岩石非开挖钻具及选用 PPT
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岩层中非开挖钻进导向技术
岩层中非开挖钻进导向技术2011-07-20 17:37 ? 非开挖施工铺设地下管线技术由于其对地表结构破坏性小、环保性好、施工效率高、总体成本低而受到广泛应用。
我国在这一领域的发展水平虽较发达国家晚十多年,但随着经济建设的不断发展、西部大开发战略的实施和城非开挖施工铺设地下管线技术由于其对地表结构破坏性小、环保性好、施工效率高、总体成本低而受到广泛应用。
我国在这一领域的发展水平虽较发达国家晚十多年,但随着经济建设的不断发展、西部大开发战略的实施和城镇化建设的加快,使非开挖市场正如火如荼地壮大开来。
了解并掌握非开挖行业的先进技术有助于促进我国这方面水平的提高。
本文将就岩层中非开挖导向钻孔技术作一介绍。
1 土层中钻进导向机理一般意义上的非开挖导向钻孔施工大多在土层条件下进行,此时,导向钻头采用的是带斜面的非对称式结构。
这类钻头在孔内实现方向改变的力学机理是从钻杆获得的推力克服地层阻力使钻头前进。
以斜面钻头为分析对象,通过钻杆传来的钻机推力与地层阻力共同作用于钻头斜面上,两个力各自分解为垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力,垂直于斜面的两分力大小相等,方向相反,相互抵消;平行于斜面的两分力则由于钻机推力分力大于地层阻力分力,最终的合力指向沿斜面的方向,使钻头顺着斜面前进,如图1所示。
具体操作时表现为,当钻机回转动作与给进动作同时进行时,钻孔轨迹呈直线;当钻机只给进不回转时,钻孔轨迹沿钻头斜面方向转弯,从而实现方向改变。
但当所钻地层为岩层时,钻机推力无法有效克服地层阻力,因而无法实现只推不转改变方向的功能,即使只是在卵石层或含石土层中钻进,也会由于硬石的存在,造成孔内导向板钻头受力不均匀,很难实现有效的方向控制。
2 岩层中导向工艺2.1 传统方法一当在岩层中无法用只推不转的方法改变钻孔方向时,一般的做法是将普通切削式斜面钻头(导向板)换成偏心式磨削钻头或单掌牙轮钻头,这时若要改变钻孔轨迹方向,需推顶和间歇回转同时作用,即在导向仪钟面显示的预设转弯方向点两侧各60度扇形范围内推顶并转动,实现偏心磨削,在钟面指示的其余各点则空转过去。
钻井设备和工具PPT课件
36
分类
两翼(鱼尾式)刮刀钻头
刀翼数 三翼刮刀钻头
最常用
四翼刮刀钻头
平底式刮刀钻头 刀冀底刃的形状 阶梯式刮刀钻头
优点： 机械钻速较高 缺点： 扭矩较大，控制不当易造成井斜
刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命
37
刮刀钻头的应用
• 刮刀钻头制造工艺简单，成本低； • 刮刀钻头适用于松软－软地层，钻速快 • 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； • 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； • 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。
钻绳 游车
大钩
绞车
死绳锚
存储滚筒
①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；
②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
9
起 升 系 统 ↓ 天 车| 游 车| 钢 丝 绳
10
2、旋转系统
转盘 水龙头 钻头 钻柱
