī)石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī) 二、鉆機(jī)的分類二、鉆機(jī)的分類 1鉆機(jī)按用途分類地質(zhì)勘探鉆機(jī)地質(zhì)勘探鉆機(jī) 礦山地質(zhì)鉆機(jī)礦山地質(zhì)鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī) 工程地

8、質(zhì)勘察鉆機(jī)工程地質(zhì)勘察鉆機(jī) 工程施工鉆機(jī)工程施工鉆機(jī) 石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī)石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī) 二、鉆機(jī)的分類二、鉆機(jī)的分類 1鉆機(jī)按用途分類地質(zhì)勘探鉆機(jī)地質(zhì)勘探鉆機(jī) 礦山地質(zhì)鉆機(jī)礦山地質(zhì)鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī) 工程地質(zhì)勘察鉆機(jī)工程地質(zhì)勘察鉆機(jī) 工程施工鉆機(jī)工程施工鉆機(jī) 石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī)石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī) 二、鉆機(jī)的分類二、鉆機(jī)的分類 1鉆機(jī)按用途分類地質(zhì)勘探鉆機(jī)地質(zhì)勘探鉆機(jī) 礦山地質(zhì)鉆機(jī)礦山地質(zhì)鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī)水文地質(zhì)與水井鉆機(jī) 工程地質(zhì)勘察鉆機(jī)工程地質(zhì)勘察鉆機(jī) 工程施工鉆機(jī)工程施工鉆機(jī) 石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī)石油天然氣勘探與開發(fā)鉆機(jī) 二、鉆機(jī)

9、的分類二、鉆機(jī)的分類 2鉆機(jī)按鉆進(jìn)方法分類 沖擊式鉆機(jī) 鋼繩沖擊式 鉆桿沖擊式 回轉(zhuǎn)式鉆機(jī) 立軸式 轉(zhuǎn)盤式 移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式 手把給進(jìn)式螺旋差動(dòng)給進(jìn)式手把螺旋差動(dòng)給進(jìn)式液壓給進(jìn)鋼繩加減壓液壓缸加減壓 全液壓動(dòng)力頭式機(jī)械動(dòng)力頭式 振動(dòng)鉆機(jī) 復(fù)合式鉆機(jī) 振動(dòng)、沖擊、回轉(zhuǎn)、靜壓等功能組合在一起的鉆機(jī) 二、鉆機(jī)的分類二、鉆機(jī)的分類 2鉆機(jī)按鉆進(jìn)方法分類 沖擊式鉆機(jī) 鋼繩沖擊式 鉆桿沖擊式 回轉(zhuǎn)式鉆機(jī) 立軸式 轉(zhuǎn)盤式 移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式 手把給進(jìn)式螺旋差動(dòng)給進(jìn)式手把螺旋差動(dòng)給進(jìn)式液壓給進(jìn)鋼繩加減壓液壓缸加減壓 全液壓動(dòng)力頭式機(jī)械動(dòng)力頭式 振動(dòng)鉆機(jī) 復(fù)合式鉆機(jī) 振動(dòng)、沖擊、回轉(zhuǎn)、靜壓等功能組合在一起的鉆機(jī) 二、鉆機(jī)

10、的分類二、鉆機(jī)的分類 2鉆機(jī)按鉆進(jìn)方法分類 沖擊式鉆機(jī) 鋼繩沖擊式 鉆桿沖擊式 回轉(zhuǎn)式鉆機(jī) 立軸式 轉(zhuǎn)盤式 移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式 手把給進(jìn)式螺旋差動(dòng)給進(jìn)式手把螺旋差動(dòng)給進(jìn)式液壓給進(jìn)鋼繩加減壓液壓缸加減壓 全液壓動(dòng)力頭式機(jī)械動(dòng)力頭式 振動(dòng)鉆機(jī) 復(fù)合式鉆機(jī) 振動(dòng)、沖擊、回轉(zhuǎn)、靜壓等功能組合在一起的鉆機(jī) 二、鉆機(jī)的分類二、鉆機(jī)的分類 2鉆機(jī)按鉆進(jìn)方法分類 沖擊式鉆機(jī) 鋼繩沖擊式 鉆桿沖擊式 回轉(zhuǎn)式鉆機(jī) 立軸式 轉(zhuǎn)盤式 移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式 手把給進(jìn)式螺旋差動(dòng)給進(jìn)式手把螺旋差動(dòng)給進(jìn)式液壓給進(jìn)鋼繩加減壓液壓缸加減壓 全液壓動(dòng)力頭式機(jī)械動(dòng)力頭式 振動(dòng)鉆機(jī) 復(fù)合式鉆機(jī) 振動(dòng)、沖擊、回轉(zhuǎn)、靜壓等功能組合在一起的鉆機(jī) 三、鉆探

