煤矿井下钻探技术与装备 韩士洲108页PPT
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。
煤矿井下钻探技术与装备(精品课件)
烧钻的危险，适用于硬合金钻软或粘性岩层。
取芯钻进
❖ 单层岩心管钻具——最简单的取心钻具 ❖ 为提高采取率在单管钻具中增加分水投球接头和分水帽。
钻进时冲洗液通过分水接头中心孔直接进入岩心管内，活 动分水帽呈伞形保护岩心不受冲洗液直接冲刷，且随岩心 一起上移。 ❖ 提钻前投入球阀封闭中心水道，在水压作用下球阀下移超 过小卡时通水孔被打开，使孔底形成干钻条件。
金刚石（复合片）钻进
❖ 底板穿层钻孔
❖ 钻孔向上打，成孔率高，钻孔内不 积水对于透气性差的松软煤层，通 过冲洗液冲孔，使孔壁周围煤体向 孔内膨胀变形，引起煤体开裂，降 低地应力和瓦斯压力，增加煤层透 气性。
❖ 优点：提前预抽，对防止巷道掘进 突出有重要作用；钻孔成孔率高， 抽采时间长，与生产干扰少；钻场 设在岩石巷道，避免预抽时揭穿突 出煤层。
❖地质勘探孔 是获得实物 地质资料的唯一手段(获 取岩芯)，直接影响着判 断地质构造、岩层性质 、矿产资源及水文地质 与工程地质的准确性与 可靠性。
❖ 钻进地层多为岩石，采 用金刚石取芯钻进，选 用钻机要求钻速较高。
ZDY600SG ZDY1000G
金刚石（复合片）钻进
❖ 瓦斯抽放孔 ❖ 本煤层钻孔：在煤层中打钻，钻孔倾角和煤层 倾角基本一致(一般不超过30°)，钻孔成孔受煤层 硬度、瓦斯压力影响较大，但抽放效果好。 ❖ 钻孔布置一般为平行钻孔、交叉钻孔和大孔径 长钻孔。钻孔深度视工作面宽度或长度、地层条 件而定。
❖ 缺点：岩石巷道掘进工作量大，岩 石钻孔工程量大。
影响钻孔弯曲因素
防喷接手
在向上钻孔钻进中，钻 杆内和钻杆与钻孔环间 隙的水会倒流，特别是 钻孔较深时，严重影响 钻进时效，在钻杆适当 的部位加上防喷接手， 能够抑制上述现象。
钻井设备和工具PPT课件
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
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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。
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起 升 系 统 ↓ 天 车| 游 车| 钢 丝 绳
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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。
煤矿井下钻探技术
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第二章 井下钻孔
• 第一节 井下钻孔基础知识
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第二章 井下钻孔
• 第二节 井下钻孔要素确定
• 一、钻孔要素确定 • （一）钻孔方位设计 • （二）钻孔倾角计算 • 1、三角函数（配合作图）法 • （1）垂直煤层走向钻孔的倾角、孔深计算 • 1）顺层施工钻孔倾角计算 • 顺层施工的钻孔倾角与地层倾角一致。 • 2）穿层施工钻孔倾角计算 • 垂直于煤层走向的钻孔倾角β、孔深H分布按下式计算，各参数如“图 垂直
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第一章 地质基础知识
• 第一节 岩石概念
• 三、岩石的硬度
• 岩石硬度可分为普氏硬度和摩氏硬度。系数分为普氏硬度系数和摩氏硬度系 数。
• 1、普氏硬度
• 普氏硬度的大小是用坚固性系数表示，又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值。
• f=R/100
