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2021/2/23
现代钻探技术
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目录
第一章 概述 第二章 岩心钻探设备 第三章 钻探管材及常用工具 第四章 岩石的物理力学性质及其碎岩的关系 第五章 设备的安装与开孔 第六章 硬质合金钻进 第七章 钻粒钻进 第八章 金刚石钻进 第九章 冲击回转钻进 第十章 岩煤心的采取 第十一章 钻孔弯曲 第十二章 钻孔冲洗和护壁堵漏 第十三章 工程钻探 第十四章 岩土钻掘工程新技术
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李冰任蜀郡太守后，率领人民兴修都江堰工程的过程 中，发现了多处盐泉，通过认真考察，初步掌握了水文地 质条件，并创造性地运用大口径水井开凿方法，成为了开 凿我国第一口盐井的开拓者。
②第二阶段——小口径深井发明与推广时期：公元 1041－1048年(北宋庆历年间)。
③第三阶段——小口径深井钻凿工艺的完善和提高时 期(明清)。
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四、钻探工程的应用范围和分类
(一)应用范围
1、地质勘探：普查找矿钻探；矿产勘探钻探；水文地质钻探； 工程地质钻探。
2、开采矿产资源钻探：打水井；石油(天然气)钻探；盐井钻 探。
3、煤矿井下钻探：地质勘探钻探；瓦斯抽放钻探；排放水钻 探；锚杆锚索钻探；救援钻探。
4、工业钻探：加固建筑物的基桩孔；建大桥的大直径(桥墩施 工用空间)钻孔；以测量地面沉降精确变比资料的标孔；加 固水坝、防漏水的防渗漏墙；利用钻孔灌注水泥防治地质灾 害(地面锚索、杆孔)；铺设管道、电缆的技术孔；矿山的竖 井、通风井及多种辅助井；代替开挖隧道打大断面的地下坑 道；用于军事，如导弹的发射井。
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图1.1 钻探现场布置全貌图
1-钻头；2-岩心；3-岩心管；4-异径接头；5-钻杆柱；6-固定空口管；7-钻机；8-回转器； 9-卡盘；10-提引水龙头；11-游动滑车；12-游动钢绳；13-天车；14-钻塔；15-钻机房；
16-升降机；17-高压胶管；18-泵；19-电动机；20-循环槽；21-沉淀池；22-泥浆池； 23-吸水管；24-拉力表；25-出水管
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第一章 概 述
一、钻探工程的定义 二、钻探工程的简单发展史 三、钻探施工过程 四、钻探工程的应用范围和分类
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课 时：2 本章目的：了解钻探工程的定义、简单发
展史、钻探施工过程以及钻探方法分类 教学难点：钻探工程定义及施工过程 教学方法：课堂教授
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一、钻探工程的定义
钻探工程是用一定的工具，在地壳内按着 一定的工艺破碎岩石的整个过程，这项工程的 结果即地壳内的钻孔。
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二、钻探工程的简单发展史
1、中国古代盐井钻凿技术发展时期
①第一阶段——大口径浅井时期：从公元前255年至 公元1040年(自秦至宋初)。
4、根据钻孔位置的分类——地表钻探、水上(河、湖、 海)钻探、地下坑道钻探。
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四、钻探工程的应用范围和分类
(二)钻探方法的分类
5、根据钻孔布置方法分类——丛状钻探 (图1.2)、多井 筒钻探(图1.3)、多孔底钻探 (图1.4)。
图1.2 丛状布孔
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三、钻探施工过程
2、钻探施工的主要工序
钻进现场布置图见图1.1所示。 钻进按下列工序进行： 用升降机把钻具下入孔内； 连接好所有接头，开泵； 给钻具加压，并带动其回转，破碎岩石； 提钻取心或更换钻具； 下钻继续钻进； 钻进一段时间后及时测斜； 提出全套钻具，停钻； 封孔。
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四、钻探工程的应用范围和分类
(二)钻探方法的分类
1、根据钻进时取心的特点分类——岩心钻探和不取心 (无岩心、无心、全面)钻探。
2、根据钻孔用途分类——按钻探的应用范围分出相应 类型。
3、根据钻孔中心线的倾角和方位角分类——垂直孔(上、 下垂)、下斜孔、上仰孔、水平孔。
图1.3 多井筒布孔 图1.4 多孔底布孔
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四、钻探工程的应用范围和分类
(二)钻探方法的分类
6、根据破岩形式分类 (1)物理方法破岩：①高温（1400℃～3500℃）、高压
（200~250MPａ）破岩；②用超声波和低声波破岩； ③用爆破、高压水射流等方法破岩。 (2)化学方法破岩：此法使用较少，如溶解、软化岩石 等。 (3)机械方法破岩：使用最为广泛，其分类如图1.5所示。
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二、钻探工程的简单发展史
2、近代与现代钻探发展过程
①钻探工程用途越来越广，钻探工程量逐年上升(局 部时期徘徊或下降)；
②钻探设备种类越来越多，功能更多，性能更佳； ③钻头等钻具品种种类越来越全，性能越来越优； ④钻进方法越来越多，越来越先进； ⑤中国与发达国家在钻探领域的技术差距较大。
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三、钻探施工过程
1、钻孔的概念
钻孔是从地表(或坑道中)向岩石中开凿的圆形断 面的空间，一般具有较小的直径和较大的深度。直径 在25～500mm之间，称为钻孔。钻孔的深度从数厘米 到数千米，目前的钻孔深度已超过10000m。
钻孔包括孔口、孔底、孔壁。
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授课教师：唐胜利教授 参考教材：
①马值侃主编.《钻探工程学》.中国矿业大学出版社，1998. ②鄢泰宁主编.《岩土钻掘工程学》.中国地质大学出版社，2001. ③张组培等编.《岩土钻掘工程新技术》.地质出版社，2003. ④韩广德主编.《中国煤炭工业钻探工程学》.煤炭工业出版社， 2000. ⑤刘广志主编.《金刚石钻探手册》.地质出版社，1991.
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冲击钻进
手动冲击钻进
机械冲击钻进 手动回转钻进
冲击器钻进 钻机钻进
液动冲击器钻进 风动冲击器钻进
硬质合金钻进
回转钻进 机械回转钻进 钻粒钻进 金刚石钻进
转盘钻进 深井回转钻进
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涡轮钻进
螺旋钻进 其它 震动钻进
井底发动机钻进 螺杆钻进 电钻进
冲击回转钻进
图1.5 机械破碎岩石的钻探方法分类