905-3001--大直径反井钻井新技术及装备
反井钻机
反井钻机发表于：2009-08-07 20:17:32 点击: 807低矮型系列反井钻机用途：适用于井下煤仓、暗立（斜）井，管路孔、电缆孔、溜煤孔、通风孔等施工作业特点：工作高度低、整体搬运、刚性好、承载能力大、稳定性好、装卸钻杆机械化。
型号：ZF YD1200 ZFYD1500 ZFYD2500 主要技术指标：钻机型号ZFYD-1200ZFYD-1500ZFYD-2500导孔直径(mm)200250250扩孔直径(mm)120015002500钻孔深度(mm)200100100钻杆直径(mm) 150200200导孔钻速(r/min) 0 ～350 ～350 ～35扩孔钻速(r/min) 0 ～170 ～170 ～12主轴扭矩(kN·m)10.7 ～21.522 ～4468.5 ～98许用最大推力(kN) 170222.5222.5拉力(kN)44011541470钻孔倾角(o)60o ～90o60o ～90o60o ～90o主机重量( 包括搬运车) （t ）3.656.59.41主机搬运尺寸（长宽高）（mm ）2160×940×15432309×1142×17042473×1420×2089主机工作尺寸（长宽高）（mm ）1915×1020×25002265×1245×27642690×1590×2900钻杆有效长度（mm ）100010001000钻孔偏斜率（% ）≤ 1≤ 1≤ 1电机功率（Kw ）62.5121166.5驱动方式全液压驱动全液压驱动全液压驱动随机钻杆长度（m ）505050低矮型系列反井钻机简介一、国产反井钻机类型及其特点反井钻机是一种机械化程度高、安全高效的反井施工设备。
尤其是用它钻凿煤矿的反井、井下煤仓、溜煤眼、延伸井筒及各种暗立井时可大大提高建设速度。
钻井新装备新工具现状及进展20140511--高向前
一 国外钻井装备发展现状钻机及配套（7）
连续管钻机
车载式CTDU
拖挂式CTDU
自走式CTDU
塔式CTDU
美国Stewart & Stevenson、NOV Hydra Rig、Nabors、Savanna等公 司走在研发和生产前列； 由不可下套管向可下套管方向发展； 由单一钻井方式向混合钻井方式（可常规钻杆钻井）发展； 由开环控制向闭环控制方向发展； 由陆地向海洋环境发展。
页岩气开发专用液压钻机
Schramm公司已经推出了用于页岩气开发的紧凑液压钻机。T500XD 钻机已 经在Marcellus和Utica区块页岩开发投入使用。该钻机大钩负载50万磅， 具有井间360°方向步进式快速移动性能，为自升式钻井。 钻机不单独依赖钻铤和钻杆总重量就可以精确控制钻压。动力头可以提供 35000 lb-ft扭矩，具有上提、下压8万镑液压能力。
一 国外钻井装备发展现状钻机及配套（13）
井口自动化工具
在钻机上配备井口自动化工具，以提高作业效率，降低作业风险，已成
为全球越来越多供应商和客户的共识，海洋作业尤其如此。
NOV管子排放系统
NOV铁钻工
一 国外钻井装备发展现状钻机及配套（14）
钻井液振动筛
向高抛掷指数方向发展
目前国外主要振动筛生产厂家生产的直线振动筛的G力在5.4~7.3 Gs之间，平动椭圆振动筛G力一般在5.7~6.1 Gs之间，以上两种振动 轨迹、大筛网面积振动筛抛掷指数已经达到8Gs。 通过把直线振动筛 的G力从5 Gs增加到7 Gs，振动筛的处理能力增加45%，油田实践表明 应用高抛掷指数解决方案可减少50%的泥浆费用。
