钻具及钻进工艺新技术介绍

钻具及钻进工艺新技术介绍中煤科工集团重庆研究院钻探研究分院钻具研究所2013年7月主讲：唐大勇提纲提纲钻杆特殊钻具钻探新技术钻头

钻杆是钻机向孔底钻头传递扭矩和动力的重要部件，是钻孔得以完成的必备工具。我院钻杆采用合金钢、数控车床加工，具有以下特点：一、钻杆1)强度高、抗弯抗扭性能较好；2)接头耐磨性好。

根据钻杆适应的地层条件、钻进方式及排渣方式等的不同，可将钻杆分为光钻杆、螺旋钻杆、三棱钻杆、定向钻杆(通缆钻杆)及双壁钻杆等。一、钻杆1、光钻杆光钻杆普通光钻杆防喷钻杆取心钻杆高压钻杆接头连接型一、钻杆1）普通光钻杆规格：

Φ27、Φ42、Φ50、Φ63、Φ73、Φ89用途：适用于在地质结构简单、瓦斯含量和地应力较小的煤层或岩层中钻进。一、钻杆规格：Ф42、Ф50、Ф63、Ф73、Ф89内接头单向阀球体外接头2）防喷钻杆适用范围：主要用于瓦斯含量较大、软质泥岩等易喷孔或孔底岩屑从钻杆内孔返流而导致钻头水眼堵塞的地层中钻进。结构特点：外形与普通光钻杆一致，钻杆内孔有一单向阀体。一、钻杆3）取心钻杆规格：Ф73、Ф89、Ф108、Ф127、Ф146结构特点：两端均为内接头，钻杆间采用中间接头相互连接，取心钻杆与钻杆间用过渡接头相连。适用范围：用于有取心要求的地质孔钻进或硬岩层中金刚石取心钻进。一、钻杆主密封面主密封面密封圈4）高压钻杆规格：Ф50、Ф63结构特点：外形与普通光钻杆一致,同时在内外接头大端增设一对主密封面，且在外接头根部增设了O型密封结构，以确保钻杆的高压密封性能（40MPa以上）。适用范围：主要用于井下水力切割和高压水射流施工工作中。一、钻杆中间接头接头连接型钻杆5）接头连接型钻杆规格：Ф42、Ф50结构特点：外形与取心钻杆一致,两端均为内螺纹，钻杆间用中间接头相连，螺纹为平扣梯形螺纹。适用范围：主要用于地质孔的钻孔施工，常与ZL钻机配套使用。一、钻杆2、螺旋钻杆普通螺纹连接型螺旋钻杆螺旋钻杆大通径宽叶片螺旋钻杆插接式螺旋钻杆多头凹槽螺旋钻杆普通宽叶片螺旋钻杆一、钻杆普通光钻杆螺旋叶片规格：Ф42/70、Ф50/801）普通螺纹连接式螺旋钻杆适用范围：适用于煤层硬度系数f≥0.5，且地应力和瓦斯含量不大的硬煤层或孔壁稳定的煤层中钻进。一、钻杆规格：Ф50/80、Ф63/100、Ф73/110、Ф80/120。插接式接头螺旋叶片2）

插接式螺旋钻杆结构特点：接头为六方或四方接头，轴向用高强度螺栓连接（12.9级）；施工过程中可正反转钻杆，以解决抱钻、跨孔事故。适用范围：适用于松软突出煤层（f≥0.3）瓦斯抽放孔的钻进工作，主要与ZYW-R型钻机配合使用。一、钻杆规格：Ф63/73、Ф73/89螺旋叶片普通光钻杆3）普通宽叶片螺旋钻杆结构特点：将普通螺旋钻杆叶片轴向尺寸加大，径向尺寸减小的一种螺旋钻杆（可直接夹持叶片），螺旋叶片具有搅动孔内沉淀煤屑和辅助排渣的作用（叶片所受摩擦力较普通螺旋钻杆摩擦力小得多）。适用范围：适用于松软突出煤层或穿层瓦斯抽放孔的钻进工作。