11、設(shè)備的發(fā)展方向三、鉆探設(shè)備的發(fā)展方向 1、小型、輕便化、小型、輕便化2 、大型、多功能化、大型、多功能化3、特殊專用化、特殊專用化四、四、 鉆塔的類型及其參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （一）鉆塔的使用要求（一）鉆塔的使用要求 (1)應(yīng)有足夠的承載能力應(yīng)有足夠的承載能力 (2)應(yīng)有足夠的有效高度和空間應(yīng)有足夠的有效高度和空間 (3)應(yīng)有合理的結(jié)構(gòu)應(yīng)有合理的結(jié)構(gòu) (4)盡可能降低制造成本盡可能降低制造成本 四、四、 鉆塔的類型及其參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （二）鉆塔的類型（二）鉆塔的類型 (1)四腳鉆塔四腳鉆塔 橫截面為正方形或矩形的空間桁架結(jié)構(gòu)空間桁架結(jié)構(gòu) 利用單件重量不大的桿件，在空間組成大尺寸的剛性

12、結(jié)構(gòu)體系。 特點(diǎn)特點(diǎn)：內(nèi)部具有較大的空間，承載能力和穩(wěn)定性均較好。 斜塔斜塔直塔直塔四、四、 鉆塔的類型及其參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （二）鉆塔的類型（二）鉆塔的類型 (2)三腳鉆塔三腳鉆塔 包括木質(zhì)三腳架、鋼管或鋁合金管材制的輕便三腳架。 塔腿塔腿 U形環(huán)形環(huán) 螺釘（栓）螺釘（栓） 四、四、 鉆塔的類型及其參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （二）鉆塔的類型（二）鉆塔的類型 (3)A型鉆塔型鉆塔 用小斷面桁架結(jié)構(gòu)或管子組成的兩腳式鉆塔。 特點(diǎn)特點(diǎn)：用繃?yán)K及自身的支架使之獲得整體穩(wěn)定，A型鉆塔可減輕鉆塔自重，整體立放。 天車天車 天車天車四、四、 鉆塔的類型及其參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （二）鉆塔的類型（二）

13、鉆塔的類型 (4)桅桿桅桿 有獨(dú)桿式、管式、封閉斷面式和小斷面桁架結(jié)構(gòu)式等多種形式。 四、四、 鉆塔的類型及其參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （三）鉆塔的基本參數(shù)（三）鉆塔的基本參數(shù) 鉆塔的基本參數(shù)鉆塔的基本參數(shù)：鉆塔高度和二層臺(tái)高度、額定負(fù)荷和最大負(fù)荷、頂部尺寸和底部尺寸、自重等。 鉆塔高度鉆塔高度和立根長(zhǎng)度和立根長(zhǎng)度 鉆塔高度是指塔腿支承面到天車軸軸線之間的距離。 合理的塔高受兩個(gè)因素的制約： （）（）盡量縮短起下鉆作業(yè)的時(shí)間消耗 （）（）盡可能降低制造、安裝及運(yùn)移的成本 天車天車塔腿塔腿四、四、 鉆塔的類型及其參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （三）鉆塔的基本參數(shù)（三）鉆塔的基本參數(shù) 鉆塔高度鉆塔高度和立

14、根長(zhǎng)度和立根長(zhǎng)度 天車天車塔腿塔腿回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆塔高度H計(jì)算公式：HhhhhhhLL54321立根長(zhǎng)度。 L孔口裝置的高度及墊叉厚度； 立根卸開時(shí)所必須的最小距離； 提引器高度，一般為0.50.6m； 大鉤和動(dòng)滑車高度，一般為0.8m； 過提安全高度。 1h5h4h3h2h四、四、 鉆塔的類型及其參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （三）鉆塔的基本參數(shù)（三）鉆塔的基本參數(shù) 鉆塔高度鉆塔高度和立根長(zhǎng)度和立根長(zhǎng)度 天車天車塔腿塔腿回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆塔高度H計(jì)算公式：HhhhhhhLL54321立根長(zhǎng)度。 L孔孔 深，深，m100100300300500500立根長(zhǎng)立根長(zhǎng)度度，m6991212151518四、四、 鉆塔