功能：
保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和 动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。
泥浆池
泥浆循环流程
泥浆泵
振动筛、除气器、除砂 器、除泥器、离心机
水龙带 水龙头
高压管汇 立管 固控设备
加重装置
泥浆泵
立管
地面高压管汇 方钻杆
水龙带 地面排出 管线
水龙头
钻柱 环形空间
钻头
废水池
泥浆池
振动筛
岩屑下滑
钻杆
环空 钻铤 井眼 钻头
环形空间的概念
1 井眼 2 钻铤外壁 3 钻铤内壁 4 钻井液 5 环形空间 6 钻头
38
牙轮钻头
牙轮钻头的结构
牙轮钻头由钻头体、牙爪（巴掌）牙 轮及牙齿、轴承、储油润滑密封系统、 喷嘴等部分组成。
分类
两翼(鱼尾式)刮刀钻头
刀翼数 三翼刮刀钻头
最常用
四翼刮刀钻头
平底式刮刀钻头 刀冀底刃的形状 阶梯式刮刀钻头
优点： 机械钻速较高 缺点： 扭矩较大，控制不当易造成井斜
刮刀钻头的寿命取决于刀翼的寿命
37
刮刀钻头的应用
• 刮刀钻头制造工艺简单，成本低； • 刮刀钻头适用于松软－软地层，钻速快 • 刮刀钻头容易磨损成锥形，造成缩径和井斜； • 刮刀钻头产生剧烈的扭转振动，破坏钻具和设备； • 刮刀钻头目前逐渐被PDC钻头取代。
钻绳 游车
大钩
绞车
死绳锚
存储滚筒
①下放、悬吊或起升钻柱、套管柱和其它井下设备进、出井眼；
②起下钻、接单根和钻进时的钻压控制。
9
起 升 系 统 ↓ 天 车| 游 车| 钢 丝 绳
10
2、旋转系统
转盘 水龙头 钻头 钻柱
功能：
保证在钻井液高压循环的情况下，给井下钻具提供足够的旋转扭矩和 动力，以满足破岩钻进和井下其它要求。
泥浆池
泥浆循环流程
泥浆泵
振动筛、除气器、除砂 器、除泥器、离心机
水龙带 水龙头
高压管汇 立管 固控设备
加重装置
泥浆泵
立管
地面高压管汇 方钻杆
水龙带 地面排出 管线
水龙头
钻柱 环形空间
钻头
废水池
泥浆池
振动筛
岩屑下滑
钻杆
环空 钻铤 井眼 钻头
环形空间的概念
1 井眼 2 钻铤外壁 3 钻铤内壁 4 钻井液 5 环形空间 6 钻头
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牙轮钻头
牙轮钻头的结构
牙轮钻头由钻头体、牙爪（巴掌）牙 轮及牙齿、轴承、储油润滑密封系统、 喷嘴等部分组成。
钻井设备和工具PPT课件
环保技术应用
阐述在钻井作业中如何应用环保技术，如使用环保型钻井液、减少 废气废水排放等。
环保效果评价
对采取的环保措施进行效果评价，分析其对改善环境质量、保护生 态环境的实际贡献。
THANKS
感谢观看
定期检查与保养计划制定
制定详细的定期检查计划，包括日检、周检、月 检等，确保设备正常运行。
根据设备使用情况和厂家建议，制定合理的保养 计划，包括更换润滑油、清洗过滤器等。
建立设备检查与保养记录，对每次检查和保养情 况进行详细记录，便于追踪和查询。
常见故障排查及维修方法
熟练掌握钻井设备与工具常见故障类型及原因，如电气故障、机械故障等。 针对不同类型的故障，制定相应的排查方法和维修措施，确保设备及时恢复正常。
制定安全操作规程
明确钻井设备与工具的安全操作 要求，包括设备启动、运行、停
机、维护等各个环节。
实施安全培训
对操作人员进行安全操作培训， 确保他们熟悉安全操作规程，掌
握正确的操作方法。
定期检查与考核
定期对操作人员的安全操作进行 检查和考核，发现问题及时纠正 ，确保安全操作制度得到有效执
行。
危险源辨识及风险评估方法
配电系统
对电力进行合理分配，确保各设备正 常运行。