钻机模块吊装现场图
大直径超深竖井成套施工技术
大直径超深竖井成套施工技术边振辉【摘要】思山岭铁矿混合竖井净直径10 m,井深1355 m.井筒施工采用600 t大荷载型亭式凿井井架,1套双钩和1套单钩提升,YSJZ-6.12型6臂液压伞形钻架凿岩,HZ-6B型中心回转式抓岩机装岩,MJY型整体和马头门异形金属模板砌筑井壁等立井机械化施工成套装备;以及与井深或岩层状况相适应的单双层钢筋或钢纤维混凝土等不同支护形式和掘砌工艺技术,顺利完成了国内首个大直径超深竖井施工.【期刊名称】《建井技术》【年(卷),期】2018(039)005【总页数】6页(P1-6)【关键词】大直径超深竖井;施工技术;亭式井架;液压伞形钻架;支护形式【作者】边振辉【作者单位】本溪龙新矿业有限公司,辽宁本溪 117200【正文语种】中文【中图分类】TD262.1+11 工程概况本溪龙新矿业有限公司思山岭铁矿是目前我国在建的超大规模、超深井铁矿项目之一。
矿山开拓系统由7个直径6～10 m、深度超过1 200 m的竖井群组成。
其中，混合井直径10 m，深度1 355 m，是目前国内第1个已完工的超大直径、超深竖井。
思山岭铁矿混合井由中国恩菲工程技术有限公司设计，它承担矿山矿石、人员、设备和材料的提升任务。
井筒净直径10 m，井口标高+215 m，井底标高-1 140 m，井深1 355 m。
井筒配置3套提升系统，即1套主提升，2套副提升。
主提升为38 t双箕斗，互为配重。
2套副提升，1套为8 000 mm×3 500 mm双层罐笼，配平衡锤；另1套为1 200 mm×900 mm交通罐，配平衡锤。
井筒采用空心方钢罐道。
井筒内布置2根φ299 mm排水管，1根φ219 mm供水管，1根φ219 mm供压气管和1根φ114 mm排泥管，并铺设有电缆。
井筒设有+187和-1 080 m中段等12个单侧马头门、-480 m中段1个双侧马头门，以及1个-1 140 m水平井底粉矿回收马头门。
大直径工程井气举反循环钻进施工问题与改进
大直径工程井气举反循环钻进施工问题与改进由河南省煤田地质局自主研发的Φ219.1/168.3mm大口径气举反循环钻具已成功应用于大直径工程井钻井施工，并取得了良好效益。
由于该规格钻具属国内首创，在首次生产试验过程中曾出现一些问题和不足，本文分别从气道短路、气水龙头漏浆漏气及岩心堵塞等几个方面作详细阐述，以供同行参考借鉴。
标签：大直径工程井气举反循环气道短路漏浆岩心堵塞由河南省煤田地质局自主研发的Φ219.1/168.3mm大口径气举反循环成套钻具已成功应用于大直径工程井施工，并取得了良好的经济和社会效益。
从平煤十矿瓦斯抽排井生产试验现场应用情况来看，同等条件下钻进速度较正循环提高了74.3%，携岩效果及钻孔质量较正循环均有大幅提升。
尽管如此，种种原因导致现场使用过程中仍然发现存在不少问题及需要改进的地方，下面分别从气道短路、气水龙头漏浆漏气及岩心堵塞等几个方面对其作详细阐述。
1气道短路现场气举反循环钻进正常运行一段时间后，逐渐开始出现泥浆上返流量减小，空压机工作压力降低，上返岩屑粒径减小，钻效降低等状况。
初步分析认为随着钻孔加深，空压机风压、风量逐渐不能满足气举要求，遂换上额定风量21.7m3/min的复盛PESG760型空压机，起初泥浆上返量得以恢复正常，上返岩屑粒径也有所增大，钻效上升明显，但很快上述不良状况依旧出现。
