钻探工艺PPT课件
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岩心钻探工艺
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岩心钻探工艺
唇面状态与钻速
唇面状态
唇面状态
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钻速
钻速
钻压过小
0 时间
钻压适中
时间
钻压对钻速、钻头唇面状态的影响
岩心钻探工艺
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岩心钻探工艺
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岩心钻探工艺
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岩心钻探工艺
过度磨损 • 钻速过快（切入量大） • 钻压过大或转速过低 • 冲洗液流量过小 • 钻头胎体太软
Reference SPE paper 28908.
• Eliminating or reducing fishing operations costing from 10 to 50,000 USD per day
• Improving drilling efficiency: more footage per bit, less trips in and out.
3、提钻回灌（最好养成习惯）
4、提下钻过程中的阻力变化
5、操作要平稳（提下钻速度、钻杆的摆放等） 6、丝扣油、护丝接头、拧卸操作（浮动、自由钳、 上扣扭矩） 7、检查钻杆（丝扣、裂纹、弯曲、磨损、密封）
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岩心钻探工艺
取心操作
1、卡簧取心—卡簧尺寸（每次仔细测量、用上回 次岩心试验），卡簧自由内径应比钻头内径小0.3～ 0.5mm（岩心、煤炭规程） 2、采用立轴或动力头实现“提—卡—扭”，严禁 取心钻具的内管受力 3、绳索取心—钻具组装与调试（单动性、卡簧座 间隙、报信机构等）、投放到位、提升速度与阻力 （0.5m/s～2m/s）、钻杆内壁结垢、干孔投放等
Ø N1 +N2基本上都消耗在钻柱-井眼部分，对钻柱 和井壁构成危险
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唇面状态与钻速
唇面状态
唇面状态
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钻速
钻速
钻压过小
0 时间
钻压适中
时间
钻压对钻速、钻头唇面状态的影响
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岩心钻探工艺
过度磨损 • 钻速过快（切入量大） • 钻压过大或转速过低 • 冲洗液流量过小 • 钻头胎体太软
Reference SPE paper 28908.
• Eliminating or reducing fishing operations costing from 10 to 50,000 USD per day
• Improving drilling efficiency: more footage per bit, less trips in and out.
3、提钻回灌（最好养成习惯）
4、提下钻过程中的阻力变化
5、操作要平稳（提下钻速度、钻杆的摆放等） 6、丝扣油、护丝接头、拧卸操作（浮动、自由钳、 上扣扭矩） 7、检查钻杆（丝扣、裂纹、弯曲、磨损、密封）
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岩心钻探工艺
取心操作
1、卡簧取心—卡簧尺寸（每次仔细测量、用上回 次岩心试验），卡簧自由内径应比钻头内径小0.3～ 0.5mm（岩心、煤炭规程） 2、采用立轴或动力头实现“提—卡—扭”，严禁 取心钻具的内管受力 3、绳索取心—钻具组装与调试（单动性、卡簧座 间隙、报信机构等）、投放到位、提升速度与阻力 （0.5m/s～2m/s）、钻杆内壁结垢、干孔投放等
Ø N1 +N2基本上都消耗在钻柱-井眼部分，对钻柱 和井壁构成危险
