我国钻探工程技术的发展及应用


我国钻探工程技术的发展及应用
主讲人:许刘万

中国地质科学院勘探技术研究所 2010 年 7 月 5 日

目录

一、

钻探工程涉及的领域 ....................................................................................................... 1 (一)我国的能源现状............................................................................................. 1 (二)勘探技术工作的主要内涵 .............................................................................. 1 (三)目前市场相关钻探技术的行业 ....................................................................... 1 (四)钻探生产的主要设备与工具 ........................................................................... 2

二、

水文水井钻探设备 ........................................................................................................... 3 (一)水文水井钻探设备发展和应用现状 ................................................................ 3 (二)国内外水井钻机对比 ..................................................................................... 3 (三)全液压动力头钻机与转盘钻机性能比较 ......................................................... 4 (四)中国水文水井钻机行业基本情况 .................................................................... 4 (五)中国水文水井钻机应用效果及现状 ................................................................ 5

三、

多工艺空气钻进技术 ....................................................................................................... 8 (一)概 述........................................................................................................... 8 (二)气动潜孔锤钻进技术 ..................................................................................... 9 (三)气举反循环钻进技术 ...................................................................................... 22

四、

结语................................................................................................................................. 28

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一、 钻探工程涉及的领域

(一) 我国的能源现状 1、石油:20%; 2、煤炭:70%; 3、水电:5%-6%; 4、天然气、煤层气 3%左右; 5、其它:核、风、太阳、地热、生物等。 (二)勘探技术工作的主要内涵 1、勘探设计:目的与任务、勘探方法与施工方案、工作量及布置、技术指标、 工期等。 2、施工过程控制:程序、质量、安全、技术措施、施工进度。 3、技术成果:以文字、图表、实物样品等客观真实反映矿产品的状态等。 (三)目前市场相关钻探技术的行业 1、与地质矿产有关的(地质是目的、钻探是手段之一)。 (1)地质勘探:石油、煤炭、冶金、黄金、核工业、钾盐、水文等。 (2)矿井生产技术服务:注浆、通风、排水、堵水、瓦斯排放、救援等。 (3)直接生产井:石油、天然气、煤层气、水井、地热井、盐井等。 2、与工程建设有关的(钻探施工过程尤为重要) 。 (1)工程勘查:市政、水电、铁路、环评、地质灾害。 (2)工程施工:桩基础及地基托换、非开挖、地源热泵、锚杆、地质 灾害治理等。 3、其它:科学钻探、考古、军事等。

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(四)钻探生产的主要设备与工具 1、设备:钻机;泵(泥浆、泡沫、空压机) ;动力(内燃机电机发电机) ; 钻塔等。 2、主要工具:钻杆、钻铤、钻头、取芯工具

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二、 水文水井钻探设备

(一)水文水井钻探设备发展和应用现状 近年来水文水井钻机的结构和品种,随着钻进方法的发展也在不断地变化。 钻机本身不但随着方法而变化同时它的机械化程度也在不断的提高。 (二)国内外水井钻机对比 1、我国整个机械制造工业的能力和技术水平与世界先进水平相比还有一定 的距离, 因此水井钻机的发展水平也是落后于世界先进水平的。下面分几个方面 进行比较并找出差距。 2、从钻进工艺来看,国外为了适应不同的地层并提高钻进效率,发展了多 种钻进工艺,向多种钻机发展。我国目前水井钻机的工艺相对来说还少些,比较 普遍采用的是泥浆正循环转盘式钻机,古老的钢绳冲击钻机还在使用。就空气钻 进来说, 钻凿基岩十分有效的潜孔锤工艺现在还只是部分单位在应用。国外发展 的多功能水井钻机在我国还处在起步阶段。 3、由于液压传动具有无机调速,易于操纵,简化结构等优点,新的全液压 钻机已成为国外水井钻机的主打产品,并得到了广泛地应用。而我国只是将液压 技术运用在水井钻机的辅助装置上。 4、比较先进的国家水井钻机由于广泛采用液压传动,特别是主传动采用液 压驱动,使得钻机的结构发生了很大变化,如全液压动力头式水井钻机,因用油 缸、链条加减压钻进,取消了主动钻杆、绞车、天车、游动滑车等一系列笨重复 杂的机构, 使钻机结构简化。 相对来说我国水井钻机仍普遍使用复杂笨重的结构。 5、从操纵的方便程度来看,我国水井钻机与国外相比还有一定距离,特别 是国外先进的水井钻机配有特别齐全的仪表。 能够掌握整个钻机各个部件的工作 情况以及井下状况,我国还做不到。在零部件和材料工艺性方面,自动化程度以 及产品“三化”(系统化、标准化、通用化)方面,我们还有许多工作要做。现在 各生产厂家在搞钻机产品时基本还是面面俱到从新设计加工,这样的话周期长。

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6、 从整体性能来看, 我国水井钻机的钻井口径一般较大, 多在 500mm 以上, 而国外则小于 500mm。由于国外水井钻机采用的工艺方法多,再加上自动化程 度高,所以钻进速度比较高。

(三)全液压动力头钻机与转盘钻机性能比较 (1)全液压动力头是回转器又是水龙头也是提引器,而转盘钻机必须有水 龙头、方钻杆、提引器。 (2) 给进结构在升降钻具时起到绞车功能,在钻进时起到加压与减压功能, 转盘钻进不可以。 (3)能实现各种钻进方法:如各种回转钻进法,螺旋钻进法,跟管钻进法。 转盘钻机有些方法不可以。 (4)加接单根钻杆时间不到 1min,而转盘起码 3~5min,明显浪费时间。 (5)钻具升降及拧卸可实现机械化,塔上无人操作,下套管困难时动力头 可帮助压入,但转盘钻机不能。 (6)操作台可集中控制,钻进参数便于用仪表显示,提高钻进质量减少孔 内事故,转盘钻机不好实现。 (7)机台每班工作人员 2 人就可完成,转盘钻机一般 4~5 人。 (8)平均钻进速度快,综合钻进效率高,整个钻进成本低。施工完后搬迁 迅速,工作环境好,工人劳动强度低,而转盘钻机则相反。

