钻探工程基本概念

钻孔顶角（度）
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0
方位角(度 ） 280 300 320 340 360 0
钻孔顶角(度 )
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0
方位角(度)
200 240 280 320 360 0
钻孔顶角（度）
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0
封孔及封孔质量
1、要有封孔通知书和封孔设计书； 2、水泥封孔要用325号以上未过期的水泥， 水灰比要符合设计要求； 3、每封完一层要在封孔段顶部位置取水泥浆 样证实； 4、搬迁后要埋水泥标桩，并保证其质量。
封孔及封孔质量
2.不同地质条件下的封孔要求 (1)见易溶、易蚀、易流散、易被破坏的工业矿层(
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勘探者一号YDX-3型全液压地质岩心钻机
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HCD-5U工作状态
2021/3/14
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Drillcorp Western Deep Hole UDR1000 with Safe-T-Load
2021/3/14
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基本要求
3．需要采集的资料。测出原点后，首先根据 井深等技术要求确定钻机类型，根据钻机 类型，确定占地面积，根据地面条件，确 定大门方向。在原点附近，挖一个深1米 的坑做地层类型确定，做好原点标记。测 定原点周围参照物的方位和距离(以备上 钻前工程时寻找)，如有障碍需移动原点 时，记录好移动方位距离。
空气钻进
泡沫钻进
无固相泥浆
充气泥浆钻进 低固相泥浆
泥浆钻进
油基泥浆 水基泥浆 加重泥浆
淡水泥浆 盐水泥浆
2021/3/14
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钻探技术方法分类3
正循环 按循环方式分
反循环
泵吸反循环 射流反循环 气举反循环 CSR反循环
设备：专业化？多样性？多功能？
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钻探工程基本概念
钻探工程
1.钻头；2.岩心；3.岩心管； 4. 异 径 钻 头 ； 5. 钻 杆 柱 ； 6. 孔口管；7.钻机；8.回转器； 9. 卡 盘 ； 10. 提 引 水 龙 头 ； 11.游动滑车；12.钢丝绳； 13.天车；14.塔腿；16.升降 机；17.高压胶管；18.水泵； 19.电动机；20.循环槽；21. 沉淀池；22.接收箱；23.吸 水管；24.指重表；25.立根 台
基本要求
1．人员组织。测量队、工农科(公司工农科 联系甲方、地方人员)、技术科、调度室， 落实交通工具(选择里程表完好的车辆)约 定集合时间、地点。
2．携带用品：记录表格、草图纸、笔、比例 较小的地形图、罗盘、50m圈尺、短把铁 锨、3m长绝缘拉杆式吊鱼杆(测量沿途线 路、桥涵高度用)，钻机平面图、营房布 置平面图。
简易水文观测
1.在以清水为冲洗液的钻孔中，每班至少观测水位 1～2回次。每观测回次中，提钻后、下钻前各测量 一次水位，间隔时间应大于5分钟。以泥浆为冲洗液 的钻孔中，一般可不进行水位测量。
2.钻进过程中遇到涌水、漏水、涌砂、掉块、坍 塌、缩径、逸气、裂隙、溶洞及钻具掉落等异常现 象时，应及时记录其深度。
如油、气、卤水、矿化水、可溶盐、硫铁矿、自然 硫等)、含水层、含水构造的钻孔均须在顶、底板上 下各五米范围的隔水层处，用325号以上的普通硅 酸盐水泥或抗硫酸盐水泥封闭；
(2)见除了上述之外的其他固体矿层，但未见含水 层和含水构造并且孔位低于侵蚀基准面的钻孔，可 用325号以上的水泥或其他隔水材料封闭钻孔最上 部隔水层与透水层交界处；
(2) 钻孔的深度。钻浅孔所需功率小，可 采用联合传动，而钻深孔时为了提高 动力利用系数，则采用分别传动。
二、修筑地盘、地基
钻机 类型
XB1000
A
XU-600
XY-4
XY-5
地盘面积
总面积 (m2)
长宽(m)
钻机 类型
154 1411 SPJ-300
143
1311
JU1000
154 1411 XY-2
一、钻场的确定和布置
钻探场地用以安装钻塔、钻探设备、泥浆循环 系统、管子架等等。
场地大小取决于钻孔的设计孔深。设计深度愈 深，所需钻塔高度就愈高，各种设备的外部尺寸愈 大，循环系统及管子架等占的面积也愈大。同时， 需要配有泥浆及水的储备池。
