钻探职业技能培训教材.ppt

汶川地震科学钻探项目，2011年10月8日(海口)，主题：1。金刚石绳索取芯钻探2。海南省首届钻探专业技能大赛空气潜孔锤钻探、培训材料及大纲。1.钻井工程概述-定义、发展历史、常用术语2、工程质量标准-岩心钻探和水文地质钻探3、金刚石绳索取芯钻探-特征、钻具、技术4、空气潜孔锤钻探-设备、工具、冲击器、技术、汶川地震科学钻探工程、1。钻井工程概述。1.1钻井工程概念1.2钻井历史1.3钻井技术1.4钻井设备1.5钻井工程中常用的几个术语1.6井眼直径系列、汶川地震科学钻探工程、1.1钻井工程概念。钻探工程是指在地质勘探和建筑地基勘探中，用钻机按一定的设计角度和方向钻孔，并通过钻探取得岩心(或岩心)、岩屑或测试仪器来勘探地下岩层、矿体、油气、地热等的工程，称为钻探。钻井工程的研究对象主要包括钻井技术和钻井设备。汶川地震科学钻探工程，1.2钻探发展史，1.2.1古代史：早在2000年前，就有钻探盐井、提取卤水、切割和煮盐为人民提供食物的记录。到了唐代，据记载四川有600多口盐井。明代宁所著开工开物一书中，对盐井钻井技术进行了详细的论述。当时，人们采用简单易行的冲击钻方法，充分利用当地生长的竹子的优越性能(高抗拉强度)作为凿井的强泥绳，将竹筒制成凿井、捞砂、提浆的工具和套管。1.2.2现代史中国近代钻探史，汶川地震科学钻探工程，1.2钻探发展史，1.2.3钻探工程发展前景随着我国国民经济的快速发展和对矿产资源需求的不断增加，钻探工程作为矿产资源勘探开发的重要手段，具有非常广阔的发展前景。中国的钻井行业对业内人士提出了更高的要求。除了高层次的高级专业理论和技术管理人员外，还急需大量高素质的专业钻井技术工人。1.3、钻孔工艺1.3.1根据破碎岩石的外力可分为冲击钻孔、旋转钻孔、冲击旋转钻孔、振动钻孔和喷射钻孔等。1.3.2根据钻井过程中取心(或矿心)，可分为取心钻井和非取心钻井。1.3.3根据用于破碎岩石的磨料，分为硬质合金钻孔、钻屑钻孔和金刚石钻孔等。汶川地震科学钻探工程1.4钻探工程应用1.4.1服务领域：钻探是地质勘探的重要技术手段，广泛用于寻找和勘探各种矿产、油气藏、地下水、地热，并为水利建设、工程建设和交通设施提供地质资料。1.4.2家庭钻井概念：利用现代高新深钻技术，在具有全球地球科学意义的位置钻一个孔(5000米)，利用岩心、液体和气体样品的分析数据以及现场测井数据和从孔中获得的信息，重塑超高压变质带的形成和折返机制，揭示板块边缘深部物质组成、矿化和流体作用，建立地下长期观测实验站和深部地壳物质研究基地。汶川地震科学钻探项目，1.5钻探设备，钻探机械主要包括钻机、泥浆泵、动力机和钻塔等。钻机是地下钻井最重要的机械设备。泥浆泵，也称为钻井泵，是一种向钻孔输送冲洗液(如泥浆或清水)的机械装置。钻塔，也称为井架，是竖立在钻场或井场上方的塔，用于与钻机的绞车配合提升钻具。汶川地震钻杆直径与钻孔直径的匹配关系称为钻杆级配，它反映了孔壁间隙的大小，对钻孔效率有很大影响。汶川地震科学钻探工程、1.7井眼直径系列和地质岩心钻探直径系列是钻探工程最基本的规定。根据国际通用标准，r、E、A、B、N、H、P和S被用作代码。规格和相应的公称直径见下表。2。岩心钻探工程质量标准，岩心钻探工程六项质量指标：岩矿岩心采收率及排列、钻孔曲率、孔深校正、简单水文观测、原始报表、封孔。3、水文地质钻探工程质量标准、水文地质钻探工程八项质量指标：孔径、岩土芯(样)采用率、孔深和孔斜、孔深修正、简单水文观测、完井工艺、抽水试验、固井封孔、原始报告和技术文件。4、金刚石绳索取心钻进，4.1优点，4.2缺点，4.3适用范围，4.4绳索取心钻具的技术要求和规格，4.5绳索取心钻进技术参数的选择，4.6取心作业，4.7绳索取心钻进作业，4.8绳索取心钻进冲洗液，4.9操作注意事项，4.1绳索取心钻进的优点，钻进效率高，地质效果好，钻头寿命长，有利于在复杂地层中钻进，孔内安全，易于测斜， 降低劳动强度，降低钻井成本，钻杆内径大，管壁薄，连接牢固。