(四)中国水文水井钻机行业基本情况 (1)中国水文水井钻机自行设计与制造,始于 20 世纪 60 年代,基本结构 为钢丝绳冲击钻机和转盘式钻机。70 年代至 80 年代研制完成了半液压式和全液 压动力头式车装水井钻机,拖挂式水井钻机,钻机种类有所增加。90 年代至今 研制的车装式水井钻机和深水井钻机型号有了明显的增加,使得我国中浅孔 150~500m、中深孔 500~1000m、深孔 1000~3500m 水文水井钻机均已齐备。实 现了由进口、仿制到自主研制的转变,由冲击钻机为主到回转钻机为主的转变,
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由散装的中浅孔钻机为主到车装钻机和散装钻机中深孔为主的转变。 (2)中国现有各种钻机制造工厂初步估计 400 多家,其中水井钻机厂家约 200 多家,钻深能力达到 600m 以上的大概 15 家,钻深能力达到 1000m 以上的 为 4 家。目前生产的水井钻机型号大约 60 多种,钻深能力 600m 以上的钻机型 号大约 20 多种。 (3)中国现有水井钻机行业产品普遍为低水平机械结构,钻机的整体发展 水平普遍低于其他机械制造行业。企业数量众多,百花齐放,相互低水平竞争。 重复生产型号及同档次产品众多,大型特种产品少,中小型产品普遍多。对于国 家制订的水井钻机标准,厂家不能很好地贯彻执行,导致生产的钻机性能低,钻 深能力弱,钻进工艺保守,不易有效开发深层地下水资源,使广阔无垠、浩瀚无 际的深层地下水资源, 不能有效地开采,严重影响了人口不断增加和经济发展对 用水量的需要。 (五)中国水文水井钻机应用效果及现状 (1)水井钻机作为开采地下水资源的必要设备,国内外在此领域随着钻进 技术的迅速发展, 水井钻机也在不断的创新。在我国转盘式水井钻机已成为各类 钻机发展变化较快的一类机型, 而全液压动力头式车装水井钻机还只是我国发展 的方向。 (2)我国水井钻机经过 40 多年的发展,特别是改革开放以来,在广泛吸收 国外产品技术的基础上, 结合我国的实际情况研究开发的不同结构和装载方式多 样、 适应多种钻进工艺的水井钻机,已基本满足了国内水文水井及地热井施工的 需要,并有少量出口。 (3)目前我国大量使用的转盘式水井钻机有 SPJ-300 型、红星 400 型、 SPC-300ST 型、SPS-400 型、SPS-500 型、SPC-600ST 型、SPT-600 型、SPS-600 型、红星 S600 型。深水井用得最多的是 TSJ-1000B、TSJ-2000A、TSJ-2000E、 SPS-2000、TS-2000、GZ-2000、GZ-2600、RPS-2500、RPS-3000 型钻机。出国 施工配套的多为 SPC-300ST 型和 SPC-600ST 型,也有少数散装转盘钻机用于出 国施工配套。 (4)水文水井钻机系列的研制成功并推向市场,为我国地下水资源开发提

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供了技术先进的设备, 为工农业的发展和地质钻探事业作出了贡献,取得了巨大 的社会经济效益。 表 1 国内部分散装转盘式水文水井钻机技术参数表(部分)
转 钻机 型号 钻杆直 钻井深度/m 径/mm /mm 正 正 /kN 通 min-1) 孔 转速/(r· 力 形式 /kN 盘 主 卷 扬 机 钻塔 单绳提升 负 荷 厂家 生产

40 SPJ-300 89 300 500 128

70

40 128

70 30 Α型

上海金泰股份 有限公司

22 红星 400 89 114 600 400 650 86

59 22 126 30 Π型

郑州勘察机械 有限公司 张家口探矿机

SPS-600

89

600

605

42 75 134 42 75 134 35

Α型

300 械厂

22 89 S600 (拖挂式) 114 900 600 605 86

59 22 126 30 Π型 300

郑州勘察机械 有限公司 河北省建设勘

SPT-600 (拖挂 89 式) 600 610

23 25 103

61 23 25 61 50 160 103 160 机具厂 Π型 300 察研究院钻探

40 TS-2000 73 89 2000 1500 670 95

66 145

40 95

66 85 145 Α型 700

山东地质探矿 机械厂 张家口探矿机

SPS-2000

73

89

2000

1800

520

140

25 140

25 85

四角

680 械厂

39 RPS- 500 73 89 2500 2000 445 99 43 GZ-2600 89 127 2600 1800 445 93 33 RPS-3000 73 89 3000 2500 445 75

58 34 146 63 156 58 132 43 93 33 75 63 105 156 58 100 132 Α型 1300 Α型 110 90 四角 900

张家口探矿机 械厂 石家庄煤矿机 械有限公司 张家口探矿机 械厂

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表 2 国内部分车装水文水井机技术参数表
转盘 钻杆 钻井深度 钻机型号 直径 /m /mm /mm 正 反 /kN 通孔 /(r·min-1) 提力 形式 /kN 负荷 厂家 转速 机 单 绳 主卷扬 钻塔 生产

250 SPC-150 73 89 150 100 180 25 20 桅杆 300

衡阳探矿机 械厂

44 SPC-300H/ 89 D/ST 105 29 57 SPS-500 89 114 800 500 550 90 180 27 49 天津探矿机 SPC-600ST 73 89 600 400 505 80 131 208 49 全液压动 SDY-600 73 89 600 300 力头 208 208 张家口探矿 5 力头 0~217 0~217 桅杆 机械厂 87 87 30 桅杆 300 份有限公司 49 上海金泰股 35 44 Π型 250 械厂 108 229 24 69 35 Π型 400 份有限公司 上海金泰股 300 500 68 24 30 桅杆 150 械厂 天津探矿机

