钻掘工程 - 图文

入岩石,且出刃较大,保证有较大的间隙来冲洗岩粉,主要用于钻进粘结性较小的软岩。 (2)自磨式硬合金钻头

①胎块针状自磨式钻头 胎块是预制品,可以根据需要把它镶焊在钻头体上。适宜在6~7级、部分8级岩层中钻进。 ②排状硬合金自磨式钻头 特点:切削具刃尖超前呈折线(菱形排状),有利破岩。适于钻进5~7级均质致密的页岩、砂岩、石灰岩。

2、全面钻进钻头

(1)三翼刮刀全面钻头 钻头翼片后面可分为二阶梯或三阶梯式,对井底岩石进行阶梯式破碎。适用于钻进3~5级岩层,对软硬互层的岩层更适用。

(2)矛式全面钻头 钻头翼片有两个螺旋式翼片,底出刃较高。钻进软岩层时,成螺旋状钻进,上部有两片保径副翼片,冲洗液成螺旋状上升,井底较干净,效率较高;缺点是对软硬岩层适应性不强,易孔斜。适用于1~3级软岩,如表土、粘土、粉砂类、炭质泥岩和泥岩等。 第四节 硬合金钻进规程

钻进规程:钻进过程中影响钻进指标(效率、成本、质量等)的一些可控制的技术参数以及它们之间的配合。常规回转钻进主要包括钻压、转速和冲洗液量等。不同钻进方法可控参数不同。

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按技术要求和客观条件可分为:优化规程、强力规程和特殊规程三类。

一、钻压:轴向压力,表示整个钻头受的载荷。每颗切削具上的钻压称为单位钻压。单位钻压P与钻速的关系曲线变化分三个阶段:①表面破碎阶段;②疲劳破碎阶段;③体积破碎阶段 实际施工过程中,应根据具体情况考虑各方面的因素确定钻压。钻进松软岩层时,冲洗液量一定,钻压选小一点。岩粉过多,易造成堵水、糊钻;钻进裂隙性岩石,切削具容易崩刃;岩层倾角大,应适当减压,以防孔斜;若硬合金强度较低,刃尖角较小,也要减小钻压。 二、钻速

钻头的转速指钻头每分钟的转数。在钻进过程中常用钻头圆周线速度来衡量。钻速n与线速度v的关系为:V=πDn/6000 D为钻头直径

不同岩石中转速对钻速的影响不同:粘土类岩石中钻速几乎随转速成正比增长;坚硬岩石中钻速随转速增加而增长,但相对慢些;若超过极限转速继续增加转速时,因转速过快不利裂纹充分发展、钻头磨损快,将致钻速下降;而中等硬度、研磨性较小的岩石,转速与钻速的关系则介于前两者之间

在裂隙发育的岩石中钻进,因孔底不均匀,要适当降低钻头转速,防止过早崩刃 。

转速还受孔深、钻探设备和钻具强度等因素限制。

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三、冲洗液量 1、概念:钻探工作中送入井内的冲洗液的流量称为冲洗液量。在没有泄露的情况为水泵的泵量。

冲洗液的用途: ①排除岩粉,减少重复破碎(是选择泵量的主要依据) ;②冷却切削具,防止刃端产生热磨损,润滑钻具; ③保护孔壁。 一般说来,冲洗液量大,携带岩粉能力强,冷却效果好。但冲洗液量太大,将产生一定的举离力抵消部分轴向压力,对孔壁和岩心的冲刷作用也加强

2、冲洗液量计算:

Q=π/4 · m · (D2-d2) · v1

式中:D-钻孔和套管的直径/dm;Q-总泵量,即送入井中的冲洗量(l/min);d-钻杆外径/dm;m-孔壁不规整系数取1.03~1.1;v1-冲洗液在外环状空间携带岩粉所需的上返速度(dm/s)

四、钻压、转速、泵量的配合 钻进过程中钻压、转速、冲洗液量应相互配合:钻进软、研磨性小的岩石,切削具易切入,应尽量做到及时排粉,延长钻头寿命-采取高转速,小钻压、大泵量参数配合;钻进研磨性较高的中硬及部分硬岩石,为保护较高的钻速、防止切削具过早磨损-采用大钻压、低转速、中等泵量参数配合。介于两者之间的中硬研磨性中软岩石,取中间参数。 一般经验:钻进4~5级以下岩层,以高转速、大泵量为主;钻进5~6级及以上岩层,以较大的钻压为主。

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五、自磨式钻头钻进规程特点 自磨式钻头切削具与岩石接触面积恒定,钻速基本稳定;其破岩过程以微剪切与磨削为主,要求切削具能正常出刃。 ①钻压-总的钻压应大于磨锐式钻

头。胎块式针状硬合金钻头钻压一般应比磨锐式钻头大20﹪。 ②转速-一定范围内,提高单位时间的破岩次数可提高钻进效率。实践证明,对针状自磨式钻头采取较高转速是提高钻进速度的重要措施。

③泵量-自磨式钻头破岩产生的岩粉较细,所需泵量可以少些,但由于钻头体上无水口,胎块之间过水断面较大,为了充分冲净孔底、冷却钻头和减少重复破碎,应采用大于磨锐式钻头的泵量,一般以适量冲洗胎体材料为宜。随着胎块磨损,过水断面减小,应适当调小泵量,以防憋泵。

六、关于全面钻进 1、条件:工作区覆盖层或围岩层已探明,不需要取心或分段取心。采取全面钻进可提高钻进效率。 2、全面钻进的优点: (1) 避免了堵心事故,回次进尺不受岩心管长度的限制,大大减少升降钻具的非钻进时间; (2) 规程要求不甚严格,一般采用强力钻进规程; (3) 配合物探,可大大提高效率,缩短工期

3、全面钻进的特点: (1) 孔底碎岩面积大。若钻压上不去,效率会受影响,导致功率、能耗增大,往往采用阶梯式碎岩;(2) 碎岩面积增大后,单位时间产生的岩粉量增加,故要求较大的泵量;(3) 钻头沿径向各点线速度差异较大,使钻头差异磨损问题严

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