复杂地质条件下大直径深井钻井法

复杂地质条件下大直径深井钻井法第一页，共三十五页，2022年，8月28日史基盛，1957年出生，中煤特殊凿井（集团）有限责任公司总工程师，获得过多项国家和省部级科技成果奖，出版论文10多篇，参与制定过国家和行业标准。联系电话：项目主持人简介第二页，共三十五页，2022年，8月28日

复杂地质条件下大直径深井钻井法

施工技术研究

项目答辩汇报材料中煤特殊凿井（集团）有限责任公司二○○八年五月第三页，共三十五页，2022年，8月28日第一部分项目基本情况复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第四页，共三十五页，2022年，8月28日一、项目名称复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究二、完成单位中煤特殊凿井(集团)有限责任公司三、任务来源

本项目属淮北市科技计划项目,项目编号:030105,由淮北市科技局淮科字[2003]25号文件批准立项。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第五页，共三十五页，2022年，8月28日四、完成起止时间：

2003年6月~2004年12月五、立项背景煤炭是我国的主体能源，在国民经济和社会发展中具有很重要的战略地位，我国东部经济发达地区，煤炭需求量大，但浅部煤炭资源日益枯竭，研究解决500~700m深厚冲积层的井筒施工技术，成为我国深井开发的突出课题，该项目被列为国家“十五”科技攻关内容。

复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第六页，共三十五页，2022年，8月28日山东省巨野矿区是我国新开发建设的大型矿区，是国家重点工程项目。该煤田储量丰富，总地质储量55.7亿吨，是目前山东省面积最大、储量最多、煤质最优良的煤田，该矿区的开发建设对提高华东地区煤炭自给率及满足国民经济快速发展对能源的需求有着十分重要的意义。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第七页，共三十五页，2022年，8月28日第二部分项目简介复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第八页，共三十五页，2022年，8月28日一、项目所属科学技术领域:

矿产资源开发煤矿建井技术

复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究二、主要科技内容:

山东龙固矿两主井钻井深度582.75m，穿过冲积层厚度546.48m，钻孔直径8.7m，成井直径5.7m，是我国钻井法凿井的一次巨大跨越。

第九页，共三十五页，2022年，8月28日我们开展了如下科技攻关和技术研究:1、设备选型

采用我国自动化程度最高的AS—9/500型竖井钻井机进行施工，同时对相应的配套设备增加一台17m跨距，提吊能力200吨的大型龙门吊，以满足新型钢板复合井壁的制作，排放和吊运的要求。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第十页，共三十五页，2022年，8月28日AS—9/500型竖井钻机第十一页，共三十五页，2022年，8月28日200T的大型龙门吊复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第十二页，共三十五页，2022年，8月28日2、设备技术改造研究采用进的制造技术和工艺对设备进行改造，提高设备性能和工作效率。

设备改造转盘系统改造

电控系统改造

钻具结构的改造

复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第十三页，共三十五页，2022年，8月28日复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究转盘系统改造转盘表面转盘电动机第十四页，共三十五页，2022年，8月28日电控系统改造复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究

钻机电控系统操作台第十五页，共三十五页，2022年，8月28日复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究钻具结构的改造第十六页，共三十五页，2022年，8月28日3、优化钻井施工工艺和钻进参数的技术研究

龙固矿井井筒穿过粘土层深厚，且绝大部分为第三系固结、半固结性土层，硬度大，遇水膨胀性大，地质条件极为复杂。根据地层的变化和特点，确定合理的钻压、转速、扭矩、给进速度，泥浆冲洗量等一系列钻进参数。在施工过程中，发现新情况、新问题及时调整和完善相应的钻进参数，提高施工技术水平，保证了较快的钻进速度和安全顺利施工。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第十七页，共三十五页，2022年，8月28日4、新型单钢板高标号钢筋混凝土复合井壁施工技术研究

为减薄井壁厚度，满足井壁漂浮下沉的需要，采用了新型单内钢板钢筋混凝土复合井壁结构型式，井壁最大厚度为0.85m，内层钢板的最大厚度40mm，钢筋混凝土为四层钢筋、最高混凝土标号为C70。

复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第十八页，共三十五页，2022年，8月28日

该种半约束型井壁结构型式和C70高标号混凝土均为首次在钻井法凿井井壁中应用。

复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第十九页，共三十五页，2022年，8月28日5、泥浆护壁与控制技术的研究钻进过程中，使用泥浆临时支护井帮，反循环洗井排碴，地面泥浆重力沉淀，旋流器除砂的排矸净化系统。泥浆性能参数的确定不仅与地质因素有关，也与测井、井壁下沉、充填等施工工艺密切相关，而且各项性能参数之间是互相关联、互相制约、互相依赖的。