场地的长轴方向决定于钻孔的倾角及方位角。 钻垂直孔时，无须定向，应考虑力求挖方及填方的 工作量最少；而且工作方便、安全。
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动力站运输状态
2021/3/14
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动力站和操作台
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动力头
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水龙头
方钻杆上球阀
方钻杆下球阀
方钻杆旋塞工作原理
• 通过专用扳手旋转球心 轴，实现开关旋塞的目 的。
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一.钻机的分类
1、按用途分类
（1）岩心钻机
（2）工程钻机
（3）石油钻机
（4）水文水井钻机
（5）特种钻机
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一.钻机的分类
2、按钻进方法分类
（1）冲击式钻机
（2）回转式钻机
（3）振动式钻机
（4）复合式钻机
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方向； 4．必需的终孔直径； 5．钻进方法、钻探设备参数。
二、钻孔结构设计的内容
1．确定各岩层的钻进方法； 2．确定钻孔终孔直径； 3．确定套管层次、下放深度和套管直径； 4. 拟定孔身直径和开孔直径。
钻孔结构设计依据
锦屏磷矿千米钻孔斜情况
CCSD PP-1孔斜情况
CCSD PP-2孔斜情况
方位角（度） 260 280 300 320 0
封孔及封孔质量
(3)矿层不厚或矿层与矿层、矿层与含水层较近时，可一并封 闭；
(4)需要进行地下水动态观测或对农田灌溉有利的钻孔，可 暂不封闭。但对矿床充水有严重影响的钻孔，必须封闭；
(5)孔壁严重坍塌或孔内有遗留物堵塞，无法处理时，可以 只封上述部位以上的孔段。 3.封孔后必须在孔口中心处设立水泥标志桩(用水泥固定)。 机长将《钻孔封孔设计和封孔记录表》送交地质、探矿部门 存档。 4.根据需要，经地质与探矿部门共同研究，可选择少量钻孔 进行封孔质量检查。
3、按结构特征分类 回转式钻机按照回转器的类
型划分为： （1）立轴式钻机 （2）转盘式钻机 （3）移动回转式钻机（动力头式）
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早期钻探设备集锦
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drilling - North Queensland
2021/3/14
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一、HYDRACORE 4000
钻机动力 200马力 钻进深度 m：
BQ 1524 NQ 1067 HQ 457 PQ 457
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主机运输状态
2021/3/14
钻孔结构设计 及钻前工程
钻孔结构设计
钻孔结构设计是与钻进有关的，所有工 程计算的基础。钻孔结构是指钻孔由开孔至 终孔，钻孔剖面中各孔段的深度和口径的变 化情况。一般来说，换径次数越多、钻孔结 构越复杂；换径次数越少，钻孔结构越简单。 在可能情况下，应使钻孔结构尽量简单。
一、钻孔结构设计的依据
1．钻孔的用途和目的； 2．该地层的地质结构、岩石物理力学性质； 3．钻孔的设计深度和钻孔的方位方向、顶角
钻杆回压凡尔
投入式单向阀
投入式单向阀
钻探工程质量指标
1. 岩心采取率 2. 钻孔弯曲度与测量间距 3. 简易水文观测 4. 孔深误差的测量与校正 5. 原始报表填写 6. 封孔与封孔质量
岩心采取率
1、地质要求取心的岩层、钻孔平均岩心采取率不得低于65 ％； 2、矿化带重要标志层以及矿层与矿层顶板各3-5M范围内不 得低于75％（岩金矿80％）； 3、可采的薄矿层每层平均采取率不低于75％，厚度较大的 矿层从矿层顶板开始每5M或10M的平均采取率不低于75％ （岩金矿80％）； 4、取出的岩矿心，应洗净后自上而下按次序装箱，不得颠 倒或任意拉长，岩心应按规定编号，每回次应填放岩心票（ 包括没有岩心的回次），岩心箱应进行编号，箱子规格要符 合要求且结实。
200
250
300
300
350
400
400
350
400
400
450
450
500
500
550
550
600
600