控制系统
对钻井设备进行集中控制，实现自动 化和智能化钻井。
照明设备
提供钻井现场的照明，确保夜间作业 安全。
03
钻井工具介绍与分类
钻头类型及选择依据
钻头类型
包括刮刀钻头、牙轮钻头、金刚 石钻头等，适用于不同地层和钻 进需求。
选择依据
根据地层岩性、钻进效率、钻头 磨损情况等因素进行选择。
钻井设备和工具PPT 课件
目录
阐述在钻井作业中如何应用环保技术，如使用环保型钻井液、减少 废气废水排放等。
环保效果评价
对采取的环保措施进行效果评价，分析其对改善环境质量、保护生 态环境的实际贡献。
THANKS
感谢观看
定期检查与保养计划制定
制定详细的定期检查计划，包括日检、周检、月 检等，确保设备正常运行。
根据设备使用情况和厂家建议，制定合理的保养 计划，包括更换润滑油、清洗过滤器等。
建立设备检查与保养记录，对每次检查和保养情 况进行详细记录，便于追踪和查询。
常见故障排查及维修方法
熟练掌握钻井设备与工具常见故障类型及原因，如电气故障、机械故障等。 针对不同类型的故障，制定相应的排查方法和维修措施，确保设备及时恢复正常。
制定安全操作规程
明确钻井设备与工具的安全操作 要求，包括设备启动、运行、停
机、维护等各个环节。
实施安全培训
对操作人员进行安全操作培训， 确保他们熟悉安全操作规程，掌
握正确的操作方法。
定期检查与考核
定期对操作人员的安全操作进行 检查和考核，发现问题及时纠正 ，确保安全操作制度得到有效执
行。
危险源辨识及风险评估方法
配电系统
对电力进行合理分配，确保各设备正 常运行。
控制系统
对钻井设备进行集中控制，实现自动 化和智能化钻井。
照明设备
提供钻井现场的照明，确保夜间作业 安全。
03
钻井工具介绍与分类
钻头类型及选择依据
钻头类型
包括刮刀钻头、牙轮钻头、金刚 石钻头等，适用于不同地层和钻 进需求。
选择依据
根据地层岩性、钻进效率、钻头 磨损情况等因素进行选择。
钻井设备和工具PPT 课件
目录
非开挖(定向钻进与导向钻进)
盲打
1）在松散土层中成孔是以高压水射流和钻头的切 削作用共同完成。
带斜面的导向钻头；
孔底钻具组合
钻杆
直线钻进与曲线钻进
钻杆回转时在水射流和机 械切削的共同作用下实现 直线钻进。
在钻杆不回转状态下施压，导 向钻头斜面上受到一定的侧向 反力，钻头会沿斜面方向钻进。
2）在硬岩或含卵砾石地层中成孔主要靠钻头的切 削作用
最大给进力：40 KN 最大回拖力：80 KN
扭矩：2.2 KNm 输入功率：40 KW
给进力： 303.8 KN 回拖力：303.8 KN 扭矩：13.6 KNm 单根钻杆长：4.5 m 铺管曲率半径：70 m 功率：160 KW 钻机重：18115 Kg
给进/回拖力：800 KN 扭矩：54.2 KNm 钻机自重：38095 K g
回拖 力 （ KN ）
≤60
扭矩 转速 (KNm) （ rp
m）
≤1.0 50120
功 率 应用 （ KW ）
<50 各类入
户分支 管线
≤180 ≤250 1.37- ≤100 ≤2.7 <200 <112 一般短
2.0
距离穿
越
≤300
≤600
3.04.6
100- ≤27 500
>300 ≤1500 6.19.1
一、导向/定向钻进概述
导向钻进： 一般导向式钻进多用于浅部、短距离、软
土层中，采用水射流和鸭嘴式钻头，由步行式 导航仪实现钻头位置和钻孔轨迹测量。
适用管径：400mm以内，铺管长度为400~500m。
定向钻进
应用于长跨越孔，适用范围广，可以采用孔底马达、 或刚性钻杆带动钻头回转钻进成孔，在硬岩或砾石层中 也可施工，采用随钻方式监控钻孔轨迹，深度较浅时用 步行式导航仪。