全 液 压 动 0~150 0~150 FD-300 73 300

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三、 多工艺空气钻进技术

(一)概



多工艺空气钻井技术(含空气泡沫钻进、气动潜孔锤钻进、气举反循环钻进 等) 的实质主要是用压缩空气或压缩空气的气液混合物作为钻进时的循环冲洗介 质,或者破岩机具之动力,又兼作冲洗介质的一种钻进方法。 从近几年来全国钻探技术的发展情况看,中国煤田地质总局大地公司,河南 煤田豫中公司,河南煤田二队,山西煤田地质局,山东煤田地质局煤田一队、二 队,宁煤集团,陕西煤田地质局,解放军给水团等单位都率先进口了国外全液压 动力头车装钻机。 该钻机的特点就是主要进行气动潜孔锤钻进技术,关键时候用 于煤矿抢险, 在深孔及水位大时配套气举反循环钻进。如河南煤田地质局豫中公 司, 在山西晋城煤层气井施工, 应用气动潜孔锤钻进技术每天可实现 300 米的钻 效, 一些水井施工队可在三天完成 300 米的水井任务,这些都充分说明了气动潜 孔锤钻进技术在干旱缺水基岩地层显示的威力。所以,迅速推广这一高效钻进技 术迫在眉睫。 在地下水资源和煤矿瓦斯治理钻探施工中,目的是如何提高钻效,降低施工 成本迅速完成工程任务。 但在常规工程施工中需要消耗大量水作为冲洗介质,而 且在一些干旱缺水地区需要从远处拉水才能施工,无形中增加了许多成本。这一 系列的问题使施工单位感到头疼。 但如果采用气动潜孔锤钻进技术则可完全解决 这一问题。 这些已在国内许多单位多工艺空气钻井技术单一应用中所证实。各单 位也曾积极派技术人员参加过类似的钻进技术学习班, 钻探新技术交流和现场观 摩会,进行过实地调查学习,资料技术分析,这些都为开展两种高效钻探技术推 广奠定了基础。 所谓高效钻进技术,就是以多工艺空气钻井技术为主体,根据地层条件,分 别采用气动潜孔锤钻进、 气举反循环钻进,而这些技术均为经过实践检验成熟技 术,只需在现有设备机具条件下进行配套,就可迅速投入生产应用。与常规钻探 技术方法相比, 气动潜孔锤钻进效率可提高十几倍,气举反循环钻进效率可提高 2~3 倍,钻探成本降低 50%以上,并可在实施过程中结合生产实际,取得非常
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显著的经济效益和社会效益。 1 空气钻进技术的优点 (1)空气取之不尽,利于在干旱缺水、高寒冰冻、供水困难地区钻探施工, 减少费用; (2)空气、气水混合、泡沫、充气泥浆等密度低,明显降低对井底的压力, 利于提高钻速; (3)空气或气液混合介质对不稳定地层和复杂盐矿层、漏失层钻进都有明 显效果,对低压含水层有保护作用; (4)压缩空气除在井内循环作用外,还可作为动力源实现冲击回转钻进, 大幅度提高基岩井钻进速度,并能克服水井常遇的卵砾石层钻进困难; (5)空气在井内循环流速快,能迅速将井底岩屑输送到地表,利于及时判 明井内情况; (6)空气在井内的循环方式可以根据需要采用正循环或反循环,当用气举 反循环钻进时,可施工较大口径(8-13 米直径的特殊钻孔)以及 3000 米以上的 地热井。 2 空气钻进技术效果 (1)提高了我国钻探技术的整体水平 后在非洲、亚洲 20 多个国家应用; (2)配套产品的开发 的设备、泡沫剂等; (3) 提高水文水井钻井速度与质量 高几倍到十几倍; (4)经济效益巨大 该技术推广面涉及西北地区和其他 20 个省市、区的 与常规泥浆循环相比,钻井速度可提 钻机、空气潜孔锤、气举反循环、中心取样钻进用 缩短了与世界先进水平的差距,先

几百个单位。该技术的推广单位,都已经形成创收支柱或经济增长点。 (二) 、气动潜孔锤钻进技术 1 潜孔锤概述 (1) 潜孔锤钻进特点 ①所需钻压小。 一般压力在 9~31kN, 如用ф 152.4mm 的三牙轮镶齿钻头钻

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进,其钻压就需 60~90kN,每 1″大约需 10~20kN,而采用潜孔锤钻进只需钻 压 15kN 左右,钻压明显减小,这就体现了用较小的钻机可钻凿较深的钻孔。若 同样条件下三牙轮镶齿钻头直径增大,压力提高,一般普通钻机就难以进行,但 潜孔锤钻进即可容易满足。 ②钻孔垂直度好。 由于潜孔锤钻进所需钻压较小,潜孔锤内的冲击器活塞行 程也较小,所以对破碎地层或倾斜地层影响也小,钻孔不易偏斜。 ③设备损耗小。与回转钻进相比,潜孔锤钻进所需扭矩较小,因为钻进时扭 矩的作用主要是为克服钻头与岩石间的摩擦力,使钻头凿岩的位置得到不断改 变,而且回转速度也低得多,这样对设备的损耗相对很小。 ④钻进时钻头底部排出的气体,既冷却了钻头又清洗了孔底,所以钻进效率 高。另外潜孔锤是在孔底冲击,其冲击力不会被孔内一连串钻杆所吸收,对实际 孔深没有限制。 ⑤潜孔锤钻进维修费用低, 使用寿命长,每米进尺成本比一般回转钻进降低 50%,可以用较长的单根钻杆钻进,辅助时间短。 ⑥钻进时不用水,有效的解决了干旱缺水地区施工供水困难问题。 ⑦小直径潜孔锤钻具可钻任何角度的钻孔, 尤其适合于矿山开采、 锚固工程、 隧道内施工 360°的钻孔。 (2) 气动潜孔锤工作原理 潜孔锤钻进是以压缩空气作为动力,推动潜孔锤工作,利用潜孔锤对钻头的 往复冲击作用, 来达到破碎岩石的目的,被破碎的岩屑随潜孔锤工作后排出的废 气携带到地表。但是任何一种工艺方法也不会什么地层都适应,在不同的地层, 不同硬度的岩石中钻进,应采用不同的钻进方法。对于极硬和硬岩地层,采用潜 孔锤钻进方法较为适宜, 而对于软岩或非固结地层则采用牙轮回转钻进方法较为 适宜。 (3) 潜孔锤的应用领域 近年来潜孔锤钻进技术发展迅速,应用范围越来越广,它在矿山、建筑、交 通、市政工程、水利、冶金以及国防施工方面,担负着采矿、钻孔、破碎、开凿 沟渠、抢险等工作。应用该技术不仅可以大幅度地提高施工效率,而且能减轻工 人劳动强度实现劳动过程机械化,并取得了非常显著的效果,得到了广大用户的

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认可。 2 正循环气动潜孔锤 (1)工作原理 (2) 钻机、钻具匹配 采用正循环气动潜孔锤钻进常用的钻具级配: 转盘钻机: 水龙头+主动钻杆+普通钻杆+取粉管+钻铤+浮阀接头+潜孔 锤。 全液压动力头钻机 动力头直接取代水龙头和主动钻杆,其他均同。