• 式中：
•
f—普氏硬度系数，无因次；
•
R—为岩石标准试样的单向极限抗压强度值，kg/cm2。
地表冷凝而形成的岩石。 • 2、沉积岩 • 沉积岩是由早期形成的岩石（母岩，如岩浆岩、沉积岩、变质岩）经过风化、
剥蚀、搬运后，在一定地质条件下沉积、固结成岩而形成的新岩石。煤层是 由古代植物的形成可以燃烧的沉积岩层。沉积岩是煤矿地质研究的主要岩石。 • 3、变质岩 • 地壳上已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩和变质岩），由于高温、高压和外来 物质的渗入，而引起其化学成分，结构及构造的改变形成的新岩石。 • 地球表面的岩石以沉积岩为主，约占地壳面积的75%，海洋底几乎全部为沉 积岩覆盖。地壳较深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。火成岩 占整个地壳体积的64.7%，变质岩占27.4%，沉积岩占7.9%。 • 虽然三大类岩石在成因和特征上有严格的区分界限，但相互之间存在过渡的 关系。例如在矿井井下火成岩侵入处，存在变质岩与沉积岩之间的渐变过程。 在地球的发展演变过程中，由于地质作用的复杂性、多期性和漫长性，三大 类岩石之间可以相互转化的。
钻井井下作业工具大全展示ppt课件
03
常见钻井井下作业工具介绍
牙轮钻头
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结构组成
由钻头体、牙轮、轴承及 喷嘴等部件组成。
工作原理
通过牙轮在井底滚动破碎 岩石，同时利用喷嘴喷射 钻井液清洗井底并冷却钻 头。
适用范围
适用于软到中硬地层的钻 井作业。
金刚石钻头
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01
03
结构组成
由钻头体、金刚石复合片、喷嘴等部件组成。
工作原理
尺寸检查
核对工具尺寸是否符合设计要求，特别是关键部位的尺寸。
使用前检查与准备工作
• 性能测试：对工具进行必要的性能测试，如密封性、耐压性等。
使用前检查与准备工作
清洁工具
清除工具表面的油污、泥土等杂质。
润滑保养
对需要润滑的部位进行润滑保养，确保工具在井下作业过程中运 转顺畅。
安装调试
按照操作规程对工具进行安装和调试，确保工具处于正常工作状 态。
• 经济性：在满足安全和适应性的前提下，选择性价比高的工具。
选型原则和方法
01
选型方法
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了解井身结构和井眼轨迹，确 定所需工具的基本类型和规格
。
分析地层特性，选择适合地层 特性的工具材料和结构。
参考类似井的作业经验，选择 经过验证的可靠工具。
使用前检查与准备工作
外观检查
检查工具表面是否有裂纹、变形、严重磨损等缺陷。
02
钻井井下作业工具核心技术
钻头设计与制造技术
钻头类型与结构
包括刮刀钻头、牙轮钻头、金刚石钻头等，介绍各 种钻头的结构特点、适用地层及工作原理。
钻头材料
阐述钻头制造中常用的高性能合金钢、硬质合金、 金刚石等材料的性能特点与选用原则。
钻井基本知识ppt课件
绪论 石油钻井概述
（2）把钻井按井斜角不同分类：
直井、定向井、水平井 直井：井口与井底在同一条铅垂线上 定向井：沿着预先设计的井眼轨迹钻达目的层，井口 与井
底不在同一条铅垂线上。 水平井：沿着预先设计的井眼轨迹以井斜角>85°的角度进
入目的层。
（3）把钻井按井深不同分类：
浅 井 H<2500m ， 中 深 井 2500m<H<4500m ， 深 井 4500m<H<6000m ， 超 深 井 H>6000m<H<9000m 。 特 超 深 井 H>9000m
到1820年，及鸦片战争前夕，钻井深度突破1000米， 中国第一口油井在陕西延长油矿。目前日产量还有200 公斤
美国1859年8月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了 一口20m深的油井，也就是所谓的世界上的第一口油 井；