650
700
650
750
700
800
750
850
800
900
850
950
900
1000
1000
1000 当地历500史上钻孔450 孔斜的情950 况
1050
钻前工程
钻前工程工作包括：钻场布置、修筑地 盘和地基、安装基台本、安装钻探设备、布 置冲洗液循环系统、验收、开孔等。
(2)经地质编录人员确认的重要构造位置及划分地 质时代的层位；
(3)下套管前和终孔后。 2.孔深误差率小于千分之一时不修正报表；孔深误 差率大于千分之一时要修正报表， 孔深经修正后即为达到指标要求。
原始班报表
1、要在现场用钢笔及时填写，要真实准 确； 2、交接班班长和机长要亲笔签字,不得 代签； 4、要整洁，终孔后装订成册。
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Boart Longyear - UDR1000 with Western Air compressor pack
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Rowe Enterprises - UDR1000 with optional walkway and platform diamond
钻探技术方法分类1
古时：竹篾、绳索 冲击钻进 现代：钢绳、气动液动冲击器
按钻进方式分
回转钻进
钢粒钻进 合金钻进 牙轮钻进
金刚石钻进
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古代卓筒井钻 探设备示意图
现代冲击钻机
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钻探技术方法分类2
按循环介质分
钻孔弯曲与测量间距
1 、 垂 直 孔 允 许 顶 角 每 100M 弯 曲 2 度 ， 斜 孔 每 100M弯曲3度，按孔深累计计算； 2、方位角偏差，在设计时与地质商定，一般不超过 勘探网1/3-1/4; 3、测量间距，实测顶角小于5度时，每钻进50M测 一次顶角和方位； 4、磁性矿区要用防磁测斜方法； 5、终孔测斜地质编录员应在现场监测。
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2021/3/14
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CS1500
CS1000
2021/3/14
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2021/3/14
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KP3500型全液压钻孔机
KTY-2500钻机
2021/3/14
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钻场布置基本原则
(1) 设备相互间的距离，在利于工作，利于安 全的情况下力求紧凑；
(2) 所用工具布置恰当，使用时既感到方便又 可节省工作时间；
(3) 应该适当考虑到改善工作条件和环境卫生。
设备布置原则
主要设备的布置和传动方式有两种：联 合传动和分别传动。这两种传动方式的采用主 要考虑两条：
(1) 动力机的类型。柴油机多采用联合传 动，电动机采用分别传动。
3.在地下水自流钻孔中，可根据水文地质的要求 接高孔口管或安装水压表测量水头高度和涌水量。
4.孔内发现热水，应测量孔口水温及井温。
孔深误差的测量与校正
1.在下列部位必须校正孔深 (1)每钻进100米、进出矿层时(矿层厚度小于5米
时，只测量一次)。绳索取心钻进时因提钻长度不等 ，可参照上述要求及时进行测量；
154 1411
地盘面积
Fra Baidu bibliotek
总面积 长宽
(m2)
(m)
140 1410
154 1411 154 1411
浅槽地基
卧枕地基
钻前工程的重要性
实地踏勘、测量、确定井位是钻井行业的基础 工作，是否合理，采集的数据、资料是否齐全准确， 如部队战前侦察敌情同等重要，关系到洽谈合同、 前期准备、领导决策，是关系到整个工程项目的成 败、盈亏的先决条件。因此，特做以下十个方面的 要求，望承担该项工作的部门、人员严格执行，认 真对待。扩大采集项目数据资料范围，满足下步工 作需要。
100
100
200
200
300
300
50
100
100
150
50
50
100
100
150
150
200
200 250
250
300
300
350
钻孔深度（米） 钻孔深度（米）
钻孔深度(米) 钻孔深度(米） 钻孔深度(米) 钻孔深度（米）
400
400
500
500
600
600
700
700
800
800
900
900
200