有关转盘钻机和全液压动力头钻机正循环钻进现场工作示意如下图所示。

转盘钻机正循环气动潜孔锤钻进现场示意图

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全液压动力头钻机正循环气动潜孔锤钻进现场示意图 (3) 正循环常见问题及解决措施 问题一: 当进行大口径潜孔锤钻进时,正循环钻孔直径和所用钻杆直径的级 差比相对较大,所以钻进中就出现了潜孔锤供风量不能满足排渣所需风量的矛 盾。 问题二: 由于正循环钻进岩屑是经钻杆与孔壁的间隙,从孔底排送到地面要 依靠气流, 理想的环空排岩屑上返速度尽可能达到 20m/s,一般情况不小于 15m/s。 这对于日常正循环钻进来说, 大多数单位都难达到, 这样一来就导致孔内岩屑多, 容易造成孔内事故,严重影响钻进效率。 为满足用户要求, 在施工中能够取得较好的钻进效果, 现就常用的钻杆直径、 环状面积与耗风量列为表 3,供大家参考。 正循环钻进时,为减少污染,保持 机台清洁,最好加装孔口密封导流装置。 表3
钻杆 孔径 210 220 ф 73mm A (m? ) 0.0305 0.0338 Q(m? /min) 27.45 30.42

钻杆直径、环状面积与耗风量
ф 89mm A (m? ) 0.0284 0.0318 Q(m? /min) 25.56 31.48 ф 114mm A (m? ) 0.0244 0.0278 Q(m? /min) 21.96 25.03

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250 260

0.0449 0.0489

40.41 44.01

0.0428 0.0468

38.52 42.2

0.0389 0.0429

34.99 38.59

注:表中 A—为环状断面面积,㎡;Q—为最低耗风量,m? ∕min。 3 反循环气动潜孔锤 (1) 工作原理 压缩空气从气水龙头进气口送入到双壁钻杆, 经由双壁钻杆环状间隙进入反 循环气动潜孔锤,实现转盘钻机施工。当采用全液压动力头钻机时,通过双通道 动力头或单通道动力头下部安装一气盒子, 从进气口将压缩空气直接送入到双壁 钻杆环状间隙,下部相同,驱动反循环气动潜孔锤工作,然后从钻头底部进入内 管中空通道返回地表。 由于锤头上部设有导流罩,迫使气流和岩屑能顺利进入内 管中心通道,实现反循环钻进。 (2) 钻机、钻具的匹配

转盘钻机反循环气动潜孔锤现场工作图

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全液压动力头钻机反循环气动潜孔锤现场工作图 (3)优点 ①排渣断面小,不受孔径限制,上返风速高,排渣干净,不重复碎岩; ②钻进效率高,钻头寿命长,从而节约了供风量,减少了功率消耗和设备数 量; ③孔壁和钻具的环状间隙在钻进过程中是一个闭式通道时, 有利于孔壁的保 护,避免含水层的堵塞。对于裂隙和破碎地层易于穿过,更好的解决了正循环气 动潜孔锤钻进排渣难问题; ④克服了环空上返的高速气流、岩屑流对孔壁的冲蚀,减少了孔内事故; 同时也能有效的解决粉尘对环境和人员设备的危害。降低了工人劳动强度; ⑤成井速度快,成本低,产生的经济效益高。 4 正、反循环气动潜孔锤现场对比 从目前我国应用气动潜孔锤钻进方法来看,现一般多为正循环钻进,孔口直 接排渣,灰尘飞扬,对操作人员和设备造成严重危害。由于钻孔与钻杆间形成的 环状面积大, 在钻进过程中就形成了当风量虽然能满足潜孔锤正常供风量时,而 不能满足环空排渣上返风速的要求,从而造成钻孔的排渣能力低、孔底岩屑严重 堆积、钻进效率降低、钻头磨损严重、钻进困难,加之环空上返的高速气流、岩 屑对孔壁的冲蚀,很容易出现孔壁坍塌,导致孔内事故的发生。 由于正循环气动潜孔锤钻进存在的若干问题,在某种条件下应用受到了限 制, 而反循环气动潜孔锤的研制成功,为拓宽钻进施工领域提供了更可靠的技术

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保证。 5 气动潜孔锤钻进技术参数 (1) 风量、风速和风压 风量的确定, 一方面是要根据所用冲击器的性能而定,另一方面则要满足洗 井所需的上返风速。 因为岩屑在气流介质中由于本身的粘度、密度和形状的不同 而具有不同的悬浮速度,因此要使岩屑有效的排出孔外,达到孔底干净,就必须 采用大于岩屑悬浮速度的上返风速才行,这也是潜孔锤钻进时重要参数之一。除 了反循环气动潜孔锤钻进不受孔径的限制外, 正循环钻进风量在钻杆与孔壁环状 间隙中的上返流速,不少资料推荐宜在 15m/s~30m/s。还有资料介绍为排除岩屑 所需之风量往往还超过潜孔锤工作风量。在钻杆直径与钻头直径相差较大时,潜 孔锤在低气压下运转,因气量不足,不能产生足够的气流速度,岩屑不能及时排 出孔外而堆积在孔底,这样最容易出现埋钻,导致孔内事故发生。 由此可见在进行大口径潜孔锤钻进时, 钻孔直径和所用钻杆直径的级差比大 时, 就出现了潜孔锤供风量不能满足排渣所需风量的矛盾,所以携带孔底岩屑钻 杆直径与井壁之间的环状间隙就显得尤为重要。供风量的选择与确定,主要是保 证在一定流通环空的上返风速,依下列公式推算(正循环) :

V=21220.66Q / (D2-d2) 式中: V——上返风速,m/s; Q——供风量,m3/min; D——钻孔直径,mm; d——钻杆直径,mm。 选择好风量、风速和风压的技术关键在于如何掌握好三个关系: ①空气能量和循环阻力的关系; ②上返速度和清孔效果的关系; ③介质密度和钻井条件的关系。 在解决好上述关系的同时,还要采取相应的技术措施: ①增加供风量和供风压力;减小环流断面;

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②有条件时选择反循环气动潜孔锤钻进; ③合理选用冲击器型号; ④调整介质密度,采用气液两相介质循环,如采用泡沫剂、雾化以及其他充 气介质等。 通常规律是其相同条件下风压愈高钻速愈快。但随孔深的增加压力也 增大,如钻Ф 120 ㎜的钻孔,深 150m时需消耗风压 1.4MPa,深 200m时需消耗风压 1.7MPa。另外用空气泡沫钻进消耗风压约比纯空气增大 0.18,如孔深 200m时用 空气泡沫其冲孔风压为 2.21MPa,而纯空气仅为 1.7MPa; ⑤不同冲孔方法对配备空压机能力要求也不同。另外在有水情况下钻进,背 压对潜孔锤风压每 10m增加 0.1MPa。 ⑥为减少岩屑堆积,还可在潜孔锤上部安装沉淀管的办法也能取得效果,并 使风量消耗减轻。 (2) 轴向压力 从冲击碎岩原理来看, 岩石主要是靠冲击动载作用下破碎的,因此潜孔锤钻 进效率的高低, 主要是取决于冲击功的大小和冲击频率的多少,而轴压是保证冲 击功充分发挥作用的辅助力, 过大过小都会影响钻进正常进行,大则会引起钻具 的振动、钻头过早的磨损,合金齿掉落,回转困难。过小将会影响冲击功的有效 传递。 国外一般常用石灰岩(代表中硬岩层) ,花岗岩和玄武岩(代表硬岩层) ,用 实际单位时间内钻进取得的米数来衡量气动潜孔锤的钻进效率。 下面介绍几种规 格潜孔锤钻进时推荐选用的轴向压力范围供参考。 如果孔内钻柱超出其范围那就 应采取减压钻进,见表 4。 表 4 气动潜孔锤钻进推荐的轴向压力
潜孔锤直径(mm) 76 102 127 152 203 305 最低钻压(kg) 150 250 400 500 800 1600 最大钻压(kg) 300 500 900 1500 2000 3500