前苏联在1863年才打出20m深的井。
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二、钻井技术的发展
2．钻井方法的发展
钻井工程课件
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钻井工程课件主要内容
第一章 钻头：刮刀钻头、牙轮钻头、PDC钻头、金刚石钻头
第二章 钻柱：作用与组成、工作 状态与受力分析、设计
第三章 钻进技术： 直井防斜技术 、 井斜的控制方法 、
钻进过程中各参数间的基本关系、
钻进参数优选、
水力参数优化设计
第四章 取心：概述 、取心工具组成及类型、
井），对油气藏进行工业评价及取得油气开发所需 的地质资料（详探井），圈定油气藏边界及其储量 （边探井）。
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一、石油钻井概述
绪论 石油钻井概述
生产井：在进行油田开发时，为开采石油和天然气而
钻的井。
煤矿钻探安全培训课件模板
煤矿钻探安全培训课件模板煤矿钻探安全培训课件模板煤矿钻探是一项高风险的工作，因此对于从事这项工作的人员来说，安全意识和安全培训至关重要。
为了提高煤矿钻探工作人员的安全意识和技能，制作一套针对煤矿钻探安全培训的课件模板非常有必要。
一、引言在引言部分，可以简要介绍煤矿钻探的背景和重要性，以及为什么有必要进行安全培训。
可以提到煤矿钻探的危险性和潜在的安全风险，以此引起听众的注意和重视。
二、煤矿钻探的安全规定和法律法规在这一部分，可以介绍相关的煤矿钻探的安全规定和法律法规，如国家标准、行业标准、安全生产法律法规等。
可以列举一些具体的规定和要求，如安全操作规程、安全设备使用规范等。
同时，可以讲解这些规定和法律法规的重要性和应用意义。
三、煤矿钻探的安全风险和事故案例分析在这一部分，可以介绍煤矿钻探中常见的安全风险和事故案例。
可以详细分析每个案例的原因和教训，并提出相应的预防措施。
这样做可以帮助听众更好地认识和理解煤矿钻探的安全风险，从而提高他们的警惕性和防范意识。
四、煤矿钻探的安全操作技能培训在这一部分，可以对煤矿钻探的安全操作技能进行培训。
可以通过图文并茂的方式，展示正确的操作步骤和技巧。
可以包括钻探设备的正确使用方法、安全防护装备的佩戴和使用方法等。
可以通过实例演示和模拟操作等方式，帮助听众更好地掌握这些技能。
五、煤矿钻探的应急救援和自救技能培训在这一部分，可以对煤矿钻探中的应急救援和自救技能进行培训。
可以介绍煤矿钻探中常见的紧急情况和事故，如火灾、瓦斯爆炸等，以及相应的应急处理方法。
可以讲解如何正确使用应急救援设备和工具，如灭火器、呼吸器等。
同时，也要培养听众的自救能力，如如何正确逃生、如何进行自救等。
六、煤矿钻探安全培训的考核和评估在这一部分，可以介绍煤矿钻探安全培训的考核和评估方法。
可以讲解考核的内容和标准，以及评估的方式和依据。
可以通过问答、实际操作等方式进行考核，以确保听众对培训内容的掌握和理解程度。
井下作业司钻培训课件
井下作业司钻培训课件井下作业司钻培训课件井下作业司钻是石油行业中至关重要的一环，他们负责在油井中进行钻探作业，以获取地下的石油资源。
这项工作需要高度的技术和专业知识，因此培训课件对于司钻的学习和成长至关重要。
一、引言井下作业司钻是石油行业中的重要职位，他们需要具备扎实的技术知识和丰富的实践经验。
井下作业司钻培训课件的编写旨在提供全面的学习材料，帮助司钻了解井下作业的各个方面，从而提高他们的技能水平和工作效率。
二、基础知识井下作业司钻培训课件的第一个部分是基础知识的介绍。
这包括了石油地质学、钻井工程和井下作业的基本原理等内容。
通过学习这些基础知识，司钻可以了解石油的形成过程、地质构造和油井的结构，从而更好地理解井下作业的目的和意义。
三、工具和设备井下作业司钻需要熟悉和掌握各种工具和设备的使用方法。
培训课件的这一部分会详细介绍钻井平台、钻井管柱、钻头和钻具等工具和设备的结构和功能。