钻头壁厚，孔底岩石切割面积大。 因此，钻井过程中岩石碎片的功耗很大。4.2绳索取心钻探的缺点，4.3绳索取心钻探的适用范围，绳索取心钻探方法已广泛应用于地质勘探、水文地质和工程勘察等钻探工程中。但是，在具体工程中是否采用绳索取心还必须考虑地层条件、钻井深度、钻头寿命、绳索取心钻具配套设备多、一次性投资大等因素，综合权衡其使用的合理性。4.4.1天然金刚石分级标准、4.4绳索取心工具的技术要求和规格及型号、4.4.2汶川地震科学钻探项目、4.4.2人造金刚石单颗粒系列MBD6、MBD8、MBD12、SMD、SMD25、SMD30、SMD40、4.4绳索取心工具的技术要求和规格及型号、4.4.2钻杆绳索取心钻孔的要求、使用前检查钻杆螺纹是否损坏；使用时，钻杆螺纹应定期用螺纹化合物润滑。钻杆的垂直根应放置在垂直根木板上，并根据垂直根长架设一根或两根支撑梁，防止钻杆弯曲变形。钻杆和接头螺纹磨损严重、连接松动或有明显变形时，不得下放入井内，并应及时更换。旋开钻杆时，应使用多触点自由钳，禁止用大锤敲击。4.4.3、合理使用和维护钻杆，经常检查钻杆弯曲度，每米长度弯曲度大于0.75毫米的钻杆不准使用。弯曲的钻杆应使用矫直机矫直，严禁用锤敲打。严格检查钻杆及其接头的螺纹，不得漏水。钻杆架应垫以木板以保护螺纹。根据垂直根的长度，设置适当的垂直根支撑架和中间支撑，避免放置垂直根时弯曲。运输钻杆时，必须在钻杆螺纹上涂抹螺纹胶，然后再涂抹螺纹保护器。装卸过程中不允许抛掷。平时，钻杆应平放并涂上油，以防生锈。提升钻机时，严格检查钻具。严禁使用磨损、开裂、螺纹不合格的钻杆和接头。如果外径磨损超过2mm，不得使用钻杆和接头。磨损超过1.5毫米的不得用于深孔钻孔。当内管组件下降到外管组件的预定位置时，它可以立即发送当弹簧夹顶住弹簧夹拨叉内台阶(上接头)时，弹簧夹座端面与钻头内台阶之间的间隙应为2 4 mm(当弹簧夹座有水隙时取小值)。弹簧夹与弹簧夹挡头顶面保持一定距离，一般为3 4毫米，如果芯管壁厚磨损超过2毫米，弯曲超过0.75毫米/米长，各种钻头有微小裂纹、严重凹痕、螺纹磨损或松动，应及时更换。4.4.5绳索取心钻井使用双管组件，4.4.5绳索取心钻具规格型号，4.5绳索取心钻井技术参数选择，4.5.1 WOB钻头压力(简称WOB)，应根据岩石可钻性、可磨性、完整性、钻头下唇面积、金刚石粒度、等级和数量进行选择。4.5.2速度，可根据金刚石钻头钻进圆周速度(金刚石钻头表0.5 2m/s；孕钻头1.5 m/s)来计算转速，但需要考虑钻孔深度。4.5.3、泵送量大，钻进坚硬，岩石颗粒细，钻进速度低，岩石粉末少，泵送量可小一些；钻进软、中硬岩层需要较高的钻进速度、更多的岩石粉末和较大的泵送能力。如果裂缝带有轻微的渗漏，泵的容积应该比正常情况稍大。当钻进磨损性强的岩层时，泵的排量可以增加。4.6、金刚石绳钻企业作业时，4.6.1在确认外管和钻杆中没有芯时，将内管总成从孔口放入钻杆中，将钻杆泵到上部机器上，观察泵压的变化，当泵压明显增大或减小时，内管总成已到达预定位置。如果地层漏失严重，孔内无冲洗液或水位很深，不允许将内管总成直接放入孔内，应使用打捞装置将内管总成放入孔内。或将机器上的钻杆对准孔口，泵入适量的冲洗液，然后快速放入内管总成。4.6.2打捞岩心时，首先用回转器或动力头将钻具顶起50 mm 70 mm，缓慢旋转钻柱，拧下岩心，然后提起并取下机器上的钻杆，放下打捞装置。打捞装置在冲洗液中以1.5m/s 2m/s的速度下降。当它将要到达内管组件的上端时，下降速度应适当减慢。在1000米的钻孔深度范围内，可以听到轻微的撞击声。然后启动绳索取芯绞车，缓慢提升钢丝绳，确认内管总成能够正常提升。在举升过程中，如果冲洗液从钻杆溢出，打捞成功。否则，反复进行试捕。严禁狂奔和涉水。