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(3) 转速 潜孔锤钻进是属于慢回转的一种钻进方法,合理的转速选择,对钻头寿命乃 至钻进成本至关重要。 它主要与冲击器所产生的冲击功的大小, 冲击频率的高低, 钻头的形式以及所钻岩石的物理机械性质有关。 要求破碎下来的岩屑及时被空气 所清除,潜孔锤钻进无切削和剪切作用,所以无需过快的线速度。 转速太快,对钻头的寿命不利,特别在研磨性强的岩层,将使钻头外围的刃 齿很快磨损和碎裂。 如果转速太慢, 则将使柱齿冲击时与已有冲击破碎点 (凹坑) 重复,导致钻速下降。常规是岩石愈硬或钻头直径愈大,愈要求用较低之转速。 在某些严重裂隙性岩层中钻进,有时为防止卡钻而采用增加转速的办法。但 也要注意有时卡钻是因为钻头已过度磨损,而增加转速会使问题复杂化。 对潜孔锤钻进最优钻头回转速度,应以获得有效的钻速、平稳的操作和经济 的钻头寿命,作为一般要求,现提出下列经验数据供选择: 覆盖层:40~60r/min;软岩层:30~50r/min;中硬岩层:20~40r/min;硬岩 层:10~30r/min。 6 设备组合配套 (1)冲击器 冲击器是潜孔锤钻进的主要钻具,它是以压缩空气为动力的一种气动工具, 它所产生的冲击功、 冲击速度和冲击频率及通过钻机带动回转作用,形成对岩石 的破碎,性能优劣直接影响钻进效率。国外十分注重对冲击器性能的研究,解决 了许多技术关键问题,使冲击器的性能有了很大的提高。如阿特拉斯、美国寿力 开发的系列产品就很多,有适合深孔的、低耗、气量的中高风压的等。大部分为 无阀结构,内部零件少。结构简单,坚固而好用。从发展趋势看是向高风压和大 孔径发展。 国内一些厂家也很重视对冲击器的研究,产品的性能接近国际先进水 平。从近年来的生产应用看,基本满足了工程需要,而且价格还比国外的便宜。 另外, 提高风压就可提高钻进效率,这也是国内外致力于发展高风压冲击器的原 因。 (2) 钻头 冲击器所产生的能量是通过钻头破碎岩石的, 所以岩石要受冲击和研磨双重 作用。这就要求对钻头的合理设计、制造和使用,保证钻头的高效、耐磨和长寿

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命,也是提高钻进效率的重要因素之一。 从目前国外对潜孔锤钻头除了合理设计选用不同形状硬质合金柱齿外, 钻 头底唇面造型及合理布齿都至关重要。常规用的大致分为以下 4 种底面造型,适 用于不同岩层和工况条件下选择。 潜孔锤钻头底唇面适应条件 (1)平底型 用于较软或硬的岩层。在破碎和裂隙性以及岩性多变的岩层

中钻进有良好的效果。但不宜在特别软的和覆盖层中使用。 (2)凸底型 用于钻速比钻孔垂直更重要的硬、研磨性强的岩层钻进。其凸 形表面相对克取岩层表面较小,能产生较大冲击功,并获得高的钻速。但钻孔垂 直度比其他钻头要差一些。 (3)凹底型 有一个向内凹的锥形面,能起到减少地面设备震动和保持钻

孔垂直作用。为提高碎岩效果,其柱齿呈交错排列,在许多岩层中的钻速较高。 此型钻头适用于软和硬的岩层,而且钻头寿命长。 (4)扩孔钻头 专门设计用于特殊情况下扩大孔径。钻头体下部同牙轮扩

孔钻头底部,有一与前导孔直径匹配的导正部分,共分两次钻凿,这种方法解决 了一次成孔存在的许多不利因素,而且成孔垂直度高,效率也相对较高。 (3) 钻杆柱 气动潜孔锤钻进用钻杆柱与其它回转钻进相比,不承受大的扭矩和高转速, 钻具重量轻。 正循环潜孔锤钻进来说,加大钻杆外径,减小壁厚,钻杆重量增加不大,但 截面系数增大了,有利于提高上返速度,又使钻杆刚度增大,对深孔钻进显得尤 为重要,既提高了钻速又减少了孔的偏差。为减少孔内事故发生,建议用外平钻 杆比较适宜。具体钻杆柱的连接,潜孔垂上加扶正器以及钻铤,这要因地制宜, 根据操作者的习惯和经验而定。 反循环气动潜孔锤, 钻杆柱连接比较简单, 小直径钻孔均为外平式双壁钻杆, 大直径钻孔常规式双壁钻杆, 内外管均采用特殊结构设计加工。同气举反循环钻 进用双壁钻杆有明显区别, 而且地面配套与正循环气动潜孔锤都不一样。此工艺 方法正在推广阶段,用途范围也在不断扩大。 (4) 孔口密封装置