同时，还会教授正确的使用方法和注意事项，以确保司钻的安全和作业效果。
四、作业流程井下作业的流程是一个复杂的系统，需要司钻们在各个环节都能够熟练操作。
培训课件将详细介绍整个作业流程，包括井下作业的准备、井下通信、井下安全措施和作业结束后的清理等环节。
司钻们可以通过学习这些流程，了解每个环节的重要性和操作要点，从而提高作业的效率和安全性。
五、安全培训井下作业是一项高风险的工作，安全意识和技能对于司钻来说至关重要。
培训课件的这一部分将重点介绍井下作业的安全规范和操作流程，包括个人防护装备的选择和使用、应急救援措施和事故处理等内容。
通过这些安全培训，司钻们可以提高自己的安全意识，有效应对突发情况。
六、案例分析培训课件的最后一部分是案例分析。
通过实际案例的分析，司钻们可以学习和借鉴他人的经验，提高自己的问题解决能力和应对能力。
这些案例可以涉及到井下作业中的常见问题和挑战，如井下设备故障、地质灾害和人员安全等。
通过分析这些案例，司钻们可以更好地理解井下作业的复杂性和挑战性，为自己的工作提供参考和指导。
钻井工程PPT课件
四、钻井地质பைடு நூலகம்础知识
• 钻井地质基础知识
（一）岩石的机械性质 1、岩石的机械性质 ⑴岩石的强度：岩石的强度是指抵抗外力破坏的能力。 ⑵硬度：岩石的硬度是指岩石抗压入的极限强 ⑶岩石的塑性：在外力作用下，岩石破碎前呈现永久变形
的性质叫岩石的塑性。 ⑷岩石的研磨性：钻头破碎岩石的同时，其本身也受到岩
石磨损，这种岩石磨损钻头的能力称为岩石的研磨性。 ⑸岩石的可钻性：是指在一定条件下，钻进岩石的难易程
（二）、钻机的旋转系统 旋转系统包括转盘和水龙头两大部分。他们的主要作用是在钻具不断钻进及不断循环钻井 液的条件下，保证钻具的旋转。
（三）、钻机的循环系统 为了随时用钻井液清除井底岩屑以保证连续钻进，钻机配备有循环系统。主要包括钻井泵、 地面管汇、钻井液池和钻井液槽、钻井液净化设备、调配钻井液设备等。在井下动力钻井 中，循环系统还担任传递动力的任务。
(四)传动系统 包括减速箱、变速箱、液压变矩器、三角皮带、链条。 (五)控制系统 包括牙嵌、齿式、气动离合器，司钻控制台、控制阀件等。 (六)制动系统 即刹车系统、包括刹把、刹车带、主刹车、辅助刹车等。 （七）井控系统 由井口液压防喷器、节流与压井管汇、液压控制系统 （八）钻井仪表 包括大钩指重表、转盘扭矩表、转盘转速表、泵压表泥浆出口流量表、大钳扭矩表、井深 钻速表以及记录仪等。
(二）钻井液粘度、切力与钻井的关系 1、粘度、切力过大有以下害处。 ⑴流动阻力大，能量消耗多，功率低，钻速慢； ⑵净化不良（固控设备不易充分发挥效力），易引起井下复杂情况； ⑶易泥包钻头，压力波动大，易引起卡、喷、漏和井塌等事故； ⑷脱气较难，影响气测并易造成气侵。
2、粘度和切力过低也不利于钻井，如： ⑴洗井不良，井眼净化效果差； ⑵冲刷井壁加剧，引起井塌等井下事故； ⑶岩屑过细影响录井。
钻井基本知识ppt课件
美国1859年8月在宾夕法尼亚洲泰特斯维尔小镇才打了 一口20m深的油井，也就是所谓的世界上的第一口油 井；
前苏联在1863年才打出20m深的井。
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二、钻井技术的发展
2．钻井方法的发展
（1）人工掘井：1521年之前 （2）人力冲击钻：1521～1835
2004年10月取得教师任职资格证并从事钻井井控技术培训 工作。
2005年9月渤海石油职业学院从事钻井工程理论与钻井实习 教学。
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钻井工程课件
主要参考书：
1.《钻井工艺原理》（上、中、下），石油工业 出版社，刘希圣教授主编。
2.《钻井工程理论与技术》石油大学出版社，陈 庭根与管志川教授编著。
二、钻井技术的发展
绪论 钻井技术的发展
1、钻井的发展史
2100多年前，中国就开始了钻井，应用的是顿钻钻井 方法，这是在四川自贡，目的是为了获得地下的盐。