钻探工艺培训课件
引言钻探指的是用机具钻孔取样，判定地层地质情况、获取地质信息的作业。
钻探技术发源于中国四川，其首要作用是找水喝，其次是找盐吃。
钻探技术堪称是我国四大发明之后的第五大发明。
目的就是取盐。
钻探是地质勘探工作中的不可缺少的一项重要技术手段。
用机器从地表向地下钻形成圆柱形孔就叫钻孔，用各种方法使钻孔不断向下延伸的过程叫钻进。
钻孔的作用：用以鉴别和划分地层。
从钻孔中不同深度处取得岩心、矿样、土样进行分析研究；确定岩层、矿物的储量、所处位置、矿物的种类及品质等；用以测定岩石和土层的物理、力学性质和指标，提供设计需要；下入仪器获取地球地层内部信息。
钻探工程所用钻机主要分为回转式、冲击式及冲击回转式等几种。
钻探工程按钻孔用途可分为：①固体矿产钻探；②石油天然气钻探；③水文地质钻探。
④地热钻探。
⑤工程地质钻探；⑥科考钻探；以及大口径灌注桩成孔。
孔深几百米～几千米。
第一章：钻探技术与规程（钻探工艺）第一节、硬质合金钻进利用镶焊在钻头体上的硬质合金切削具作为破岩的工具，这种钻进方法称作硬质合金钻进。
（一）、硬质合金钻进特点1、由于切削具固定在钻头体上，它可以钻进任意倾角的钻孔，不受孔内、孔径孔深的限制。
所钻出孔壁及岩心其直径比较一致，表面光滑，这对于安全钻进和保证取心是有利的。
2、可以根据不同的岩性和要求，合理设计和选择钻头的结构，以便在不同的地层都取得良好的效果和满足工作的要求。
3、钻进中，操作简单、规程参数的允变范围大、容易掌握。
4、较容易保证钻孔质量、岩心采取率较高、孔斜较小。
（二）影响硬质合金钻进的主要因素1、岩层性质：如硬度、研磨性、裂隙性、不均匀性及岩层的硅化程度。
2、钻头的结构：如硬质合金的切削刃的硬度、强度韧性和抗磨性能，硬质合金切削具的形状、规格、切削具在钻头上的排列形式、数量镶焊方法及镶焊的质量等。
3、钻进时的操作技术及钻进规程：如钻压、转速、泵量等。
（三）硬质合金钻头的选择和使用1、取心硬质合金钻头的规格必须符合《地质钻探钻头图谱》中标准图纸的要求。
石油钻探深井固井技术ppt课件
（3）水泥浆及钻井液的流变性能对水泥浆 的顶替效率有明显的影响；而钻井液的 触变性对顶替效率有明显的作用。
（4）采用塞流态及紊流态注水泥，其顶替 效率是很好的；但是塞流无法消除偏心 套管内水泥浆在各间隙处的返高差异。
பைடு நூலகம்
（六）基础理论
（5）提高水泥浆与钻井液的密度差，对提高水 泥浆的顶替效率有一定的作用；
如果井底的温度高于110度，水泥中应加防止强 度衰减的外加剂。在等于或大于110度时，水 泥初凝时具有正常的抗压强度，但是一定时间 后发生化学变化，失去全部强度。
（2）水泥浆性能
深井水泥浆性能设计的基本原则是： （1）合理的顶替时间。既要使水泥浆缓慢以保
证足够的顶替时间使最后的水泥浆达到尾管的 底部，也要保证温度较低的尾管顶部的水泥浆 能在合理的时间内形成抗压强度； （2）应该是在井底循环温度试验下的水泥浆稠 化时间；
２）防气窜的特种水泥外加剂
（１）膨胀水泥 它是通过凝固水泥的体积膨胀来封微环 空。商业性的膨胀水泥在普通硅酸盐水 泥中加入无水磺化铝酸钙、硫酸钙和石 灰。
２）防气窜的特种水泥外加剂
（２）不渗透水泥 它是在水泥从初凝到凝固之间的过度期间内，
通过水泥结构的物理和化学变化形成一个不渗 透的阻挡层来防止气串。
（2）管柱居中
当水泥浆在环空中向上流动时，管柱居中有助 于提高水泥浆的作用力。另外，水泥浆倾向于 沿阻力较小的环空宽边流动。
（4）泵速
紊流的顶替效果最好，但是如果达不到 紊流，在尽可能高的泵速下顶替较好。
（5）使用隔离液
在深井中，钻井液常是通过大量处理的 水基钻井液或油基钻井液，它们几乎与 水泥浆不相容。试验表明使用隔离液能 够大大改善顶替效果。隔离液必须与钻 井液和水泥浆相容。隔离液的密度低于 水泥浆，但是应比钻井液的密度高 0.12g/cm^3左右。
（4）采用塞流态及紊流态注水泥，其顶替 效率是很好的；但是塞流无法消除偏心 套管内水泥浆在各间隙处的返高差异。
பைடு நூலகம்
（六）基础理论
（5）提高水泥浆与钻井液的密度差，对提高水 泥浆的顶替效率有一定的作用；
如果井底的温度高于110度，水泥中应加防止强 度衰减的外加剂。在等于或大于110度时，水 泥初凝时具有正常的抗压强度，但是一定时间 后发生化学变化，失去全部强度。
（2）水泥浆性能