重复打捞对提升钻机没有影响。4.6.3复杂地层取心钻具，主要介绍唐山金石JSC式绳索取心三层管钻具，4.7.1起下钻4.7.2钻进过程中的注意事项(1)每个钻进周期一人操作(2)换向杆应正常停止，深孔减压钻进时，换向杆前应拧紧孔内钻具(不得提离孔底)，以及(3)岩层变化时应调整钻进技术参数。在非均质岩层中钻井时，应该控制钻速。(4)专人观察冲洗液压力表，管理冲洗液，定期检查冲洗液质量。当孔内岩粉超过0.3m时，应采取措施。(5)将打捞装置放入孔口的钻杆内。打捞装置在冲洗液中的下降速度约为1.5 2m/s，因此，打捞工具到达孔底的时间可根据孔深进行估算。4.7绳索取心钻井作业技术要求，4.8.1冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗冲洗一般情况下，条件困难时，可以用10m315m3代替1m32m3铁板盒。循环罐长度一般大于10m15m，内部宽度为220mm250mm，坡度为1/100 1/80。挡板可以每两米错开一次。储罐应进行防渗处理，其周边应用砖石和混凝土加固。4.8.3.2泥浆分配设备每台钻机应配备一台泥浆搅拌机和一个0.2m 3 0.3m 3处理剂容器。4.8.3现场冲洗液的制备，4.8.3现场冲洗液的制备，4.8.3.4泥浆制备步骤A)准确了解处理剂的性能、配比范围和参考剂量；b)根据钻井设计规范确定冲洗液的性能指标和配方；c)根据配方计算配浆材料的用量，并严格计量和添加；d)操作顺序。首先加水；用钙基膨润土制备泥浆时，先向搅拌机中加入占土粉重量5% 8%的纯碱，然后加入钙基土粉搅拌均匀，静置24小时后加入处理剂进行钠化处理；钠基膨润土浆可直接加入搅拌机中，按水、土和处理剂的顺序加入，充分搅拌后直接使用。如果需要添加多种处理剂，应先添加小分子量的无机化学材料，然后添加有机高分子化学材料。e)用测试仪器测量新泥浆的性能，合格后方可使用。4.9、金刚石钻孔操作注意事项，合理确定内管的长度。准确掌握开始扫孔和钻孔的时间。应立即解除堆芯堵塞。合理控制起下钻速度，减少钻具举升过程带来的刺激，在复杂地层钻进时，应减缓起下钻速度。当孔底出现烧钻时，应先将钻具提离孔底，然后用打捞装置将内管总成提起，然后将外管总成提起并检查。空气潜孔锤钻进，5.1概念，5.2空气潜孔锤钻机，5.3空气潜孔锤的基本结构和类型，5.4空气潜孔锤钻进技术参数，5.5钻进技术措施，5.1概念，空气潜孔锤钻进是一种利用旋转钻机产生的扭矩和轴向压力调节，用压缩空气推动钻头或岩心管上的冲击器产生脉动冲击，用冲击器排出的气体冲洗钻孔的组合钻进方法。5.2空气潜孔锤钻机、5.2.1钻机反循环连续取芯(样品)-NQ-1500 m水文地质井钻井选择钻机-SPJ300钻机、地质勘探反循环连续取芯(样品)钻机、水文地质井钻机-SPJ300钻机、5.2.2空气压缩机、国产：开山牌进口：美国首利合资公司：英格索兰、开山牌空气压缩机、体积比(%)、水文钻井常用英格索兰空气压缩机的类型和性能、基础钻头产生的冲击功率和冲击频率可以直接传递给钻头，然后钻头和钻杆旋转驱动，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冷却钻头，将破碎的岩石颗粒排出体外，从而实现底部冲击旋转钻井的目的。5.3.1、冲击器的类型，根据冲击器的分布方式和结构特点，可分为有阀和无阀两种类型。根据冲击器的额定工作压力，可分为低压冲击器和中高压冲击器。根据冲击的钻孔直径，可分为小直径冲击器和大直径冲击器。按锤的中心通孔，可分为普通锤和通孔锤。根据5.3.2空气锤的工作原理，活塞在气缸内的往复运动可以通过不断改变进、出口方向来连续实现，因此可以连续重复。5.4空气DTH锤d5.4.1空气潜孔锤钻进技术参数-钻头重量，钻头重量的主要作用是保证钻头齿能与岩石紧密接触，克服冲击器和钻具的反弹力，从而有