1）在松散土层中成孔是以高压水射流和钻头的切 削作用共同完成。
带斜面的导向钻头；
孔底钻具组合
钻杆
直线钻进与曲线钻进
钻杆回转时在水射流和机 械切削的共同作用下实现 直线钻进。
在钻杆不回转状态下施压，导 向钻头斜面上受到一定的侧向 反力，钻头会沿斜面方向钻进。
2）在硬岩或含卵砾石地层中成孔主要靠钻头的切 削作用
最大给进力：40 KN 最大回拖力：80 KN
扭矩：2.2 KNm 输入功率：40 KW
给进力： 303.8 KN 回拖力：303.8 KN 扭矩：13.6 KNm 单根钻杆长：4.5 m 铺管曲率半径：70 m 功率：160 KW 钻机重：18115 Kg
给进/回拖力：800 KN 扭矩：54.2 KNm 钻机自重：38095 K g
回拖 力 （ KN ）
≤60
扭矩 转速 (KNm) （ rp
m）
≤1.0 50120
功 率 应用 （ KW ）
<50 各类入
户分支 管线
≤180 ≤250 1.37- ≤100 ≤2.7 <200 <112 一般短
2.0
距离穿
越
≤300
≤600
3.04.6
100- ≤27 500
>300 ≤1500 6.19.1
一、导向/定向钻进概述
导向钻进： 一般导向式钻进多用于浅部、短距离、软
土层中，采用水射流和鸭嘴式钻头，由步行式 导航仪实现钻头位置和钻孔轨迹测量。
适用管径：400mm以内，铺管长度为400~500m。
定向钻进
应用于长跨越孔，适用范围广，可以采用孔底马达、 或刚性钻杆带动钻头回转钻进成孔，在硬岩或砾石层中 也可施工，采用随钻方式监控钻孔轨迹，深度较浅时用 步行式导航仪。
钻井设备和工具PPT课件
24
6、井控系统
(1)组成： 防喷器组、节流管汇、压井管线以及液、气压控制 机构组成。
(2)功能： 控制井内的压力，防止地层流体无控制地流入井中。
25
6、井控系统
国内防喷器产品
闸板防喷器 环形防喷器
分流器
旋转防喷器
电缆防喷器 带压作业装置
防喷器可实现的功能：
1) 密封钻具 2) 强行起下钻 3) 悬挂钻具 4) 手动、液动锁紧闸板 5) 用作分流系统 6) 可以剪断钻具
2
第一节 钻机
陆上钻机
海洋钻井平台
3
4
一、钻机的分类
1.钻井深度
(钻机的起 重能力)
大型钻机
W>800kN， 89 ～ 140mm钻杆， 井径> 160mm
超重型钻机 H>5000m，
W>2500kN
重型钻机 H＝3000～5000m
W＝2000～2500kN
轻便钻机
中型钻机
H＝1000～ 2500m
驱动与传动系统 动
力
气控系统
系
统
井控系统
起升系统 旋转系统 循环系统
天车 游车 大钩 水龙头 转盘 绞车 泥浆泵 井架
五大系统→三大系统→八大件 29
转盘不旋转 不需要方钻杆
30
31
第二节 钻井工具
井下工具 井口工具
一、井下工具
水龙头以下至钻头的管柱和工具的总称。 主要包括钻头和钻柱。
1、钻头
11
游车下部的大钩正 在锁住水龙头提环
钻工正安放卡瓦
2、旋转系统
12
2、旋转系统
钻杆与钻铤
转动的转盘与方钻杆 (顺时针转)
常用钻具基础知识ppt课件
57.1
167.6
71.4
165.1
71.4
181.6
71.4
200
备注
可降级使用 可降级使用 可降级使用 可降级使用 可降级使用 可降级使用
20 精选课件ppt
三、方钻杆
❖ 钻铤代号，例如LT1等 ❖
（三）方钻杆 ❖ 1.方钻杆位于钻柱的最上部 ，主要作用是传递扭矩，承受钻柱的全部
重量。 ❖ 方钻杆根据外形分为以下两种形式： ❖ 四方方钻杆：管体横截面内为圆形，外为正四方形的方钻杆，代号为
钻杆是钻柱的基本组成部分，它主要用于传递扭矩， 输送钻井液。在钻井过程中不断连接钻杆，则不断增长 钻柱，从而达到不断加深井眼的目的。