综合分析认为钻效降低与空压机并无直接关系，极有可能在双壁钻具处出现气道短路，导致压差降低，反循环效果不佳。
起钻后对钻具、钻头展开仔细检查，对可能原因逐一排除。
很快发现气举反循环双壁钻具内管接箍外螺纹损伤明显，外管联接内管接箍处内螺纹甚至被磨平。
由图1双壁钻杆联接结构图可以发现内管接箍上端面与外管下端面之间存在一定间隙（约8mm），这一间隙的存在为双壁钻具内管接箍倒扣提供了空间，由于该扣是一种锥形扣，一旦发生倒扣，螺纹牙间接触面积减小（如图2），螺纹牙尖部分发生应力集中，形成疲劳破坏。
大口径气举反循环钻井技术的研究
设备选择 、 异常事故分 析与对策 以及施工注意事项等 多方面内容做 了详细介 绍， 旨在拓 宽该钻 井技术 的应
用领域 。 关 键 词 ： 口径 ； 举 反 循 环 ； 井 技 术 ； 究 大 气 钻 研 中图 分 类 号 ： １． Ｕ４ ８ ６ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９— ８ Ｘ（０ ２ ０ — ０ ４ ４ １ ０ ２ ２ ２ １ ） ２ ０ ２ —０
地 质 装备
配置 或 简化 了泥浆 系统 ， 简化 了操 作 。 也 （） ６ 气举 反循 环 钻进 时 ， 屑是从 钻 杆 内上 返 到 岩 地 面 上来 的 ， 不 和 井 壁 发 生接 触 ， 它 因此 ， 屑 不 会 岩 渗 入 含水 层 ， 能保 持 地下 含 水层 的孔 隙率 。 （） ７ 钻头 是在 净 化后 的 钻井 液 中工作 ， 作 条件 工
展。
２ 工作 原 理及 特点
图 １ 转 盘钻 机气 举 反 循 环 工 作 原 理 图
１ 气 水 龙 头 ；．空 机 ；．转 盘 ；．孔 【管 ； ． ２ ３ ４ ｌ 】 ５ 双 壁 钻 杆 ；．气 水 混 合 器 ；．普 通 单臂 钻 朴 ； ． ６ ７ ８ 加 重 钻 杆 ；．反 循 钻 头 ；０ ． ９ １．水 源 地
钻具 密封 不严 而影 响 正 常 工 作 ， 不 存 在 损 坏水 力 也
（） １ 钻井 液 携 带 岩 心 上返 速 度 快 而 且 连续 取 心 机械 的气 蚀现 象 。
钻进 ， 幅 度 地 提 高 了 纯与 正 循 环 钻 进 相 比 ， 械 钻 速 约 可 增 ｌ Ｌ 机 ０
进 的难 题 。 ３ 器 具研 发 和设 备 的选 择
３ １ 双 壁 主 动 钻 杆 ．
大朝山水电站反井钻井施工技术
大朝山水电站硬岩中反井钻井施工技术摘要为加快大朝山水电站建设，在尾水隧洞、尾调室、地下厂房和压力管道施工中，采用反井钻机快速钻凿大口径通风竖井，为洞挖工程创造良好施工条件。
本文介绍LM-200型反井钻机工作原理和施工情况。
关键词水电站反井钻机通风竖井1 概况大朝山水电站是澜沧江中下游河上的又一座大型梯级电站,位于滇西云县和景东交界处, 在漫湾水电站下游。
电站枢纽工程主要包括拦河坝和地下厂房系统。
拦河坝为碾压混凝土重力坝,坝顶高程906.0m,最大坝高118.0m,坝顶长481.0m。
水库总库容9.4亿m3,调节库容3.67亿m3,为季调节水库。
水电站装6台22.5万kW水轮发电机组,总装机容量为1.35kW。
小湾电站建成前保证电力为36.31万kW,年平均发电量为59.31亿kW/h。
小湾电站建成后, 保证电力72.35万kW,多年平均发电量为70.21亿kW/h。