1521年钻盐井偶得石油，这是我国的第一口油井。
1835年在四川钻成了一口天然气井——兴海井，井深 达1200m，是当时世界上最深的井
到1820年，及鸦片战争前夕，钻井深度突破1000米，
探井：预探井、详探井、边探井 开发井：生产井（油井、气井）、
注入井（注水井、注气井） 特殊用途井：检查井、观察井、调整井、
救援井等。
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绪论
一、石油钻井概述 石油钻井概述
基准井：在区域普查阶段，为了了解地层的沉积特征和
含油气情况、验证物探成果而钻的井。
剖面井：是为了研究地层岩性、岩相变化，为寻找含油
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钻井工程课件
钻探工艺学课件.ppt
弹性力学研究表明：只有轴向力单独作用于压头时，弹性半无限体内 等应力线分布是均匀的、对称的（如图2－15）。而轴向力和切向力 共同作用时，等应力线分布则是非均匀的、不对称的（如图2－16）。 在接触面上，切向力作用的前方将产生压应力，而切应力作用的后方 则产生拉应力，在半无线体内（如图2－16(b)所示），形成正应力区 （Ⅰ）、拉应力区（Ⅱ）和过渡区（Ⅲ） 。由此可以推知，在兩向 载荷作用下，碎岩工具对岩石的作用具有以下的特点：
1.3.2、强度性质
（Strength properties）
• 岩石强度：岩石在载荷作用下变形到一定程度 就发生破坏。破坏前岩石所能承受的最大载荷， 单位面积上的最大载荷。根据受力条件不同， 岩石强度又可分为抗拉强度、抗弯强度、抗剪 强度、抗压强度。有单向应力状态下的强度， 多向应力状态下的强度。
沉积岩：在地表条件下母岩风化剥蚀的产物，经搬迁、沉 积和硬结等成岩作用而形成的岩石。组成沉积岩的物质成分有 颗粒和胶结物两大类。
变质岩：沉积岩或变质岩本身在地壳中受到高温高压及化 学活动性流体的影响而变质形成的岩石（原岩成分和变质岩特 有的，如石墨、滑石，蛇纹石，硅灰岩等）。
二、岩石的结构与构造
岩石的微观组织特征，即岩石的结构，它与矿物粒度的 大小、形状和表面特征有关，反映了岩石非均质性和孔隙性。
• 用岩石力学性质评价岩石的可钻性 • 用实钻速度评价岩石的可钻性 • 用微钻速度评价岩石的可钻性 • 用碎岩比功评价岩石的可钻性
1.4.2 划分岩石可钻性的具体方法
(Methods for classification of rock drillability)
煤矿井下钻孔测井技术 ppt课件
煤业公司地测部
一、问题提出
开滦煤矿始建于1878年，现已普遍进入深部开采阶段，伴随着 深部地质条件日趋复杂，井下钻探在地质工作中越来越发挥着重要的 不可替代的作用。钻孔取芯是地质工作的传统方法，也是地质工作者 获取深部地层信息的最直接的手段。受地质条件、施工工艺和钻探技 术手段等客观条件影响，岩芯采取率很多时候并不能很好的满足地质 的需求。另外，由于煤岩层赋存状况变化、施工工艺等原因,钻孔施 工过程中偏离设计轨迹也经常发生，给后期资料的分析带来困难，容 易出现钻孔数量越多，越难准确分析煤岩层及构造赋存状态的“怪” 现象。
钱家营矿钻孔三维成像综合成果表
钻孔参数
三维成像探测情况
方位 /°
倾角/°
孔深 /m
层位
方位 /°
倾角 /°
探测 深度/m
水平 偏斜/m
298
12
73.5
12-1煤层顶板
298-300
12-14
16.0
0.2
332
18
42.8
12-1煤层顶板
329-333
16-18
11.0
0.1
18
32
62.4
12-2煤层顶板
煤业公司地测部
二、矿井测井技术现状与展望
2 矿井测井技术的特点
矿井测井技术的主要特点: ①矿井测井仪器可用于煤矿井下含有甲烷、煤尘爆炸危险场所，因此测
井仪器必须是防爆产品。 ②矿井测量在垂直孔、水平孔、上仰孔、下倾孔中全方位进行。 ③矿井测井不仅划分钻孔地质剖面、确定目的层的深度和厚度，还需要
判断钻孔在岩煤层中的位置。 ④由于探测范围、环境影响、探测目的的不同，矿井测井解释处理方法