一、钻杆规格：Ф63/73、Ф73/89。钻杆内通孔4）大通径宽叶片螺旋钻杆结构特点：与普通宽叶片螺旋钻杆外形一致，但其中通内孔孔径较大（内平），便于全孔段下放筛管。适用范围：适用于需下放筛管的松软突出煤层或穿层瓦斯抽放孔的钻进工作。一、钻杆5）多头凹槽螺旋钻杆规格：双头：Φ63/63三头：Φ73/73特点：适用于在煤矿井下高瓦斯、高地应力的松软突出煤层或复杂岩层中钻进，其钻进效率和成孔率比常规钻杆和螺旋钻杆高出数倍。一、钻杆3、三棱钻杆三棱钻杆普通三棱钻杆手工焊结构摩擦焊结构三棱螺旋钻杆整体结构一、钻杆规格有：Ф63/73（手工焊结构）；Ф50/50、Ф63/63、Ф73/73、Ф89/89（摩擦焊结构）

。手工焊结构摩擦焊结构1）普通三棱钻杆结构特点：横截面为顶角倒圆的正三角形，分手工焊结构和摩擦焊结构，其中手工焊已停产。适用范围：适用于煤层硬度系数f≤0.5，且地应力和瓦斯含量较大的松软突出煤层中钻进。一、钻杆规格为：Ф73。2）三棱螺旋钻杆结构特点：三棱螺旋钻杆为大通孔整体式结构，它是在普通三棱钻杆的外圆上铣削螺旋槽，以增强搅拌孔内煤屑的作用。整体式三棱螺旋钻杆螺旋槽适用范围：适用于煤层硬度系数f≤0.5、地应力和瓦斯含量较大、且需要下放筛管的松软突出煤层中钻进。一、钻杆规格：Ф73×3000。外管中心电缆组件电缆连接头电缆连接座铜棒护芯管4、定向钻杆适用范围：适用于煤矿井下硬煤层（f≥1）或软岩层（f≤5）的近水平定向钻进，最大钻进深度超过1000m。结构特点：定向钻杆由外管和中心电缆组件组成，其中外管传递动力、中心电缆组件传输信号。主密封面辅助密封面主密封面辅助密封面弹簧一、钻杆5、双壁钻杆规格：Φ63、Φ73结构特点：钻杆由外管和内管组成，其中外管传递动力，内管收集岩屑。用途：适用于煤矿井下松软、破碎地层的全孔反循环取心钻进，岩心采取率高达95%。外管外管密封面密封面密封圈外管外管密封面密封面密封圈钻头截按其葵切削切刃具肌的不趋同，急可以糕分为硬质合膀金钻头送、金刚狭石钻头等；培按钻笼头体轨的材薪料不佩同，及可分斩为钢体安式钻春头和五胎体杂式钻芽头；按划结构禁形式艰的不争同，扭可分只为内凹式筒钻头、拖锥形阶休梯式钻转头、锥宵形刮刀袄式钻头摧、螺旋由钻头、薄塔式钻兰头及扩绕孔钻头；按粒破碎颈断面驰可分横为取心亮钻头斥和全吼断面糕钻头等。二、拥钻头钻头是萝孔底破碎岩虹石的刀求具，是裤钻孔漫得以钥实现讯的必过备钻躁具。垄钻头揭一般峡都由钻头体挑、切削复刀片、输保径条等组成梅。二、武钻头1、钻私头结栋构刀片保径误条钻头体水口1）按刀具缝材质分二、导钻头2、钻时头的偿分类钻头金刚石钻头金刚石磨料类PDC复合片硬质合金钻头2）按钻头级结构型皮式分二、钻挨头2、钻头逝的分类钻头塔式钻头内凹钻头锥形阶梯钻头锥形刮刀钻头螺旋钻头扩孔钻头3）按钻头相体的材主质分二、钻吵头2、钻头剪的分类钻头钢体式胎体式4）按破碎替断面分钻头全断面取心式二、炕钻头3、钻头恭产品介遇绍塔式钻族头：用示于井下奶坚固性宁系数f≤轿5的煤层终或软岩的钻此孔施讨工，不推荐蓬直接用Φ42或Φ50钻杆施嘴工岩层。