深井水泥浆性能设计的基本原则是： （1）合理的顶替时间。既要使水泥浆缓慢以保
证足够的顶替时间使最后的水泥浆达到尾管的 底部，也要保证温度较低的尾管顶部的水泥浆 能在合理的时间内形成抗压强度； （2）应该是在井底循环温度试验下的水泥浆稠 化时间；
２）防气窜的特种水泥外加剂
（１）膨胀水泥 它是通过凝固水泥的体积膨胀来封微环 空。商业性的膨胀水泥在普通硅酸盐水 泥中加入无水磺化铝酸钙、硫酸钙和石 灰。
２）防气窜的特种水泥外加剂
（２）不渗透水泥 它是在水泥从初凝到凝固之间的过度期间内，
通过水泥结构的物理和化学变化形成一个不渗 透的阻挡层来防止气串。
（2）管柱居中
当水泥浆在环空中向上流动时，管柱居中有助 于提高水泥浆的作用力。另外，水泥浆倾向于 沿阻力较小的环空宽边流动。
（4）泵速
紊流的顶替效果最好，但是如果达不到 紊流，在尽可能高的泵速下顶替较好。
（5）使用隔离液
在深井中，钻井液常是通过大量处理的 水基钻井液或油基钻井液，它们几乎与 水泥浆不相容。试验表明使用隔离液能 够大大改善顶替效果。隔离液必须与钻 井液和水泥浆相容。隔离液的密度低于 水泥浆，但是应比钻井液的密度高 0.12g/cm^3左右。
浅钻钻探工艺方法概论
钻头
PDC取芯钻头， 适合软至中硬地 层地层。
钻头
尖齿PDC取芯钻 头，适合弹性致 密泥岩及粘土质 砂岩地层。
钻头
尖齿交错金刚石钻头
适合软硬交 错互层。
钻头
适合强研磨性地 层，尤其适合深 孔绳索取芯钻进。
双水口长寿命金刚石孕镶钻头
钻头
适合坚硬地层。 主副水路孕镶金刚石钻头
钻头
适合坚硬强研磨 性地层。
• Ø60单管金刚石钻具，取芯直径46.5mm • Ø46单管金刚石钻具，取芯直径33mm • Ø46双管金刚石钻具，取芯直径29mm
钻头
• 传统的金刚石碎岩模型是建立在压入式碎 岩原理上的。在这种理论下，钻头的钻进 效率取决于金刚石压入岩石的程度。
钻头
• 然而，浅钻钻压只有几十公斤至一百公斤， 这点钻压没办法和大型钻机相比。因此， 适合大钻的钻进理论不能适应浅钻的需要。
这样可以最大限度的节省工作量。
2 浅钻工作量计算方法
• 单纯以米定价会造成施工队伍与甲方利益 的严重对立，不利于甲方对浅钻质量的监 管。
• 建议采取钻进米数与所取样品相结合的定 价方式，使施工队可以取得与甲方一致的 利益，这样才可以促进浅钻技术的推广。
3 浅钻钻孔质量评价方法
• 现在对钻孔的评价方法非常单一，仅仅有岩心采 取率一个指标。对于浅钻来说这是非常不适合也 不适用的。
于30cm； • 代替槽井探取样：取出完整的风化基岩，
并取到新鲜基岩30cm
5 浅钻样品综合利用
• 残破积层样品可用于浅钻化探； • 新鲜基岩样品可用于地质填图和原生晕分
析； • 一定范围内的基岩样品综合分析可以推断
地层变化情况和火山岩活动情况； • 含矿样品可用于品位鉴定和储量计算
工程钻探与工程施工钻课件
土样容易由土样筒内脱落。一般情况薄壁取土器内间距比应
为0.5—2% 厚壁取土器内间距比应为1—3%
工程钻探学课件
工程钻探与工程施工钻
第十章 工程地质勘察钻探和工程施工钻 第三节 样品的采取
一、取土器
2）取土器的基本技术参数
④外间距比（取土器外侧与土壤摩擦力的标志）
取土器进入土层时其外侧与土层间产生摩擦力，摩擦力的作
第十章 工程地质勘察钻探和工程施工钻 第三节 样品的采取
一、取土器 2）取土器的基本技术参数
②面积比
Ar=
Dw2 De2 De2
100%
式中：Dw—取土器鞋最大外径； De一取土器鞋刃的最小内径。
工程钻探学课件
工程钻探与工程施工钻
第十章 工程地质勘察钻探和工程施工钻 第三节 样品的采取 一、取土器
圆筒式 半合焊接式 可分半合式
工程钻探学课件
工程钻探与工程施工钻
第十章 工程地质勘察钻探和工程施工钻 第三节 样品的采取 二、取土方法
1、压入法 用组合滑轮装置将取土 器一次快速压入土中
工程钻探学课件
工程钻探与工程施工钻
第十章 工程地质勘察钻探和工程施工钻 第三节 样品的采取 二、取土方法
2、击入法 采用吊锤或加重钻杆在 孔上或孔下打击钻杆或 取土器进行土样的采取。
工程钻探与工程施工钻
第十章 工程地质勘察钻探和工程施工钻 第三节 样品的采取 一、取土器
2）取土器的基本技术参数
①直径 取土器直径的大小，关系到 土样的质量。若直径过小， 则不能保证土样质量，过大 则给施工带来不便。
工程钻探学课件
工程钻探与工程施工钻