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气动潜孔锤钻进孔口密封装置,有效避免了施工现场环境污染,消除了孔口 粉尘。 有效阻止施工人员吸尘危害健康的同时,在施工过程中形成孔口集中排岩 粉,实现了施工现场定点堆放岩粉。 (5) 空压机 空气压缩机是把机械能转变为气体能量的一种设备,并已成为气动潜孔锤 的动力源,所以空压机的性能高低(指风量和风压) ,就直接影响着潜孔锤钻进 的效果。 合理选用空压机的性能是保证潜孔锤高效钻进的基础。由于此种工艺很 受施工单位的欢迎, 现在进入中国市场的国外空压机种类也很多,除了向国内销 售外,还面向用户租赁。希望施工单位能按工程实情咨询选配。 (6) 钻机 钻机作为配合潜孔锤钻进的主要设备, 它是驱动潜孔锤钻进慢回转的动力。 所以, 选用钻进性能和潜孔锤钻进技术要求适应的钻机,是保证潜孔锤钻进正常 进行的又一重要条件。有些钻机性能是不适应的,主要反映在钻机的转速偏高。 为什么我国近年来进口的全液压动力头车装钻机剧增, 同时国内有些厂家也在消 化仿制生产此种类型钻机, 而且钻进工艺主要采用气动潜孔锤方法,其最大优越 性,机械化程度高和无级变速。现已成为了最适合气动潜孔锤钻进的钻机。 (7) 气动潜孔锤钻进用泡沫剂 潜孔锤钻进注入泡沫剂是必不可少的一种工艺方法。它是在输送空气的同 时通过泡沫泵向空气流中注入一定量的发泡剂, 使洗井介质在循环中产生大量的 稳定泡沫,因为空气泡沫的比重比水小得多,再加上活性物质的其它性能,对解 决潜孔锤钻进过程中排岩屑、扑尘、降低水柱压力、增浮和润滑钻具都有良好的 作用。 一般进口钻机上基本都配有注入泡沫剂泵,我国一些车装钻机也开始向这 方面完善,以利于发挥注入泡沫剂的功效。但对于散装钻机施工来说就需自配。 泡沫剂的应用范围 ①干旱缺水地区空气泡沫潜孔锤钻凿基岩水井。 ②气动潜孔锤施工锚固孔、爆破孔、震源孔除尘处理。 ③冰冻地层钻进空气泡沫洗井。 ④干旱缺水地区各种工程孔(市政工程、交通、矿山)空气钻进潮湿层、 漏失层、涌水层的泡沫洗井,快速通过复杂地层。

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⑤充气泡沫泥浆钻进工程地质、水文地质钻孔的漏失地层。 ⑥油田低压油、气层空气泡沫负压钻井。 ADF-3 泡沫剂 ADF-3 型泡沫剂均为复配型阴离子和非离子表面活性剂。主要技术性能指 标如下 : 表 5 ADF-3 泡沫剂技术性能指标
项 目 指 标 项 目 H0 外 观 淡 黄 色 起泡力 (罗氏法) mm H10 ADF-1 抗 密 度 g/cm3 PH 值 浊点℃≥ 1.05 8—10 95 抗 NaCl% 抗 Ca2 mg/L


指 185 ≥ 180 80 120 10 1000



温 ℃ ADF-3

管路联接方式

正循环气动潜孔锤泡沫钻进管路联接图
1-空压机;2-阀;3-放气管;4-转子流量计;5-压力表;6-三通管;7-泡沫剂液箱;8-泡沫泵;9-高压胶管; 10-钻机;11-钻杆;12-孔口密封导流器; 13-井口管;14-排风管

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7 潜孔锤的操作技术 (1)当钻进松散地层或破碎的复盖层时,开孔阶段操作必须小心,不要使 锤头偏离孔口,并防止吹塌孔口围填物,防止钻进失去稳定。另外开孔时,给进 要缓慢,并注水,在这种与水相混合的岩屑更容易喷抹在井壁上,防止钻孔中循 环介质漏失。 (2)当钻孔开始钻凿时,需降低空气压力,使空 气仅能推动潜孔锤运转即可。当钻进破碎地层,潜孔锤工作不稳定,而钻进完整 的岩层时动作平稳。平稳后再增加大压力提高效率。 (3)钻进时一定要加注泡沫剂,因为它有助于钻进过程中岩屑的清理,孔 壁的稳定,控制孔内涌水。 (4)冲击器必须在要求的气压下正常工作,气压过高会明显缩短零件的使 用寿命,过低会降低凿岩效率和减少锤头的使用寿命。 (5)为了及时清除孔内岩渣,减少钻具的磨损,应经常从孔底提起冲击器, 对孔内进行充分的排渣。 (6)如果孔内实然发生坍塌,应保持冲击器动作并立刻在孔内上下运动。 必要时还可增加转速,一直到冲击器能自由上下,使岩渣从孔内排净为止。 (7)加接钻杆时,要特别注意钻杆内的清洁,以避免砂土及管内铁锈等脏 物进入冲击器内,引起零件损坏或发生停钻事故。所以必须保证气路清洁通畅, 并要求钻杆丝扣涂抹丝扣油。 (8)当一根钻杆打完时,必须将孔内岩渣吹扫干净,然后减小气量,慢慢 放入孔底, 过一会儿再慢慢的停气, 然后才能加接钻杆, 以防岩渣倒流冲击器内。 (9)更换钻头时,要保证所换钻头直径小于被换下的钻头直径,以防钻头 下不去。 (10)严禁钻具反转,以预防钻具掉入孔内。 (11)若冲击器出现故障不能正常工作时,千万不能打懒钻,应及时排除, 避免造成更大损失。 (12)采用潜孔锤正循环钻进,有条件时要增设孔口装置,其作用是将岩屑 导向井场的远处,避免岩尘污染井场及设备,保证施工操作安全。一般孔口装置 见下图所示。 若采用反循环气动潜孔锤钻进时,送气胶管和排岩屑胶管必须分别

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连接牢固。

(三)气举反循环钻进技术 1 气举反循环工作原理 气举反循环钻进技术是一种先进的钻探工艺,具有钻进效率高、钻头寿命 长、成井质量好,在复杂地层中钻进安全可靠,并能实现连续取样(芯)钻进、 节省辅助时间和减轻劳动强度等特点。 已成为国内外钻进水井及大口径工程施工 孔的主要技术方法之一。 目前国外已广泛采用此项技术,而且发展得较为完善,各有自己的标准规格 和系列。我国的应用研究工作也取得了突破性的进展,领域和范围不断扩大。