3 精选课件ppt
一、钻杆
2、 钻杆的结构 钻杆由管体及钻杆接头（内螺纹接头、外螺纹接头）
两部分组成。现用钻杆的管体与接头是采用对焊方法连 接在一起。为了增大接头连接处的强度，管体两端对焊 部分是加厚的，
按小尺寸钻铤使用.钻铤只允许减小一次尺寸。 ❖ 5、钻铤全长测量应不包括外螺纹长度,全长短于8米的钻铤报废。 ❖ 6、螺纹应清洗至露出金属光泽。 ❖ 7、螺纹台肩面在完好情况下有小于0.8毫米凹陷或泥浆刺痕,应进
行磨台肩,否则修扣 。 ❖ 8、判定螺纹的修理按标准进行。 ❖ 9、探伤后要标出有伤部位，进行相应处理。
∮127钻杆全长允许直线度≤6mm，两端3米允许直线度≤3mm。 ❖ 2、水眼必须畅通、无污物堵塞。 ❖ 3、管体检验从钻杆一端加厚处旋转检查至另一端加厚处,表面不
得有硬伤,挤扁,电焊修补,泥浆刺漏痕迹。 ❖ 4、接头外径磨损不得超过规定数值,内螺纹接头体长度Ø114.3
毫米钻杆以下不短于160毫米, Ø114.3毫米以上不短于180毫米, 外螺纹接头体长度不短于150毫米。 ❖ 5、内螺纹接头耐磨带经磨损后厚度不小于1 毫米。 ❖ 6、吊卡台肩面应平整无凹凸现象,吊卡台肩宽度应符合标准。 ❖ 7、接头密封台肩面在丝扣完好情况下有小于0.8毫米的凹陷或泥 浆刺痕,应进行磨台肩,否则修扣。 ❖ 8、判定螺纹的修理按标准进行。 ❖ 9、修理符号的标记要准确，位置要合适。
钻头讲义PPT课件
6
刮刀钻头的破岩原理
7
8
刮刀钻头的破岩机理
塑性岩石 塑脆性岩石生日礼物送什么最好
刀翼向前推井碰撞刃前岩石 刀翼在扭力Ｔ作用下压碎前方的岩石，使其 产生小剪切破碎施转力增大。 当扭力增大到极限值时，岩石沿剪切面产生 大剪切破碎，然后扭力突然减小。
9
刮刀钻头
刮刀钻头适用的地层 泥岩及页岩等软地层 参数配合 增加转速，适当减小钻压，提高排量
35
一般原则
长而稀疏的钢齿用来钻进软地层，稀疏 布齿有利于钻头的清洗。 密而短的镶齿适合于钻硬地层。
36
37
38
39
牙轮钻头的牙齿
对于牙齿的基本要求是破岩效率高、寿命 长。为满足这一要求，一是牙齿的几何形 状要合理；二是齿的材料要耐磨并有足够 的强度。 目前牙轮钻头的牙齿有铣齿（也称钢齿） 和硬质合金齿（简称镶齿）两大类。
40
牙轮钻头的牙齿（铣齿）
铣齿牙轮钻头的牙齿与牙轮壳体成一体， 它是由牙轮毛坯经过铣削加工形成，为了 提高牙齿的耐磨性，在齿面上敷焊硬质合 金粉。 铣齿的齿型主要是楔形齿。外排保径齿可 作成型、T型、L形。
41
牙轮钻头的牙齿（镶齿）
楔形齿
适用于破碎具有高塑性的软地层以及中硬地 层，齿尖角同65－90不等，齿尖角小的适 合软地层，齿尖角大的适合较硬的地层。
软地层角较大，硬地层角较小
29
牙轮移轴方式
30
31
牙轮的形状及布置
牙轮的几何形状及尺寸
主锥角、副锥角、牙轮总高 牙轮最大外径、背锥角
牙轮的布置
非自洗式 自洗不移轴 自洗移轴
32
33
牙轮布置方式
34
牙轮上牙井底 牙轮在重复滚动时应使牙齿不致落入别 的齿已破碎的旧坑内。 各牙轮齿圈上的牙齿数应使每齿均匀地 承担破碎井底岩石的任务。所以外圈齿 数应多些，内圈齿应少些。
刮刀钻头的破岩原理
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刮刀钻头的破岩机理
塑性岩石 塑脆性岩石生日礼物送什么最好
刀翼向前推井碰撞刃前岩石 刀翼在扭力Ｔ作用下压碎前方的岩石，使其 产生小剪切破碎施转力增大。 当扭力增大到极限值时，岩石沿剪切面产生 大剪切破碎，然后扭力突然减小。