第十章 工程地质勘察钻探和工程施工钻 第三节 样品的采取 一、取土器
水文地质钻探工艺-第八讲 成井工艺
第一节 滤水管
滤水管是水井井管的一部分，当钻进成孔达到设计要 求时，为了将井内地下水抽取至地表，必沉 淀管，过滤器（滤水管）和井壁管。
井 壁 管
缠丝滤水管
桥式滤水管
三个部分一般可通过螺纹丝扣或焊接的形成 连接成一个整体管柱。
直缝过滤器由于孔眼横向尺寸比圆孔过滤器小，过滤能 力较强，故适用于粗砂含水层，也适用于卵砾石层及易坍塌 裂隙含水层。但此种过滤器加工较困难，需要专门的铣槽设 备，因而应用较少。
3．筋条过滤器 在两节短管之间焊以直径为10～16mm的钢筋，钢筋围成
圆柱形，每根长约3～4m。其内每隔1m左右焊一支撑圈，以增 大其刚度，如图示。
（1）具有最大的进水面积，以减少地下水经过它时的 阻力。滤水管阻力越小，地下水在这里的流速变化越小， 发生结垢的可能性越小，可以延长滤水管使用的年限。
（2）具有足够大的机械强度，能满足安装井管时的负 荷和抵抗地层的压力。
（3）最大限度的耐腐蚀能力和不因滤水管被腐蚀而影响 水质的卫生要求。 （4）具有良好的滤水挡砂能力，滤水孔不易被地层中的 物质堵塞。 （5）具有安装方便、成本低廉以及取材容易等。
沉淀管：是抽取地下水时，为随地下水流入 井内的细小岩土颗粒提供沉淀空间；
滤水管：一般在井管柱的中下部，位于井内含水层位置， 主要作用是保护含水地层，起滤水挡砂作用；
井壁管：位于井管柱的中上部，其主要作用是保护含水 层以上井壁，防止塌孔，同时，为地下水分层止水及抽水设 备的下入与安装创造条件。
设计与选择滤水管时，应满足它的基本要求。对滤水 管的要求，可概括为以下5点：
钢丝网易腐蚀，铜丝网易形成电化学腐蚀，故逐渐 被非金属丝网所代替。
包网滤水管易堵塞，永久性的生产水井不宜采用。
工程地质钻探施工技术规范最新版 PPT
180° S1
Q1 P1
-p最大
90°
1
2 3
0° S2
P2 Q2 270°
+P最大
图4-2 双轮双轴振动器作用原理示意图 1—齿轮 2—轴 3—偏心轮
（1）共振理论
振动沉管是将振动打桩锤和沉管刚性连接，形成 一个振动体系。当启动振动锤，锤内两组对称的偏心 块通过齿轮控制做相反方向但同步的旋转运动，转动 时产生的惯性离心力水平分力相互抵消，垂直分力大 小相等方向相同，相互叠加，从而产生忽上忽下周期 性的激振力，使沉管上下振动。当沉管的振动频率与 地基土的自振频率一致时，土体发生共振，土中的结 合水释放出来成为自由水，颗粒间粘结力急剧下降， 呈现液化状态，土体对沉管表面的摩阻力，对沉管的 端阻力均大为降低，沉管在自重和附加荷载作用下沉 入到预定深度。
(三)工程地质钻探的特点 1.孔浅，一般50米以内； 2.取未扰动和原状土样； 3.孔内进行多种多样试验，时间较长，完成后必须止 水，以防止地下水的侵入； 4.钻进条件变化大，勘察对象分散。 二、工程地质钻进方法和工具 （一）人力钻探、岩芯钻探、人力冲击钻探、人力回 转钻探、小径机械回转钻进及小径冲击回转钻进。
3.振动钻进可用两种方式实现
(1)振动器在孔上的上位冲锤（地表冲击筒）；
（2）振动器在孔下的下位冲锤（潜孔冲击筒）
两种方法比较起来，下位冲锤方式可以提高 机械钻速，扩大振动钻的应用范围，使振动钻进 的孔深可达25～30米及钻进4～5级的岩石。
4.用于地质勘探工作的振动器应满足下列要求：
（1）有足够的振动力以产生大的振幅，但不应超过设备和钻 具的允许值；
（2）振动冲击理论
这种理论认为，地基土的 性质是多样的，所以其自振频 率也各不相同。因此，振动锤 的强迫振动频率不易与地基土 颗粒的自振频率接近，甚至相 差很远。因此，桩管下沉不单 是靠自重破坏桩前端的土层， 而是由于桩管在振动时有很高 的振动速度，使桩管上产生很 大的冲击力且作用于桩尖上， 致使桩尖破土下沉。振动冲击 锤就是根据此理论设计的。
岩心钻探钻进方法冲击回转钻进PPT课件
① 有阀式潜孔锤
结构：如图所示。
工作原理：由配气机构的阀片控制高压
气体推动冲锤活塞上、下运动实现冲击。
特点：结构比较复杂，加工要求较高，但
排除岩粉的效果较好，故可降低钻头的磨耗 和提高钻进效率。
图7.7 J200B型潜 孔锤
1-接头; 2-钢 垫圈; 3-调整 圈; 4-碟簧; 5节流塞; 6-阀 盖; 7-阀片; 8阀座; 9-活塞; 10-外壳; 11内缸; 12-衬套; 13-柱销; 14弹簧; 15-卡钎 套; 16-钢丝; 17-圆键; 18-密封圈; 19-止逆塞; 20-弹簧; 21磨损片; 22-配 气杆; 23-钻头