15、的類型及其參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （三）鉆塔的基本參數(shù)（三）鉆塔的基本參數(shù) 鉆塔大鉤起重量鉆塔大鉤起重量 天車天車塔腿塔腿H鉆塔承受鉆進(jìn)過程中所產(chǎn)生載荷的荷載能力。 有額定起重量額定起重量和最大起重量最大起重量?jī)身?xiàng)指標(biāo)。 額定起重量額定起重量是相應(yīng)于額定孔深和額定終孔直徑時(shí)所用鉆具或套管柱重量而產(chǎn)生于鉆塔的靜負(fù)荷。 210kkqHQn孔深 接頭加重系數(shù) 考慮泥漿浮力的系數(shù) 修正系數(shù)四、四、 鉆塔的類型及其參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （三）鉆塔的基本參數(shù)（三）鉆塔的基本參數(shù) 鉆塔大鉤起重量鉆塔大鉤起重量 天車天車塔腿塔腿H鉆塔承受鉆進(jìn)過程中所產(chǎn)生載荷的荷載能力。 有額定起重量額定起重量和最大起重量最

16、大起重量?jī)身?xiàng)指標(biāo)。 孔深 接頭加重系數(shù) 考慮泥漿浮力的系數(shù) 修正系數(shù)最大起重量最大起重量，除了靜負(fù)荷外，還應(yīng)考慮提升鉆柱時(shí)的摩擦阻力、動(dòng)載、卡鉆等因素。 )1 (3210maxgakkkqHQ卡鉆系數(shù) 提升鉆具時(shí)大鉤處的平均加速度 四、四、 鉆塔的類型及其參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （三）鉆塔的基本參數(shù)（三）鉆塔的基本參數(shù) 鉆塔的天車載荷鉆塔的天車載荷 天車天車塔腿塔腿H鉆塔的天車負(fù)荷能力根據(jù)大鉤最大載荷確定。 mQPmax滑車系統(tǒng)中工作鋼繩數(shù)目 鉆塔天車負(fù)荷的計(jì)算： 有死繩的滑車系統(tǒng) )21 (2maxmax0mQPQQ無死繩的滑車系統(tǒng) )11 (maxmax0mQPQQ四、四、 鉆塔的類型及其

17、參數(shù)鉆塔的類型及其參數(shù) （三）鉆塔的基本參數(shù)（三）鉆塔的基本參數(shù) 鉆塔的上頂、下底尺寸鉆塔的上頂、下底尺寸 天車天車塔腿塔腿H鉆塔上頂尺寸上頂尺寸是指上頂大腿軸線安裝天車梁底面的平面尺寸。它決定于天車的尺寸及其布置方法。 鉆塔下底尺寸下底尺寸應(yīng)根據(jù)設(shè)備的布置、操作、維修及安全規(guī)程的要求確定，并考慮存放鉆具所需鉆場(chǎng)面積。 對(duì)A型鉆塔及桅桿，由于設(shè)備不是安裝在底框內(nèi)，因此不受設(shè)備安裝的限制。 工作臺(tái)高度工作臺(tái)高度 大門高度大門高度 鉆塔自重鉆塔自重 第四節(jié)第四節(jié) 泥漿泵泥漿泵一、往復(fù)泵的工作原理一、往復(fù)泵的工作原理 往復(fù)泵由動(dòng)力端和液力端兩大部分組成。 動(dòng)力端動(dòng)力端液力端液力端曲柄曲柄 連桿連桿 十字頭十字頭 缸套缸套 活塞活塞 濾清器濾清器 吸入管吸入管 吸入閥吸入閥 排出閥排出閥 排出管排出管 通過活塞在缸套中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)形成液缸容腔變化，完成能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)吸入或排送液體。 第四節(jié)第四節(jié) 泥漿泵泥漿泵二、往復(fù)泵的分類二、往復(fù)泵的分類 動(dòng)力端動(dòng)力端液力端液力端曲柄曲柄 連桿連桿 十字頭十字頭 缸套缸套 活塞活塞 濾清器濾清器 吸入管吸入管 吸入閥吸入閥 排出閥排出閥 排出管排出管 單作用往復(fù)泵單