大朝山水电站尾水隧洞是电站的重要建筑物,包括出口土石方明挖和支护、闸门启闭机安装、两条尾水隧洞石方洞挖和混凝土衬砌、通风竖井等工程。
两条尾水隧洞分别为1362.3 m×φ17m和1258.9m×φ17m。
施工长大尾水隧洞期间，通风成为制约进度的关键之一，为此，在施工支洞附近设计四条通风竖井，深度从95～140m。
竖井施工，特别是小断面竖井施工难度大。
前期曾采用人工正井法开挖，工程进展缓慢，制约了尾水隧洞主体工程进度，为此，将原通风竖井人工正井法改为反井钻机法机械施工，以加快竖井施工速度，为主体工程施工创造良好条件。
自1997年10月反井钻机进场至1998年9月，先后完成尾水隧洞、厂房、尾调室通风竖井6条和压力管道1条，总钻孔深度825.07m。
2 工程条件尾水隧洞通风竖井布置在施工支洞和主洞相交位置附近，上部在厂区公路边，那戈河两侧。
岩石主要为玄武岩，夹部分凝灰岩，为Ⅲ到Ⅴ围岩，地质条件相对简单，但由于那戈河的影响，水文条件较复杂。
大直径竖井钻井工程技术发展分析,科技与创新.doc
大直径竖井钻井工程技术发展分析，科技与创新，付鸿雨苏伟摘要：随着我国社会经济的不断发展，能源需求量日益增加，行业技术也在此过程中得到了长足的发展，与当前的行业技术相比，大直径竖井钻井工程技术水平相对比较落后。
对此，对大直径竖井钻井工程技术的现状进行了分析，并展望了其未来的发展。
关键词：大直径竖井；钻井工程；钻井技术；能源中图分类号：P634 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0015-01大直径钻井采用刀具破岩钻井，一般以泥浆作为洗井液进行循环洗井，洗井液在重力的作用下进行护壁工作，最后结构物支护岩帮并固井。
随着科学技术的发展，大直径钻井工程技术振动噪声大、设备结构复杂和容易发生故障等不足越来越明显。
为了适应新时代的发展需求，保证钻井工程技术水平得以不断提升，这就需要提供全新的理念，对大直径钻井技术的发展进行展望。
1 大直径竖井钻井的工作原理大直径竖井钻井在钻进时，钻头部分重量加到刀具上，把刀具压入地层，使转盘在方钻杆的带动下，转头旋转破碎工作面，通常在井筒的直径超过4 m时，采用多次扩孔的钻进方式，以减少设备的功率和质量；钻头破碎下来的岩碴由洗井液冲到吸收口被吸入钻杆，经钻杆、水龙头和排浆管排入沉淀池进行沉淀；压缩气体是洗井液的循环动力，洗井液对钻井井帮有支护作用，在表土层中，护壁作用十分重要，常常作为选择洗井液材料的主要依据。
在井筒钻至设计的直径和深度后，通常在井口联结后将地面预制好的井壁下沉到井内；然后通过壁后注浆，填充井壁与井帮之间的缝隙；最后排除井筒内的水，这样整个钻井工程就完成了。
详情见图1.2 大直径竖井钻机在我国的发展现状2.1 钻井工程的发展我国在20世纪50年代初期才开始研究钻井法凿井技术，大致可以分为3个发展阶段：第一个阶段，是采用石油钻机对200 m以内深度的表土进行钻凿；第二个阶段，是对煤矿专用的大直径钻井机进行开发研制，并推广使用到表土比较厚、深度在200～300 m之间的矿井中；第三个阶段，是研究兼有钻凿表土和岩石、深度在300～1 000 m的大直径井筒，钻井技术朝着大直径、大深度的方向发展，钻机能力也有了历史性的飞越。
反井钻机施工及其应用
反井钻机施工及其应用国产反井钻机在水电工程的应用谭金龙马绍龙摘要：反井钻机导井施工方法于1950年在北美首先发展，60年代中期，反井钻机导井施工方法在欧洲，特别是德国开始受到欢迎。