② 气动冲击器——以压缩空气为动力介质。这类冲击器习 惯称为“潜孔锤”，在全面钻进钻孔施工中使用最多，如 锚固孔施工。
2021/7/21
工程钻探
9
第9页动使冲锤上下 运动。这类冲击器一般采用端面牙嵌机构、凸轮机构等
将钻具的回转运动变为纵向冲击运动。受工作原理和材料 强度的影响，寿命一直未能取得较大突破，故目前还未大 量进入生产使用。
中硬以下岩石塑性为主，钻压的主要作用是切入岩石碎 岩，钻压宜大。
2021/7/21
工程钻探
23
第23页/共38页
② 转速 n
硬岩主要靠冲击，转速要低，高了只会增加磨损。 软岩主要靠剪切切削，转速可高一点。 金刚石钻头出刃小，冲击作用主要是小冲击功的促进裂 隙发育，钻进还得靠磨削，转速要高。如用孕镶金刚石钻 头进行冲击回转钻进时，应开高转速，一般在500～ 700r/min。
形状及尺寸： 一般采用截面尺寸较大的八角不对称柱状硬合金。
2021/7/21
图7.10 硬质合金柱齿外型图
(a)-楔形齿(K30型); (b)-半球型齿(K40型); (c)-锥球齿(K41型)
结构：如图所示。
工作原理：由配气机构的阀片控制高压
气体推动冲锤活塞上、下运动实现冲击。
特点：结构比较复杂，加工要求较高，但
排除岩粉的效果较好，故可降低钻头的磨耗 和提高钻进效率。
图7.7 J200B型潜 孔锤
1-接头; 2-钢 垫圈; 3-调整 圈; 4-碟簧; 5节流塞; 6-阀 盖; 7-阀片; 8阀座; 9-活塞; 10-外壳; 11内缸; 12-衬套; 13-柱销; 14弹簧; 15-卡钎 套; 16-钢丝; 17-圆键; 18-密封圈; 19-止逆塞; 20-弹簧; 21磨损片; 22-配 气杆; 23-钻头
② 气动冲击器——以压缩空气为动力介质。这类冲击器习 惯称为“潜孔锤”，在全面钻进钻孔施工中使用最多，如 锚固孔施工。
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工程钻探
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第9页动使冲锤上下 运动。这类冲击器一般采用端面牙嵌机构、凸轮机构等
将钻具的回转运动变为纵向冲击运动。受工作原理和材料 强度的影响，寿命一直未能取得较大突破，故目前还未大 量进入生产使用。
中硬以下岩石塑性为主，钻压的主要作用是切入岩石碎 岩，钻压宜大。
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工程钻探
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② 转速 n
硬岩主要靠冲击，转速要低，高了只会增加磨损。 软岩主要靠剪切切削，转速可高一点。 金刚石钻头出刃小，冲击作用主要是小冲击功的促进裂 隙发育，钻进还得靠磨削，转速要高。如用孕镶金刚石钻 头进行冲击回转钻进时，应开高转速，一般在500～ 700r/min。
形状及尺寸： 一般采用截面尺寸较大的八角不对称柱状硬合金。
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图7.10 硬质合金柱齿外型图
(a)-楔形齿(K30型); (b)-半球型齿(K40型); (c)-锥球齿(K41型)
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空气、充气液体和稳定泡沫、泥浆、 乳状液、清水和无固相钻井液。 清水粘度大于1.6时钻进效率下降。
地下每百米增加2℃
.
10
泥浆
泥浆具有较好的护壁性能、较强的携带和悬浮钻屑能力，
能防止井喷。 泥浆性能：泥浆的密度（比重）和固相含量、泥浆的流变性
（黏度和切力）、泥浆滤水造壁形（泥浆的失水 量和泥饼厚度）、含沙量、润滑性胶体率和PH值
.
12
泥浆
稀释降黏剂
降失水剂
絮凝剂
有机处理剂 增粘剂
润滑减阻剂
起泡和消泡剂
页岩稳定剂
分子结构：非离子型、阴离子型、阳离子型、混合型
ห้องสมุดไป่ตู้
特点：分子量大，且往往由多个链节组成；分子的结构
和形态复杂；有多种作用基因；液相黏度大；PH
值应控制。
.