气举反循环钻进原理示意图 由于压缩空气不断进入井液,在混合器上部形成低比重的气水混合液,而 井中的液体比重大,根据连通器原理内管的气水混合液在压差作用下向上流动, 把孔底的岩芯或岩屑连续不断带出地表, 排入沉淀池。 沉淀后的泥浆再流回孔中, 经孔底进入钻杆内补充循环液空间,如此不断循环形成连续钻进的过程。
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2 气举反循环钻进推广应用施工设备及器具 气举反循环钻探技术最大的特点是管路平直,故管路不易堵塞,即使堵塞 了,也易于排除。另外携带上来的三相流不流经任何工作机械,设备磨损小。在 循环管路,特别是双壁主动钻杆以上的管路,各处压力都高于一个大气压,所以 不会象泵吸反循环那样,因管路局部密封不严,漏气而使冲洗液循环中断。由于 以上特点,气举反循环钻进工作相对可靠,故障较少,纯钻时间利用率较高。 在研究推广气举反循环钻进技术时,首先根据国情,除方便用于全液压动力 头钻机外,主要考虑普遍推广在国产转盘钻机上。 凡具有转盘式钻机均可进行气举反循环钻进。当然也可在全液压动力头钻 机与双壁钻杆能够匹配的情况下选用。在浅孔时要想获得较高的钻进效率,故应 优先选用有加压装置的钻机为好,否则应配备加压钻铤。对此,钻机的选择正确 与否,不仅影响着钻进效率的高低、质量的好坏、成本的多少,而且也影响到钻 进工作的正常进行。 3 应用前的组织和技术准备 (1)气举反循环钻具的选择和准备 实现气举反循环钻进技术的核心就是选用一套合理的钻具。所以钻具的选 择好坏, 直接影响到钻进时机械钻速的提高。凡是准备采用的单位可以根据自己 的需要进行选择。从技术角度出发,一般水井钻孔宜选用双壁钻具,大口径工程 孔可选用并列风管法兰盘连接式钻具。 在此还应注意不论何种钻具,下配的单壁钻杆内径与双壁钻杆内径尽可能 一致,以提高排屑能力,保证管内畅通。 根据孔深以及水位确定双壁钻杆多少,一般 2000m以内的井也需 260~350 m,3500m左右的井约需用 500~600 多米,当然经费多尽可能多购,但还要依空压 机的压力来定,空压机选购国产风冷式 5~12 立方,压力选 40~150 公斤。气举反 循环钻进和气动潜孔锤钻进用空压机分别专用,以利于节约成本。 当空压机压力能满足需要时,则应多配双壁钻杆,最好能做到将双壁钻杆 下端的混合器放置在钻头或加重钻铤以上为好。 这样不仅可以尽量减少使用单壁 钻杆,而且减少了增加单壁钻杆下钻的次数,并且减轻了工人的劳动强度,更重 要的是能提高钻头处的上返速度,从而获得高的机械钻速。

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从以上情况可见,空压机的排气量和它的工作压力是决定气举反循环钻进 效率的主要参数。这说明空压机的理想选择也是气举反循环钻进技术的应用关 键。 因为它关系到循环液流在钻杆内上升速度,而循环液流的流量是携带岩屑的 主要因素。 目的是靠循环液流把处于钻头下部的岩屑冲向钻头的吸口,很快进入 钻杆内腔。岩屑进入吸口时间越短,重复破碎的现象当然就可减少。另外岩屑进 入钻杆内腔之后还靠液流垂直上升速度把岩屑从孔底带到地面上来, 这样液流上 升的速度要大于岩屑的沉降速度。 (2)技术组织准备 此种钻进工艺方法是一项比较成熟、简单实用的技术,虽在我国许多地方 和援外承包打井工程中得到广泛应用,但对它仍需不断认识提高,对于未采用过 的部门来说仍然是一项新的技术, 完全有必要对生产第一线的技术工人组织一些 学习,使大家知道,气举反循环钻进的实质,优点、特点和适用范围,它和正循 环钻进的主要差别是什么。对选用的气举反循环钻具要弄清使用原理、构造、密 封方式、在野外条件下如何维护和修理,具体操作及对冲洗液的要求,钻头和其 它设备的配套使用技术等。 4 全面钻进牙轮钻头及组焊牙轮钻头 牙轮钻头钻进适用范围比较广泛,从软地层到硬基岩层均可采用。由于它 具有独特的破岩作用,已在油气井方面得到广泛应用。所以,水井钻探目前也已 作为一项重要技术措施推广采用,尤其气举反循环钻进用牙轮钻头效果更佳。使 用的牙轮钻头有原装修改式和组焊式两种结构。 原装修改式是将牙轮钻头使用前 从中间钻孔,而且在不影响转动的情况下,还要用铁板封闭牙轮周围的缺口处, 要求冲洗液尽可能从低部进入,以利于提高钻进效率和钻头寿命。 5 连续取芯牙轮钻头 在水井钻探施工中,除结合成井外,有时还要取得完整的水文地质资料。 另外采取连续取芯牙轮钻头还能减少破碎岩石的面积, 提高钻进效率, 降低成本。 实践已充分证明,气举反循环钻进能够连续取芯、取样,真实地反映地层情况。 6 气举反循环钻进操作注意事项 随着气举反循环钻进技术推广程度的扩大,对初次采用的单位而言,均迫 切希望详细了解这一重要问题。 然而使用方法的正确与否, 直接影响其钻进效率。

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根据近年来推广使用中的经验分析,可归纳为以下几点: (1)下钻前应对双壁钻杆密封圈认真进行检查,下钻时要清除丝扣污物, 并涂丝扣油。另外空气和排岩屑胶管上下连接要牢固、并对取样装置固定好,以 免启动时冲击力过大引起事故。 (2)在下钻临近孔底时,应事先开动空压机,使钻具旋转缓慢下放,以免 井底沉积物突然堵塞钻头使循环液停止。 尤其正循环改为气举反循环钻进及长时 间停钻后,应留适当长度钻具进行扫孔。 (3)在钻进时应根据循环液排渣情况,控制钻进速度,一般要求低转速, 适当钻压。 对孔底且要定时停止钻进冲洗,正常条件下不钻进冲洗液内不应含钻 屑,反之证明地层有坍塌。钻进第四系地层特别注意,遇到这种情况应及时停风 采取措施控制,防止坍孔埋钻。 (4)钻进中突然不返水,或时大时小以及间断返水;另外风压降低,排浆 管只冒气不出水。原因有几方面: ①钻头喉管被不规则形状砾石堵塞,这种现象在砾石与卵石层最易发生, 钻进时应加以注意。 ②粘土地层常因钻头结构不合理等因素逐渐泥包,使机械钻速降低,一种 假象局部进水循环,另一种彻底泥包,均无进尺。 ③沉没比不够或混合器以上钻杆内严重磨损以及密封圈失落造成。这时可 采用测量内管水位方法判断, 如果内管与钻孔间水位连通则说明混合器以上有问 题,往管内漏气,反之钻头堵塞。处理堵塞办法可将钻具提离孔底上下活动并回 转,结合空压机瞬时关开强举,还可用泥浆泵正循环方法来冲,这样一般可以解 堵。若处理均无效时,应及时提钻检查。 (5)孔内泥浆冒泡、严重时循环水停止、冲洗液倒流。发生原因可能是接 头丝扣端面密封不严,应尽快检查修复,以免气流刺坏孔壁。 (6) 在加单根或提钻时应先停止钻进,待循环液中岩屑排净后再停空压机。 (7)双壁钻具因机台搬迁或长时间不用时,必须将内管环空间冲洗干净, 锁接头丝扣涂上油,带好保护帽,保证再用时气路畅通,丝扣一切完好。