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刮刀钻头
刮刀钻头适用的地层 泥岩及页岩等软地层 参数配合 增加转速，适当减小钻压，提高排量
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一般原则
长而稀疏的钢齿用来钻进软地层，稀疏 布齿有利于钻头的清洗。 密而短的镶齿适合于钻硬地层。
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牙轮钻头的牙齿
对于牙齿的基本要求是破岩效率高、寿命 长。为满足这一要求，一是牙齿的几何形 状要合理；二是齿的材料要耐磨并有足够 的强度。 目前牙轮钻头的牙齿有铣齿（也称钢齿） 和硬质合金齿（简称镶齿）两大类。
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牙轮钻头的牙齿（铣齿）
铣齿牙轮钻头的牙齿与牙轮壳体成一体， 它是由牙轮毛坯经过铣削加工形成，为了 提高牙齿的耐磨性，在齿面上敷焊硬质合 金粉。 铣齿的齿型主要是楔形齿。外排保径齿可 作成型、T型、L形。
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牙轮钻头的牙齿（镶齿）
楔形齿
适用于破碎具有高塑性的软地层以及中硬地 层，齿尖角同65－90不等，齿尖角小的适 合软地层，齿尖角大的适合较硬的地层。
软地层角较大，硬地层角较小
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牙轮移轴方式
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牙轮的形状及布置
牙轮的几何形状及尺寸
主锥角、副锥角、牙轮总高 牙轮最大外径、背锥角
牙轮的布置
非自洗式 自洗不移轴 自洗移轴
32
33
牙轮布置方式
34
牙轮上牙井底 牙轮在重复滚动时应使牙齿不致落入别 的齿已破碎的旧坑内。 各牙轮齿圈上的牙齿数应使每齿均匀地 承担破碎井底岩石的任务。所以外圈齿 数应多些，内圈齿应少些。
岩石非开挖钻具及选用
三牙轮钻头 马达转子 导向弯点 1-2°1.75°
马达定子
探棒仓
当泥高浆压马泥浆达进导入向钻 原理动画演示
具时迫使转子在定子 中滚动马达产生的扭 矩和转速通过万向轴 传递到传动轴和钻头 上达到钻井的目的.
当旋转钻杆时钻头 沿直线钻进；
要调整方向时钻杆不 转牙轮钻头在马达转 子的带动下沿着马达 弯曲的方向钻进达到
谢谢
挤扩式扩孔器桶式扩孔器
挤扩式扩孔器主要用 于粘土亚粘土地层主 要是通过将泥土向周 围挤压的方式达到扩 孔的目的不能用于沙 层扩孔
流道式扩孔器
流道式扩孔器主要用 于粉土沙土粉砂土等 地层
刀板式扩孔器
刀板式扩孔器 也叫切削式扩孔器可以用于各种地层
的扩孔施工尤其用于挤扩和流道扩孔器不适合的沙 层、卵石地层沙层和卵石地层一定要选用板式扩孔 器也可以配合挤扩式扩孔器用于粘土地层的施工
• 相对于焊接式牙轮扩孔器来说可更换牙轮扩孔器在现场 不需要切割将坏牙轮拆下来换上新的即可更换牙轮极为 方便又能保证牙轮扩孔器的尺寸的精确
• 1、小型可更换牙 轮扩孔器
• 主要用于小型钻机的 岩石扩孔施工属于橡 胶密封更换轮体方便
2、大型可更换牙轮扩孔器
牙轮采用金属密封大轴承抗冲击力强使用寿命长可达 300-500小时可以用于打钻机一次性完成长距离岩石扩孔 施工
1200-1500 1300-2000
使用泥浆马达注意的几个问题
1、防止沙塞
首先泥浆中不能含沙、不允许使用回收泥浆防止沙 粒及杂物从钻机进入马达；
