江西相山深钻情况汇报(刘晓阳)

1.96% 39.61% 纯钻进 辅助 设备维修 其他
50.33%
11、内管投放与打捞情况
全孔共计投取内管1115次
四、主要成果
取得主要成果 •1、中国铀矿第一科学深钻以2818.88米的深度顺利竣工，创 造了核地质岩心钻探的深度记录。标志着核工业深孔钻探技术 的重大突破。 •2、通过中国铀矿第一科学深钻的施工过程，我们获得了宝贵 的技术资料，锻炼了队伍，为今后承担类似工程打下了坚实基 础。 •3、研发的P口径（Φ122mm）双差动式双作用金刚石绳索取心 液动冲击器在孔内最长工作时间达794.6小时。平均工作时间 289.97小时。 •4、研制的高效长寿孕镶金刚石钻头最高寿命290.38米，平均 寿命115.3米。 •5、采用液动冲击器+绳索取心钻具+高效长寿金刚石钻头组合 钻进方法顺利完成2818.88米深孔施工。
一、科钻施工概况
施工现场前期准备工作从2012年4月开始。 至2012年6月10日，完成施工场地三通一平工作。 至2012年7月20日，完成设备进场、安装、调试、试运转 工作。 2012年7月21日举行开钻典礼仪式。 2012年7月24日正式开始Φ150mm开孔钻进，至7月26日， 孔深达45.88米，下Φ146mm套管。 7月27日，洗井、水泥固井、安装孔口导向装置和套管悬 挂装置。 8月1日开始换PQ绳索取心钻进。
五、社会影响
1、XD-35DB型交流变频电动顶驱式地质岩心钻机的成功 研发并应用科学深钻施工，标志着我国首台交流变频顶驱 式岩心钻机正式进入实质性应用阶段。 2、由地矿事业部与中国地质装备总公司联合研发的我国 首台交流变频顶驱式岩心钻机—XD35DB型钻机与江西相 山中国铀矿第一科学深钻顺利开钻双双入选2012度全国探 矿工程十大新闻。 3、中国铀矿第一科学深钻入选2012年度中国核工业集团 总公司十大新闻。 4、施工过程中，有来自国内地勘单位、地质大学、研究 所、地质装备生产制造厂家等单位的专家参观，达200多 人次。
最长工作时间794.6小时，依旧未坏。平均工 作时间289.87小时。 活阀损坏8次（断5次，悬挂的肩部坏掉2次， 产生裂纹1次） 未用冲击器平均时效0.83m/h，使用冲击器后 平均时效1.52m/h，提高了83%。
表1
钻进方法 绳索取心钻进 液动冲击器 +绳索取心钻进 钻进孔段 （m）
液动锤应用情况对比
欢迎各位专家批评指正！
•绳索取心钻具的检查与维护 •卡簧与卡簧座的配备 •钻头内径的测量 •回次终了，拔断岩心的操作技术 •提取速度控制
10、时间利用率
施工时间2012年7月24日16:00-2013年5月3日16:00，共计283天=6792小时。 由于设备故障、天气等其他原因不计入台月时间有1601小时。
8.10%
二、XD-35DB电动顶驱地质岩心钻机
•XD35DB型钻机设计钻深能力为N口径3500m。 •采用K型钻塔加长导轨型式，顶驱电机直接 旋转钻杆柱，可沿导轨上下长行程移动。 •通过绞车送钻系统实现恒钻压或恒钻速钻 进。 •采用交流变频方式驱动钻机主要执行部件， 实现顶驱、绞车全程无级调速，辅助动作采 用液压驱动。 •全数字化交流变频控制，通过电传系统 PLC、触摸屏、气电液及仪表参数一体化设 计，实现钻机智能化司钻控制。 •采用液压吊卡、液压动力钳实现加减钻杆、 拧卸钻杆丝扣机械化。采用气动孔口夹持装 置，稳定可靠。 •绳索取心绞车设置了电机转矩、打捞张力和 深度传感器，控制精确。
钻进孔段 （m）
绳索取心钻进 液动冲击器 +绳索取心钻进
337.61387.16 403.13475.16
49.55
0.133
0.2
72.03
0.0击器在破碎岩层中使用，具有明显 解卡解堵效果。 从294至301回次，岩层破碎，使用液动冲 击器，平均回次进尺长度达到2.73米。
5、钻杆防断防脱扣技术措施
（1）控制钻杆在井下的连续工作时间 （2）加强泥浆的维护与监管工作，保证泥浆的排粉排砂与润滑性能。发现 问题，及时处理。 （3）钻进参数方面：以孔内回转扭矩为基准，严格控制扭矩的变化范围， 根据孔内钻进深度、岩层变化、钻头类型对钻进工艺参数进行调整，保证 扭矩的变化稳定在一定范围。这一点，我们认为在深孔钻进中非常重要。 纵观目前国内已经完成和正在施工的钻孔施工情况，几乎所有钻孔均发生 过钻杆折断和脱落事故，处理时间有的高达数月，造成非常大的损失。我 们到目前为止，在施工中，没有发生过一次钻杆断、脱扣事故。不能不说 是一次奇迹。这一成功经验，对今后其他钻孔施工具有非常好的指导意 义。
三、钻探施工技术
1、钻孔结构
2、钻进方法 液动冲击器+金刚石绳索取心钻具+高 效长寿孕镶金刚石钻头
液动冲击器介绍
采用双差动式双作用原理。 结构简单， 液流通道大， 易损件少， 使用维护简单，调试方便易掌握， 工作寿命长