复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第二十页，共三十五页，2022年，8月28日6、新型超声波测井仪的研制

①测量范围井筒直径3.0~12.0m；井筒深度，钻井泥浆中1000m。②测量精度井径测量误差±2cm方位测量精度误差±1°

复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第二十一页，共三十五页，2022年，8月28日

该测井仪的研制成功，解决了大口径深井井径井斜测量问题。现场试验和应用证明，该仪器技术先进，性能可靠，操作方便，测量速度快。新型超声波测井仪的研制，使我国在大口径深井方面的测井技术达到国际领先水平。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第二十二页，共三十五页，2022年，8月28日三、科学价值

1、龙固两主井钻井法施工的顺利成功，使我国钻井深度从508.2m提高到582.75m，穿过冲积层的厚度由440.82m提高到546.48m，标志着我国钻井法凿井施工技术又向前跨进了一大步，，总体技术达到国内领先、国际先进水平。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第二十三页，共三十五页，2022年，8月28日

2、对现有AS—9/500型钻机的转盘，电控设备，钻具结构及相关配套设备的技术改造，提高了设备的能力和工作性能，保证了施工的安全顺利进行，提高了工作效率。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第二十四页，共三十五页，2022年，8月28日

3、优化钻井施工工艺和钻进参数的技术研究，制定了符合现场实际和特点的施工组织设计和安全技术措施，确定了合理的钻压、转速、扭矩、泥浆冲洗量等一系列钻进参数，保证了施工的安全、顺利和高效。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第二十五页，共三十五页，2022年，8月28日

4、新型单内钢板高强混凝土复合井壁施工技术的研究，确保了井壁质量，有效地降低了混凝土的水化热，解决了大体积混凝土在硬化过程中产生温度裂纹的技术难题，为今后在钻井井壁施工中采用高强混凝土复合井壁积累了经验。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第二十六页，共三十五页，2022年，8月28日

5、泥浆维护与控制技术的研究，成功地保证了在钻井期间井帮的稳定和井壁下沉的顺利及壁后充填的质量。为今后在深厚冲积层下钻井提供了经验。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第二十七页，共三十五页，2022年，8月28日

6、新型“SKD—1型大口径深井超声波测井仪”的研制成功，解决了大口径深井井径井斜的测量问题，使我国在大口径深井方面的测井技术达到国际领先水平。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第二十八页，共三十五页，2022年，8月28日四、主要技术经济指标项目总投资额19725.31回收期（年）3年份新增利润新增税收节支总额2003年37.1311.9449.072004年1283.77346.301630.072005年1408.30250.861659.16合计2729.20609.103338.30计算依据：工程预算19725.31万元，实际成本16996.11万元，营业利润2729.2万元，新增税收609.10万元。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第二十九页，共三十五页，2022年，8月28日五、社会效益1、龙固两主井582.75m采用钻井法施工成功，创造了安全、快捷、优质的全新纪录，将我国钻井法凿井技术提高到了一个新水平。2、546.48m深厚不稳定冲积层钻井法的成功，证明钻井法是深厚冲积层下凿井的最可靠的工法之一。为我国开发深厚冲积层煤田提供了可靠的施工方法。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第三十页，共三十五页，2022年，8月28日3、提高了我国在国际上的深厚冲积层下建井技术水平，为我国打入国际开矿市场创造了有利条件。4、该技术的成功，加大了将钻井法推广到其他行业的力度，如冶金行业、交通工程、市政工程、国防工程等。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第三十一页，共三十五页，2022年，8月28日六、推动科技进步的作用龙固两主井冲积层厚度546.48m，钻井深度582.75m，是我国采用钻井法凿井实现的一次巨大跨越，是我国钻井法凿井技术发展的又一里程碑。龙固主井的施工成功，创造了国内、外深厚冲积层钻井法建井的最高纪录，将我国的钻井施工技术提高到了一个新水平，其综合技术达到国际领先水平。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第三十二页，共三十五页，2022年，8月28日七、推广应用情况1、龙固风井：钻井深度580m，冲积层厚度533.1m，钻孔直径9.0m，成井直径6.0m，于2003年7月1日开钻，2005年7月8日竣工。2、板集主井、风井：设计净直径分别为6.2m、6.5m，冲积层厚分别为584.1m、583.8m，钻进深度分别为660m、656m，钻孔直径分别为9.5m、9.9m复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第三十三页，共三十五页，2022年，8月28日八、本项目曾获科技奖励情况获奖项目名称获奖时间奖项名称奖励等级授奖部门（单位）龙固井筒（双井筒)近600m钻井法凿井技术研究及应用