13
聚丙稀酰胺
• PAM：无味、无臭的线型高分子聚合物。
PHP（HPAM）水解聚丙烯酰胺：PAM在火碱中水解 分子量在250万~500万，水解度在30%左 右的PHP的选择性絮凝效果最好。
下套管前，进出矿体时及终孔后 各增加一次，钻孔弯曲度和丈量钻 具应同时进行，发现超差应及时采
取有效措施。 测量结果要及时填写到原始班报
表的相应位置。
.
15
预防钻孔弯曲的措施
•
地表机械设备应经过检查，稳固可靠。
• 确保安装质量，保证“天车、回转器、孔口”三点一线 。
• 在易斜岩层施工，应根据地层、见矿深度等条件合理设 计开孔角度和弯曲强度，已掌握钻孔自然弯曲规律的工 区应设计初级定向孔。
优点：机械钻速高；护壁作用好；润滑性能好；冲洗效
果好，孔内清洁；防漏作用好；降低了钻探成本 ；减轻了对农田和环境的污染。 一般开始快速搅拌，然后慢搅，对絮凝比较有利。 但是也不应搅拌过甚，否则，不仅会使分子链多次 与同一黏土颗粒相吸附，影响“架桥”作用的发挥 。
.
14
钻孔弯曲度测量与孔深较正
钻进过程中，每钻进50m测量钻孔 弯曲度并丈量钻具；
扩孔器：修整孔壁，保证孔壁光滑整齐，孔径均匀，不因
钻头磨损而缩小；导正钻头，保持其稳定工作；
分担钻头外侧刃的工作量，既保证了足够的孔壁
间隙，又使钻头外出刃不太大。
.
7
金刚石钻进
• 金刚石钻头选择与使用：提高钻速。分组排队。
钻头唇面有自磨和自锐作用。 • 钻进规程参数：钻压、转速、冲洗液量
影响因素：岩石的性质和特点、钻头的类型、所用设 备和钻具的性能、钻孔的直径和深度等。
钻探工艺
钻探工艺方法
2020/7/20
.
1
欢迎
.
2
地质岩心钻探规程地质技术质量要求 六大指标
一、岩矿心采取率 二、钻孔弯曲度测量 三、孔深较正 四、简易水文观测 五、原始记录 六、封孔
.
3
岩石的性质
▲岩石的强度，硬度，研磨性，弹性、塑性、脆性。
岩石的可钻性
大拇指刻划
铁刀刻划 普通钢刀刻划 锉刀刻划 合金刀刻划
1~3级
3~4级 4~5级 5~6级 7~8级
岩石的物理力学性质：岩石的矿物成分和结构构造、岩石的密
度、孔隙率、含水性和透水性、岩石的
硬度、弹塑性及研磨性等。
破碎岩石的方式： 切削破碎
压皱及压裂破碎
冲击破碎
.
4
地质三 大岩类
沉积岩 岩浆岩 变质岩
.
5
钻具的组成
钻探设备：钻机、泥浆泵（或空压机）、钻塔、动力机。 循环系统：循环槽、沉淀池、生源箱。 钻进工具、辅助工具、打捞工具和专用工具。 钻具：钻头、卡心器、保径扩孔器、岩心管、岩心管钻杆异径接头 钻进方法：硬质合金钻进、金刚石钻进、钢粒钻进。
泥浆的密度是泥浆的重量与同体积水重量之比。 固相含量指泥浆中固体颗粒占的重量或体积百分数。 失水分初失水、动失水和静失水。
泥浆的流变参数：静切力与触变性、动切力、黏度与剪切 稀释性、稠变参数及流性指数。
.
11
泥浆
提高黏土分散度 拟制黏土的分散 调节泥浆PH值 无机处理剂 沉淀除钙和各合作用 使有机处理剂溶解或水解 交联和胶凝作用 无机分散剂：纯碱Na2CO3、烧碱NaOH、三聚磷酸钠 Na5P3O10、六偏磷酸钠NaPO36 无机聚结剂：石灰Ca(OH)2、石膏CaSO4、氯化钙CaCI2
冲击钻进、回转钻进、冲击回转钻进。 钻进施工工序：工器具、材料准备—开孔—回次钻进—特种工
作—终孔验收—拆卸、搬迁。 特种工作：岩矿心采取与整理、钻孔弯曲度测量与纠正、简易
水文观测、钻孔孔深测量与校正、原始记录、封孔 工作、护壁堵漏工作、处理孔内事故等工作。 套管：定向管（孔口管）-松软地层的坍塌； 表层套管-不稳定、涌漏层，可作孔口管； 技术套管-加固和封闭很长的裸眼，可下一二层； 生产套管-用作油、气、. 水的采取通道，用于生产。 6
• 合理选择钻具结构和级配，尽量采用满眼钻进。
• 开孔应选用锋利的转头，钻杆不得有偏摆，钻压要均匀 ，要随钻孔加深加长岩心管。
• 深空钻进时，应尽量采用钻铤加压。
• 遇到片岩地层、倾斜岩层、破碎带、软硬互层时，应使 用锋利的钻头和长、直、重、厚、刚的钻具。有条件时 刻采用冲击回转钻进。
• 扩孔时要带内导正器，换径时要带外导正器。粗径钻具 要用综合式异径接头连接，其中心线应一致。
是否合理：钻速、钻头的总进尺和单位进尺金刚石的 耗量。
钻头唇面形状：平底形、圆弧形、半圆形、单阶梯形、多 阶梯形、锥形、锯齿形、单双块形、交错 块形、薄壁形、阶梯形底喷式、喇叭口形
.