我国自70年代开始研制反井钻机，并先后在媒炭和冶金系统中应用，1992年水电系统第一次引进反井钻机，在十三陵抽水蓄能电站的出线洞、调压井和高压管道斜井等工程上，使用反井钻机进行导井法施工，并取得了高效、安全、优质、经济的效果。
水电十四局是较早应用、探索反井钻机导井施工的水电施工企业，5年来对反井钻机的应用，特别是国产反井钻机的应用进行了深入、全面的探索，并取得了一定的经验。
关键词国产反井钻机导井施工方法水电工程应用一、前言1、反井钻机概述反井钻机导井施工方法于1950年在北美首先发展，60年代中期，反井钻机导井施工方法在欧洲，特别是德国开始受到欢迎，当时反井钻机钻孔直径为1.2m，深度为150～200m；而到70年代初期，钻孔直径可达2.0～2.4m，钻孔深度可达250～500m；发展到今天，世界上已有众多厂家生产反井钻机，典型的有美国罗宾斯公司，可提供28种型号的产品，钻孔直径为 1.2～6.0m，钻孔深度可达900m，德国维尔特公司生产的HG100、160、210、250、330SP系列，钻孔直径从1.4～6.0m，钻孔深度高达1000m。
我国自70年代开始研制反井钻机，并先后在媒炭和冶金系统中应用，产品多集中于小直径扩孔的反井钻机，典型产品有苏南煤机厂生产的LM －90～300系列、长沙矿山研究院生产的TYZ1000～1500系列及西北有色冶金机械厂生产的的AF-2000等，钻孔直径为0.9m～2.4m，钻孔深度可达250m。
1992年水电系统第一次引进反井钻机，在十三陵抽水蓄能电站的出线洞、调压井和高压管道斜井等工程上，使用反井钻机进行导井法施工，并取得了高效、安全、优质、经济的效果。
此后反井钻机又在河南小浪底水利枢纽工程、山西万家寨引黄入晋工程、云南大朝山水电站等使用。
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2015年度国家技术发明奖推荐项目公示材料
一、项目名称
大直径反井钻井新技术及装备
二、推荐单位
中国煤炭工业协会
三、项目简介
反井是指地下采矿连接不同水平巷道的暗竖井，是重要的井巷工程，一般采用由下向上的施工方法，反井是施工难度最大、风险最高工程，以往反井钻机只能钻凿直径较小的溜渣孔，解决溜渣孔施工的安全问题，但爆破刷大的安全问题依然存在。
近年来反井概念有了很大拓展，泛指煤矿、金属、非金属采矿具有下部巷道通向地面的井筒，以及包括军事等其他地下工程中井筒。
这些工程施工都需要工人在井筒内复杂条件下进行钻爆作业，塌方、涌水、瓦斯、设备等经常造成伤亡事故，每年井筒掘进消耗炸药约5.5万吨，向大气中排有毒气体550万m3及大量粉尘。
因此，需要研究安全、排放少的新技术及装备，本项目提出反井钻机一次钻成大直径井筒新工艺，钻孔直径从1.5m到5.0m，岩性从以沉积岩为主的煤矿软岩地层（普氏系数f<8），到水电、交通的火成岩以及铁矿的高强度变质岩（f>25），需要提高机械破岩效率和寿命；钻孔深度从100m到600m，钻孔偏斜控制需要从现在1.0%降低到0.5%；从垂直孔到抽水蓄能电站大倾角斜井（50°）的钻井工艺，以及大直径钻孔带来的井帮稳定控制安全等问题，解决了从反井“钻孔”到“钻井”的技术难
题。
本项成果是科技部科研院所专项研究开发资金项目、北京市重大科技成果转化落地培育项目、发改委煤矿深井建设技术国家工程试验室建设及多项煤炭、水电研究项目成果的创新与集成。