其次不向钻杆注入空气防止产生负压泥浆倒吸；
正确的操作顺序：先注浆后钻进；先停钻机后停泵
2、防止马达憋压
马达正常工作时泥浆压力是0-5MPa泥浆马达转自转 速决定于泥浆流量而不是泥浆压力所以如果泥浆泵量不 够转自转速过低不连续就会出现憋压
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泥浆马达的选配
使用泥浆马达注意的几个问题
1、防止“沙塞”
首先，泥浆中不能含沙、不允许使用回收泥浆，防止沙 粒及杂物从钻机进入马达； 其次，不向钻杆注入空气，防止产生负压泥浆倒吸； 正确的操作顺序：先注浆后钻进；先停钻机后停泵
2、防止马达憋压
马达正常工作时泥浆压力是0-5MPa,泥浆马达转自转速决 定于泥浆流量，而不是泥浆压力，所以如果泥浆泵量不够， 转自转速过低不连续，就会出现憋压
3、泥浆马达的转速
施工中泥浆马达的正常转速在每分钟80转以上，转速过低 会照成憋压，钻进缓慢；马达的转速是由泵量决定的，而不是 泵压，泵量越大转速越高。
4、泥浆马达导向时角度变化
泥浆马达导向时角度的变化不同于普通导向钻头靠泥土对钻头产生 的阻力来改变方向，泥浆马达导向时角度的改变是靠泥浆马达固定角度 的导向弯点来改变方向，角度是固定不变的，一般是1.75°，所以钻杆 在变向的最大角度就是1.75°。
2、可更换式牙轮扩孔器
• 焊接式牙轮扩孔器更换牙轮比较麻烦，需要先将坏牙轮 切割下来，然后再焊接新牙轮，由于现场条件限制，更 换的牙轮焊接径向误差较大，影响使用寿命。
• 相对于焊接式牙轮扩孔器来说，可更换牙轮扩孔器在现 场不需要切割，将坏牙轮拆下来换上新的即可，更换牙 轮极为方便，又能保证牙轮扩孔器的尺寸的精确。
对于比较软的岩石地层每跟钻杆的
角度可能小于1°，甚至无法变向。
对于这种情况可以在马达弯点
前方6点位置焊一块平板，以增加推
进时的阻力，从而增加变化角度。
3）、气动潜孔锤导向系统
潜孔锤（冲击器）
防震探棒仓 1-1.5°导向弯头
钻头体
潜孔锤（冲击器）
防震探棒仓结构
1-1.5°导向弯头
硬岩和软岩钻头
导向原理
气动潜孔锤是以压缩空气为动力的一种风动冲击工具。它所产生的冲击功 和冲击频率可以直接传给钻头，然后再通过钻机和钻杆的回转驱动，形成对 岩石的脉动破碎能力，同时利用冲击器排出的压缩空气，对钻头进行冷却和 将破碎后的岩石颗粒排出孔外，从而实现了孔底冲击回转钻进的目的。
优点：与泥浆马达导向系统相比，破岩速度快，钻进效率高，尤其对中硬以 上岩石，其钻进速度是泥浆马达的5-20倍,因而大大降低了施工成本。
易断齿，齿可更换
侧向力
鹰爪导向钻头与普通土层导 向钻头一样，靠斜掌面 受 力来改变钻进方向,因为地 层相对较硬，无法靠直接 顶 进改变方向，因此钻头 需要 做左右摆动钻进，俗 称“摇钻”
造斜面导向 孔断面图
60°
原方向 新方向
60°
2） 泥浆马达导向系统
三牙轮钻头 探棒仓
泥浆马达
泥浆马达导向原理
匹配原则：
73-89钻杆 6 ½”-8 ½”牙轮
102钻杆
8 ½”-10”牙轮
127-140钻杆 9 ½”-12 ¼” 牙轮
2)、齿形与岩石硬度相匹配
钢齿牙轮 扩孔器
岩石非开挖施工使用的牙轮齿形主要有
钢齿（铣齿）、镶齿
钢齿主要用于全风化的泥岩地层砂卵地层，钢齿齿高，进尺快。
镶齿（镶硬质合金齿）牙轮齿形（IADC)主要有517、537、617、637齿。
泥浆马达（螺杆钻具）是一种把泥浆的压力能转换为机械 能的能量转换装置。当高压泥浆进入钻具时，迫使转子在定 子中滚动，马达产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴 和钻头上，达到钻井的目的.