8
金刚石绳索取心钻进
• 优点：提高钻进效率，提高岩矿心采取率，延长钻头寿
命，有利于孔内安全和钻穿复杂地层，减轻了劳动强度。
外管总成：弹卡挡头、弹卡室、扩孔器、外管，下扩
孔器和钻头。
内管总成：捞矛头、弹卡定位、悬挂、到位报讯、岩
心堵塞报警、单动、内管保护、调节、扶 正、内管、岩心卡取。（安全脱卡机构）
钻杆在1.75m不易弯曲
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9
钻孔冲洗
• 冲洗介质：清洗孔底，携带和悬浮钻屑； 冷却钻头；保护孔壁，实现平 衡钻进；润滑钻具；参与碎岩 ；输送岩心或岩样。
金刚石钻进
金刚石:强度、硬度、耐磨性、热稳定性、其它性能
金刚石钻头：天然的、人造的、单管的、双管的、绳索的
取心的、全面的、矿山的、油井的等。
表镶金刚石钻头的结构参数：金刚石的品级、粒度与出刃 、金刚石在钻头表面的排列方式、胎体的性能、钻头的唇 面形状及水路等。
孕镶金刚石钻头的结构参数：钻头体、金刚石品级、粒度 、浓度与含量、胎体性能、唇面形状、水路及内外径补强
地下每百米增加2℃
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10
泥浆
泥浆具有较好的护壁性能、较强的携带和悬浮钻屑能力，
能防止井喷。 泥浆性能：泥浆的密度（比重）和固相含量、泥浆的流变性
（黏度和切力）、泥浆滤水造壁形（泥浆的失水 量和泥饼厚度）、含沙量、润滑性胶体率和PH值
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12
泥浆
稀释降黏剂
降失水剂
絮凝剂
有机处理剂 增粘剂
润滑减阻剂
起泡和消泡剂
页岩稳定剂
分子结构：非离子型、阴离子型、阳离子型、混合型
ห้องสมุดไป่ตู้
特点：分子量大，且往往由多个链节组成；分子的结构
和形态复杂；有多种作用基因；液相黏度大；PH
值应控制。
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13
聚丙稀酰胺
• PAM：无味、无臭的线型高分子聚合物。
PHP（HPAM）水解聚丙烯酰胺：PAM在火碱中水解 分子量在250万~500万，水解度在30%左 右的PHP的选择性絮凝效果最好。
下套管前，进出矿体时及终孔后 各增加一次，钻孔弯曲度和丈量钻 具应同时进行，发现超差应及时采
取有效措施。 测量结果要及时填写到原始班报
表的相应位置。
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15
预防钻孔弯曲的措施
•
地表机械设备应经过检查，稳固可靠。
• 确保安装质量，保证“天车、回转器、孔口”三点一线 。
• 在易斜岩层施工，应根据地层、见矿深度等条件合理设 计开孔角度和弯曲强度，已掌握钻孔自然弯曲规律的工 区应设计初级定向孔。
优点：机械钻速高；护壁作用好；润滑性能好；冲洗效
果好，孔内清洁；防漏作用好；降低了钻探成本 ；减轻了对农田和环境的污染。 一般开始快速搅拌，然后慢搅，对絮凝比较有利。 但是也不应搅拌过甚，否则，不仅会使分子链多次 与同一黏土颗粒相吸附，影响“架桥”作用的发挥 。
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14
钻孔弯曲度测量与孔深较正
钻进过程中，每钻进50m测量钻孔 弯曲度并丈量钻具；
扩孔器：修整孔壁，保证孔壁光滑整齐，孔径均匀，不因
钻头磨损而缩小；导正钻头，保持其稳定工作；
分担钻头外侧刃的工作量，既保证了足够的孔壁
间隙，又使钻头外出刃不太大。
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7
金刚石钻进
• 金刚石钻头选择与使用：提高钻速。分组排队。
钻头唇面有自磨和自锐作用。 • 钻进规程参数：钻压、转速、冲洗液量
影响因素：岩石的性质和特点、钻头的类型、所用设 备和钻具的性能、钻孔的直径和深度等。
钻探工艺
钻探工艺方法
2020/7/20
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1
欢迎
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2
地质岩心钻探规程地质技术质量要求 六大指标
