岩石非开挖钻具及选用 PPT
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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
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
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°。
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。
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。
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。
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。
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
• 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。
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
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。
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
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
wk.baidu.com
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 •2、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）
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。
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
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
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°。
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。
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。
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。
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。
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
• 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。
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
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。
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
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
wk.baidu.com
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 •2、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）
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。