项目取得多项创新成果：1、创造性提出了反井钻机钻凿大直径井筒新技术，研制出一次钻孔直径达到5m，钻进深度600m的大直径系列反井钻机；2、突破了反井镶齿滚刀破碎坚硬岩石刀具寿命低磨损快的技术瓶颈，使反井钻井能够适应不同类型地下工程所遇到的各类岩石；
3、形成了多种反井钻井工艺，创新反井钻井偏斜控制，大直径井帮稳定控制、反井钻井安全控制技术和理论；
4、研发出新型钻具结构形式，新型锯齿形螺纹解决了传递大扭矩、大拉力钻杆可靠联接问题，组装式大直径扩孔钻头解决井下运输和组装及稳定运行难题；
5、首次采用反井钻井法钻成直径5.3m，深度近500m的煤矿井筒工程，一次钻进破岩面积达到23.7m2，在水电站f系数达到20的岩石中，一次钻成直径3.5m 多种用途的井筒工程。
形成了新的机械破岩钻井凿井新工艺。
项目申报发明专利12项（授权8项，受理4项），授权实用新型专利6项，建立行业标准3项，发表学术论文200多篇，其成果作为煤炭协会重点推广项目，在煤炭建设、生产得到全面应用，在冶金、黄金、核矿、非金属等地下矿山开发，水电、抽水蓄能电站、公路、铁路隧道等领域广泛应用，并在我国承担的国外煤炭、水电、冶金建设项目中发挥巨大作用，经济效益社会效益显著。
经专家鉴定，5m大直径井筒反井施工技术达到国际领先水平，实现反井施工人员不下井，无有害物质排放，符合煤炭、能源科技发展规划，
项目推动了地下工程井筒施工技术进步。
项目主体研究内容分别获得2010年、2013年中国煤炭工业科学技术一等奖，2013年度中国职业安全健康协会科学技术奖一等奖。
四、推广应用情况
项目成果已实现产业化，带动井筒建设的机械化程度提高和相关技术发展，加快矿井建设领域生产结构转型和升级改造。
技术为自主研发，目前国内尚未有相同能力设备。
增加矿井建设设备研发、制造、检修、技术服务领域人员的就业量和收入。
打破国际技术装备垄断，替代进口产品，节约外汇。
国家煤矿安监局、煤炭工业协会等单位将大型反井钻井技术作为重点推广项目进行推广，并在山西晋城召开了大型现场会。
国内多个煤炭生产、建设企业建立了反井钻井专业队伍，每年完成反井工程量10-20km。
已完成直径5m的采区风井井筒10个，钻井总深度2246.2m。
不完全统计北京中煤矿山工程有限公司已完成各种反井超过32km。
大直径反井钻机在近二十个水电建设单位应用近70套，每年完成反井工程5-10km。
主要研究成果已在小湾、溪洛渡、锦屏一级、瀑布沟、白鹤滩、乌东德等大型电站得到良好应用，为这些电站工程建设与安全运行做出了重大贡献。
反井钻井也成为解决抽水蓄能电站长斜井建设难题的关键技术。
辽西北供水工程正在使用反井钻井技术。
反井钻机技术已推广到我国承建的马来西亚、巴基斯坦、哈萨克斯坦、赞比亚、老挝、厄瓜多尔及我国台湾地区电站工程，提升我国企业在国际市场中的竞争力。
还将反井钻机推广到铁、金、核、锗、镁、铅锌等非煤矿山工程以及其他地下工程建设领域（包括长大公路、铁路隧道，如终南山、邵怀高速公路隧道通风竖井），在坚硬岩石条件下对本项技术进行了考验，取得了良好效果，解决这些工程建设难题。
仅统计本项目研究成果在15 家单位的推广应用情况（附件
3.1-3.15），近三年累计经济效益近8 亿元
五、曾获科技奖励情况
曾获科技奖励情况
六、主要知识产权证明目录
主要知识产权证明目录
七、主要完成人情况表
主要完成人情况表。