一、岩矿心采取率 二、钻孔弯曲度测量 三、孔深较正 四、简易水文观测 五、原始记录 六、封孔
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3
岩石的性质
▲岩石的强度，硬度，研磨性，弹性、塑性、脆性。
岩石的可钻性
大拇指刻划
铁刀刻划 普通钢刀刻划 锉刀刻划 合金刀刻划
1~3级
3~4级 4~5级 5~6级 7~8级
岩石的物理力学性质：岩石的矿物成分和结构构造、岩石的密
度、孔隙率、含水性和透水性、岩石的
硬度、弹塑性及研磨性等。
破碎岩石的方式： 切削破碎
压皱及压裂破碎
冲击破碎
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4
地质三 大岩类
沉积岩 岩浆岩 变质岩
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5
钻具的组成
钻探设备：钻机、泥浆泵（或空压机）、钻塔、动力机。 循环系统：循环槽、沉淀池、生源箱。 钻进工具、辅助工具、打捞工具和专用工具。 钻具：钻头、卡心器、保径扩孔器、岩心管、岩心管钻杆异径接头 钻进方法：硬质合金钻进、金刚石钻进、钢粒钻进。
泥浆的密度是泥浆的重量与同体积水重量之比。 固相含量指泥浆中固体颗粒占的重量或体积百分数。 失水分初失水、动失水和静失水。
泥浆的流变参数：静切力与触变性、动切力、黏度与剪切 稀释性、稠变参数及流性指数。
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泥浆
提高黏土分散度 拟制黏土的分散 调节泥浆PH值 无机处理剂 沉淀除钙和各合作用 使有机处理剂溶解或水解 交联和胶凝作用 无机分散剂：纯碱Na2CO3、烧碱NaOH、三聚磷酸钠 Na5P3O10、六偏磷酸钠NaPO36 无机聚结剂：石灰Ca(OH)2、石膏CaSO4、氯化钙CaCI2
冲击钻进、回转钻进、冲击回转钻进。 钻进施工工序：工器具、材料准备—开孔—回次钻进—特种工
作—终孔验收—拆卸、搬迁。 特种工作：岩矿心采取与整理、钻孔弯曲度测量与纠正、简易
水文观测、钻孔孔深测量与校正、原始记录、封孔 工作、护壁堵漏工作、处理孔内事故等工作。 套管：定向管（孔口管）-松软地层的坍塌； 表层套管-不稳定、涌漏层，可作孔口管； 技术套管-加固和封闭很长的裸眼，可下一二层； 生产套管-用作油、气、. 水的采取通道，用于生产。 6
• 合理选择钻具结构和级配，尽量采用满眼钻进。
• 开孔应选用锋利的转头，钻杆不得有偏摆，钻压要均匀 ，要随钻孔加深加长岩心管。
• 深空钻进时，应尽量采用钻铤加压。
• 遇到片岩地层、倾斜岩层、破碎带、软硬互层时，应使 用锋利的钻头和长、直、重、厚、刚的钻具。有条件时 刻采用冲击回转钻进。
• 扩孔时要带内导正器，换径时要带外导正器。粗径钻具 要用综合式异径接头连接，其中心线应一致。
是否合理：钻速、钻头的总进尺和单位进尺金刚石的 耗量。
钻头唇面形状：平底形、圆弧形、半圆形、单阶梯形、多 阶梯形、锥形、锯齿形、单双块形、交错 块形、薄壁形、阶梯形底喷式、喇叭口形
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8
金刚石绳索取心钻进
• 优点：提高钻进效率，提高岩矿心采取率，延长钻头寿
命，有利于孔内安全和钻穿复杂地层，减轻了劳动强度。
外管总成：弹卡挡头、弹卡室、扩孔器、外管，下扩
孔器和钻头。
内管总成：捞矛头、弹卡定位、悬挂、到位报讯、岩
心堵塞报警、单动、内管保护、调节、扶 正、内管、岩心卡取。（安全脱卡机构）
钻杆在1.75m不易弯曲
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9
钻孔冲洗
• 冲洗介质：清洗孔底，携带和悬浮钻屑； 冷却钻头；保护孔壁，实现平 衡钻进；润滑钻具；参与碎岩 ；输送岩心或岩样。
金刚石钻进
金刚石:强度、硬度、耐磨性、热稳定性、其它性能
金刚石钻头：天然的、人造的、单管的、双管的、绳索的
取心的、全面的、矿山的、油井的等。
表镶金刚石钻头的结构参数：金刚石的品级、粒度与出刃 、金刚石在钻头表面的排列方式、胎体的性能、钻头的唇 面形状及水路等。
孕镶金刚石钻头的结构参数：钻头体、金刚石品级、粒度 、浓度与含量、胎体性能、唇面形状、水路及内外径补强