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7 气举反循环钻探技术推广应用情况 (1)钻进效率高 由于气举反循环钻进冲洗液在钻杆内上返的速度高出常规钻进 10~50 倍, 因 而排渣速度快。从各地使用后的资料看出,钻进第四系砂粘土层,最高时效超过 12m/h,平均可达 6.3m/h,砂层可达 20m/h,钻进卵砾石地层达 1~1.5m/h,钻进 4~6 级基岩地层达 1~3m/h。同正循环钻进相比时效提高 1.2~3 倍。 (2)实现了连续取芯、取样,判层及时准确 所谓连续取芯、 取样就是边钻进边获取。这种方式因其冲洗液的流向与岩芯 (样) 进入内管的方向一致, 避免了冲洗液对岩芯的正面冲刷和液柱压力对岩芯 所造成的挤夹和磨损。提高了岩芯完整性和纯洁性,获取的岩芯部位准确,使所 钻地层层位清楚,划分含水层埋深、位置、厚度精确。 (3)纯钻时间比率高 在基岩地层用三牙轮钻头全面钻进,纯钻时间利用率都比较高,一般可达 80%~90%,最终反映在台班进尺速度大幅度地提高,气举反循环台班效率为 10~20m, 而正循环钻进约为 5m。 依据北京水文公司正、 反循环效率对比表查阅, 纯钻效率气举是常规效率的 198%;综合效率气举是常规的 568%;平均日进尺 气举为 18.58m/d,常规仅为 3.27m/d。 (4)能减少成井时间,且质量高

根据广大用户反馈的资料充分说明, 凡是采用气举反循环钻进工艺施工的水 井,井径规则,井底干净,孔斜率小,出水量大,成井时间短。这些都已被人们 所公认。一般相同条件比正循环洗井缩短 1/2,出水量平均增大 1/3,优质孔率为 100%。 (5)钻探成本低 因气举钻进工艺比常规钻进成井质量好,效率高,钻头寿命长,事故少, 材料消耗低等, 所以钻探成本大为降低。从我国所使用过这种工艺方法的单位成 本核算反映, 气举反循环比正循环可以降低成本约 30 元/m, 平均一眼水井 800m 深, 这样就可节约投资 2.4 万元, 一机台若以每年成井 8 眼, 则可节约 19.2 万元。 (6)钻头寿命长 气举反循环钻进,由于冲洗液上返速度快,孔底干净,能够保证钻头始终 在新鲜的岩面上工作,不产生重复破碎,故减轻了钻头磨损,大大延长了钻头寿

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命。在相同条件下,气举钻进钻头寿命比正循环钻进钻头寿命提高 1~2 倍。牙轮 钻头寿命在高压力低转速的前提下,单个寿命可达 300~500m。 (7)社会效益好 在复杂地层钻进时, 气举反循环钻进综合效率是正循环钻进的 3~6 倍。 尤为 突出的是克服了正循环复杂地层无法钻进,而造成某些地区长期缺水的实际困 难。 这些方面北京水文公司以及近年来在京施工深水井、地热井的京外单位深有 体会。 8 气举反循环钻进技术应用发展 钻探实践结果表明,气举反循环钻进技术具有很多优越性,在各类地层中 施工成井已取得的各项经济技术指标, 为国内外施工单位今后进一步推广应用树 立了信心。 随着气举反循环钻探市场的变化,瓦斯排放井已成为钻探工程的热点,大口 径水井和工程施工钻孔蓬勃兴起,该技术得到了迅速发展。尤其水井和地热井钻 探深度越来越深, 如何优质高效地开发钻探施工,已成为施工单位最为关心的问 题。 为满足不同条件下的应用要求,可在钻机上配气盒子,还可以配套大载荷的 气水龙头,超过 1000m 深的井配套均按石油钻井用的无细扣方钻杆、钻杆加工 为双壁钻具,1000m 深以内的井可用常规加工的双壁钻具,可自由选择。 目前, 为满足施工单位的迫切要求,我们己对原双壁钻具进行了新的设计, 内管密封更为可靠,更换密封圈也十分方便,例如:山西柳林煤矿瓦斯排放井, 井径 700mm,井深 450m,就是用新设计的双壁钻具完成施工的。 目前该技术用途范围越来越广,不但可以作为钻进工艺,而且还推广用作 处理井内事故、洗井和修复旧井等。近年来,各种施工工程日益增多,原来的正 循环钻进方法在某些方面受到限制, 不得不寻求气举反循环钻进技术来解决存在 的实际困难。 气动潜孔锤及气举反循环两种钻进工艺组合应用,施工周期短,相对消耗 少, 经济效益高, 在干旱缺水地区施工, 先用气动潜孔锤钻进工艺完成上部孔段, 揭开含水层后, 水位上升达到一定沉没比换用气举反循环钻进工艺,均不用专门 的供水措施,成本大大降低。可大幅度提高市场占有份额,完成更多的项目施工

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任务,具有得天独厚的优势。而且气举反循环钻进岩屑上返速度快,判层及时准 确,代替岩心编录,这也是替代取心钻进技术的发展方向。 两种钻进技术虽然前期投入较高,技术含量较大,但面对激烈的市场竞争, 充分展现了它的强大竞争力。该组合钻进技术不仅应用于水井、煤层气井、油田 井,还可应用于其他相关的工程之中,用于某些不允许用水,无需专门取心的钻 孔,可见大力推广两项工艺组合应用的前景是十分广阔。

四、 结语
在科学技术发展突飞猛进、知识经济正在兴起的新世纪,我国的钻探新技 术应用获得了飞跃的发展,取得了一大批具有突破性、创新性的研究成果。大量 的科技成果已迅速转化为生产力,改变了我国钻掘工程落后的状况,缩短了同国 外先进技术的差距, 但是我们还面临着资源短缺,环境恶化和灾害频繁的严峻形 势的挑战,也面临着经济、社会发展所提出的紧迫需要的挑战。我们作为地质矿 产勘探重要的方面军钻掘工程,要以市场为导向,投入到国家经济建设中去,力 争取得更大的科技创新成就,为中华民族屹立于世界民族之林作出贡献。

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