常用规杆格：Φ50昼/7阿5/壮95雪、Φ65闸/8躲5/霸11尸5、Φ75/杯95/遗1331）硬质葵合金类洋钻头螺旋拾钻头刃：主别要用跑于井秩下坚撇固性出系数f≤3的煤层漫或软岩的钻惩孔施墓工。与Φ42重/7糖0螺旋葬钻杆偿配套挖使用燃。常用疯规格愤：Φ70出×2出00脉、Φ90白×2守00二、头钻头3、钻畅头产于品介猪绍锥形刮愿刀钻头：用于f≤维3的煤层壶或软岩瓦斯夺抽放冶钻孔这施工激。规格：Ф65Ф75、Ф94、Ф113、Ф13叶3取心钻文头：用被于有法取心此要求绢的钻蓄孔施散工。规格：Ф75、Ф94、Ф113、Ф13催3、Ф153中心钻彩头：用于施颠工f≤添5的煤形层或胃岩层钻孔公。规格：Ф65、Ф75锥形阶唱梯钻头：用演于f≤3的煤层字或软岩瓦斯赞抽放俊钻孔宫施工烈。规格昼：Ф85、Ф11荐5、Ф12笛51）硬吩质合冻金类装钻头二、钻梯头3、钻追头产相品介倚绍内凹钻编头：用泄于井下炭煤层或排坚固性绢系数f≤1丛0软、尚中硬厦及硬洞岩层的钻霞孔施衫工，不推荐窄在不均检质岩层猛中施工。规格疮：Φ65、Φ75接、Φ94、Φ113妖、Φ13孕3、Φ15进32）金刚贯石钻头-PD粒C复合马片式刮刀甩钻头累：用难于井蛇下坚摘固性储系数f≤锣3的煤财层或浊软岩的钻设孔施车工。规格着：Ф65Ф75、Ф94、Ф113、Ф133二、钻狮头3、钻头容产品介筒绍锥形窗阶梯闪钻头死：用于兵井下皱煤层门或坚争固性慎系数f≤6软岩听层的肉钻孔悄施工上，不推辩荐在熟不均盖质或乞硬岩押层中璃施工价。规格：Φ85狐、Φ95、Φ115娱、Φ1252）金友刚石弱钻头-P霞DC复合片饱式取心钻溉头：用于井帮下煤层塑或坚固公性系数f≤陡8中硬、辰硬岩层的钻孔渔施工。常用规万格：Φ75死、Φ94禽、Φ11报3、Φ13婶3、Ф15纪3二、井钻头3、钻头慰产品介戴绍扩孔钻言头：用于理井下旱坚固润性系灵数f≤6岩层大孔延径的坐钻孔册施工附，不推取荐在挤不均专质或真硬岩饮层中扮施工梢。规格却：Φ65等/1隐13劫、Φ75曾/1怪13亭、Φ75/蒙133笋、Φ13替3/狼30慰0（可根扑据用致户要汇求定唐制）2）金刚疮石钻头-PD非C复合御片式开合式监钻头：用于弦井下冈有下归放筛槐管要翼求的何钻孔潮施工交，与大通运径宽活叶片伶螺旋吵钻杆裤和三斥棱螺谷旋钻霞杆配套使壤用。规格日：Φ94肆、Φ96二、唤钻头3、钻帜头产磨品介话绍胎体式忠钻头：主要歼用于畜井下途坚固阳性系衬数f≤1碌2坚硬岩层搬的钻散孔施肃工，恨是破内除坚俯硬岩有层的粘主要搁钻头握之一铸（目趁前松捏藻矿皇大量卵使用喇）。规格靠：Φ65饮、Φ75耀、Φ94仪、Φ11功32）金酿刚石成钻头-PD膏C复合跑片式二、礼钻头3、钻头勤产品介拿绍全断衡面金驰刚石伤钻头剑：用于车井下狐坚固茶性系完数f≤1阀5坚硬足岩层的钻委孔施行工，君是破逮除坚岭硬岩外层的炸主要娇工具挠之一彩（但叶钻进仇效率姑低）受。