当需要调整方向时，钻杆不旋，牙轮钻头在马达转子的带 动下沿着马达弯曲的方向钻进；当直线钻进时，旋转钻杆即 可。
三牙轮钻头 马达转子 导向弯点
飞旋式扩孔器 板桶式扩孔器
二、岩石扩孔器
1、焊接式牙轮扩孔器
选用牙轮扩孔器注意的几个问题
1)、牙轮规格与钻机相匹配
组装扩孔器的牙轮规格主要有6 ½”、8 ½”、9 ½”、12 ¼” 等，牙轮规格要与钻机大小相匹配，小钻机用小牙轮，大钻 机用大牙轮，如果小钻机用大牙轮会出现扭矩大，扩孔速度 慢问题；如果大钻机用小牙轮的话，因大钻机扭矩大，会缩 短牙轮寿命，甚至会断掌。
潜孔锤使用寿命长，一般情况下导向施工长度能达到4000-10000米，可以 极大地节省钻具及泥浆费用。
现场照片及视频
施工前潜孔锤安装
潜孔锤钻进实验视频
潜孔锤导向孔成功
潜孔锤导向钻头
水泥块钻进实验
二、扩孔器
•1、土层扩孔器 •、岩石扩孔器
1、土层扩孔器的种类及适用地层
挤扩式扩孔器（桶式扩孔器）
• 1）、小型可更换 牙轮扩孔器
• 主要用于小型钻机的 岩石扩孔施工，属于 橡胶密封，更换轮体 方便。
2）、大型可更换牙轮扩孔器
牙轮采用金属密封大轴承，抗冲击力强，使用寿命长， 可达300-500小时，可以用于打钻机一次性完成长距离岩 石扩孔施工。
马达定子
1-2°(1.75°）
探棒仓
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
泥浆马达导向原理动画演示
当高压泥浆进入钻具 时，迫使转子在定子中 滚动，马达产生的扭矩 和转速通过万向轴传递 到传动轴和钻头上，达 到钻井的目的.
当旋转钻杆时，钻头 沿直线钻进；
要调整方向时，钻杆 不转，牙轮钻头在马达 转子的带动下沿着马达 弯曲的方向钻进，达到 调整方向的目的
挤扩式扩孔器主要用 于粘土，亚粘土地层， 主要是通过将泥土向 周围挤压的方式达到 扩孔的目的，不能用 于沙层扩孔
流道式扩孔器
流道式扩孔器主要用 于粉土，沙土，粉砂 土等地层。
刀板式扩孔器
刀板式扩孔器 也叫切削式扩孔器，可以用于各种地层的 扩孔施工，尤其用于挤扩和流道扩孔器不适合的沙层、 卵石地层。沙层和卵石地层一定要选用板式扩孔器。也 可以配合挤扩式扩孔器用于粘土地层的施工。
匹配原则：
沙层、风化泥岩： 钢齿（铣齿牙轮）
镶齿牙轮
软岩地层：一般指30MPa以下地层，采用517齿
中硬地层：40-80MPa硬度岩石，采用537、617齿
硬岩地层：大于80MPa岩石，采用637齿
3)、牙轮个数的确定
扩孔器牙轮个数与使用的牙轮规格和岩石硬度有关系 原则：牙轮越小，数量越多；岩石越硬数量越多
岩石非开挖钻具及选用
一、导向钻具 二、扩孔器 三、泥浆回收再利用 四、扩孔施工注意事项
一、导向钻具
1、土层导向钻具 2、岩石导向钻具
鹰爪导向钻头 泥浆马达导向 气动潜孔垂导向
1、土层导向钻具
1）、鹰爪导向钻头
主要用于小钻机短距离硬土、 全风化软岩石地层；
大钻机长距离导向施工不易 采用鹰爪导向钻头。