从387.16米开始应用液动冲击器+绳索取心 钻进。总进尺2431.72米，共下井881回次， 51次失败。冲击器在孔内工作状况良好。
•6、中核集团地矿事业部与中国地质装备总公司联合研发的XD35DB型交流变频电动顶驱地质岩心钻机为国内乃至国际上第一 台交流变频电动顶驱式地质岩心钻机。 •7、首次将交流变频电动顶驱式地质岩心钻机用于深钻施工， 并以P口径（Φ122mm）2818.88米的钻进深度获得巨大成功。P 口径（Φ122mm）金刚石绳索取心裸孔钻进长度2773米。 •8、金刚石绳索取心钻头更换时间间隔427小时，最长更换钻头 孔深间隔273.61米。
一、科钻施工概况
至2013年5月3日，钻孔深度达到2818.88米（终孔 ）。从孔深45.88米开始，一直采用P(122mm)口 径金刚石绳索取心进行裸孔钻进。目前裸孔钻进 长度已经超过2773米，创造国内地质岩心钻裸孔 钻进长度和P口径绳索取心钻进深度两项纪录。
一、科钻施工概况
中国铀矿第一科学深钻钻遇的岩层主要有三套岩层：0m～ 893.49m碎斑流纹岩；893.49m～1455.07m流纹英安岩； 1455.07m～2818.88m黑云母石英片岩。 钻进过程中，三套岩层表现出的大致特点是：碎斑流纹岩 段石英含量高，岩石致密坚硬，研磨性弱，金刚石钻头不 易出刃，钻进效率不高。流纹英安岩段，岩石中造岩矿物 颗粒不均，研磨性中等，同时石英含量较碎斑流纹岩低， 钻进效率稍高，但存在局部破碎带，易堵卡岩心。黑云母 石英片岩段，由于地层压力，岩石变得致密，岩矿心提至 地表后常出现“饼化”、“岩爆”现象。该段岩层局部严重破 碎，裂隙发育，片理产状陡，属于强造斜地层，易发生钻 孔弯曲，钻进过程中容易在内管中堵卡岩心，钻进效率低 。
3、工艺参数变化趋势
3.1 钻压随孔深变化趋势图
3.2 转速随孔深变化趋势图
3.3 泵量随孔深变化趋势图
3.2 泵压随孔深变化趋势图
3.4 扭矩随孔深变化趋势图
3.2 平均钻进时效随孔深变化趋势图
4. 泥浆技术
科钻泥浆采用无固相泥浆，配方成分主要有四种：聚丙 烯酰胺、HV－CMC纤维素、磺化沥青、高效润滑剂。
6、钻杆丝扣密封
检查钻杆接头丝扣与磨损情况， 发现问题及时更换。 自制丝扣油（介绍主要配方）， 严格按照要求涂丝扣油。
7、防斜保直措施
江西相山地区是强造斜地层，在该地区施工的钻孔均发生不同 程度的跑斜情况。 深钻在2570米进行过一次测井，根据井斜测井情况，有两个偏 斜孔段，1900-2000米，2450米段。0-1800米，钻孔几乎垂直，2500 米处顶角10.5度，非常好的控制效果。 主要原因：一、我们使用P口径绳索取心，钻杆直径较大，钻杆 壁厚6.35mm，钻杆总体刚度大，是其他H、N口径无法比的。二、 液动冲击器的应用。三、同心圆尖环齿钻头的应用。四、稳定的钻 进工艺参数，进尺速度平稳。五、操作技术。六、长行程钻进。
8、孔内事故预防措施
我们在整个2818.88米孔深的施工过程中，没有发生过一 起严重的孔内事故，没有断过一次钻杆，没有脱过一次扣。 这近乎完美的结果除了得益于先进钻探设备外，以下四个方 面不可忽视。 （1）严密的技术方案 （2）严格的技术管理 （3）绝对服从的执行行为 （4）现场情况的全面掌握
9、取心技术
中国铀矿第一科学深钻 钻探施工技术
刘晓阳
（核工业北京地质研究院）
成都 2013-11-19
汇 报 提 纲
一、科学深钻施工概况 二、XD-35DB电动顶驱地质岩心钻机 三、科学深钻钻探施工技术 四、主要成果 五、社会影响
一、科学深钻施工概况
本工程为“相山大型铀矿田科学钻探深部成矿环境研究”项目 中的钻探工程部分。 项目承研单位：核工业北京地质研究院。 钻探工程施工单位：北京中核大地矿业勘查开发有限公司。 设计孔深：2500米。 设计工期：自开钻之日起，10个月。 开钻时间：2012年7月21日。 至2013年3月20日，达到设计深度2500米，用时8个月，提前60 天完成。 根据地质研究需要，加深300米，施工至2800米。 至2013年5月3日，孔深2818.88米，用时9个半月（283天）。
高效长寿孕镶金刚石钻头介绍
全孔共使用钻头27个，Φ150系列1个，Φ122系列26个， 其中非正常使用2个，正常使用24个。其中有不少钻头仍 然可以继续使用。 Φ122系列包括高低齿型5个，平底型1个，同心圆四环槽 型4个，齿轮型6个，主副水口型4个，同心圆三环槽型5个 。总进尺2772.95米，平均时效1.370米/时，钻头平均寿命 115.3米/个，最大更换钻头孔深间隔273.61米（同心圆四 环槽、HRC35-40），最大更换钻头时间间隔427小时（同 心圆三环槽、HRC30-35）。
钻进时间 （h） 412.97 进尺 （m） 341.28 时效 （m/h） 0.83 岩石 碎斑熔岩
45.88-387.16
387.16-869.8
352.81
482.64