规陷格：Φ65蜡、Φ75、Φ943）金刚遵石钻头-金刚进石磨明料式金刚之石取誉心钻贷头：用于之井下攀坚固眠性系岭数f≤1矮2坚硬尺岩层的钻孔眉施工，营是破除端坚硬岩休层的主采要工具墙之一（昨钻进效叠率略高认于全断疾面钻头柱）。规格会：Φ65、Φ75、Φ91三、踏其他煮钻具然介绍1、超愧硬岩滔层钻欺具气动台冲击裁器（榆俗名叙潜孔没锤）是以压认缩空气爆为动力铃和洗井渣介质，栋它利用嗽压缩空立气的能胜量，通嘴过冲击梁器将风能转唐化为机闭械能，从而麻实现对吉孔底岩似石的冲牙击，在勿钻机提贩供的压死力和回额转作用对下，使钢其不断亭地冲击贿回转，从达到钻沿孔的目拴的。目前痛我院爱主要私生产倍低风佩压冲径击器备及其梯配套为钎头肿。其故主要毙规格裁有：Φ76、Φ80遵、Φ90服、Φ110三、门其他浴特殊意钻具秘介绍2、千多米定阳向钻艰进配退套钻颈具定向夺水辫是与漏定向周钻杆习配套宏使用筑的水即辫，捆具有战向孔咽底输爽送高污压水害和测归量信候号的赔双重填作用币，目屋前主散要规秧格为Φ73信号思测试累端口高压砌水进从水口1）定鼓向水罢辫三、优其他句特殊往钻具忘介绍2、千录米定题向钻鼓进配元套钻薄具单向阀是定向犹钻进工救艺的配给套设备戏，具有狱信号传圆输、输奖送孔底馒马达动峡力介质寒、防止娱瓦斯突刷出及动姑力介质亲回流和悟钻机动送力传递涌等作用鸭，主要桨与千米川定向钻择机配套哄使用，目由前主速要规尘格为Φ73信号传师输通道2）单沈向阀动力介荐质传输站通道三、奏其他样特殊如钻具她介绍2、千米窄定向钻顶进配套傻钻具下无梢磁钻代杆3）无赶磁钻蝇杆上无美磁钻武杆无磁萝钻杆是定月向钻吩进随仰钻测食量的念配套雪设备蒸，具喜有减悔小外馆界对愉随钻培测量松装置寨的干通扰、斧信号讯传输败、输侦送孔铁底马贵达动掀力介咽质和失钻机报动力共传递浩等作员用，目前秧主要汗规格约为Φ73。三、其帅他特殊肤钻具介色绍3、打捞料钻具打捞钻稼具是处理羊钻进过递程中钻街具因卡塞钻、抱占钻等事巩故而断川裂的专撑业配套倒工具，目前主势要规格莫为Φ42、Φ50、Φ63、Φ73、Φ89；可以分庭为公锥和雪母锥两种公锥母锥四、均钻探浴新技级术1、定党向钻拆进技零术定向钻纲进是以泥浆泵异驱动孔那底马达，定向棵钻杆作师为孔底拢马达动冤力输送商管道和内信号传轰输通道周，通过降随钻测兰量系统岭控制钻纽奉孔轨迹谨的一种吨钻进技协术，是狡目前国谎内井下容钻孔最同先进的贼施工技贝术之一妻。1）顶板碑抽放；2）底板镇抽放；3）本煤兵层抽放四、中钻探芳新技嫌术2、松她软突皆出煤桨层钻漠进技锤术松软突渐出煤层耽的钻孔萄问题是击煤矿钻廉进的施始工难题熊，目前涨主要采径用空气螺优旋钻进危或空气畅异形钻必杆钻进的工艺胜技术。炕我院主着要利用国家内发改翁委项江目和企重庆雨院自晋立项予目，自按主研仗发了横插接池式螺隙旋钻血杆、摸宽叶浑片螺载旋钻内杆、铲三棱番异型高钻杆骗等松叶软突石出煤阻层用仍钻杆口及钻钩头。异型串钻杆插接式海钻杆及涉钻头钎头冲击粒器四、钻厚探新技些术3、冲击止回转钻椅进工艺冲击识回转共钻进去的工助作原