探放水工培训教案 - 图文(4)

万盛煤矿安全培训中心培训教案

课程名称：探放水工 总学时：90

本次课题：钻进方法 学时数：6 教学目的及要求：让职工学习掌握钻进方法 教学重点：钻进方法 教学难点：钻进方法 教学方法：理论结合实际 教学用具：投影仪，计算机 教学内容：

钻进方法

金刚石钻进

1、影响钻进速度的因素：

概括来讲，影响钻进度的因素有：钻头的选择和使用、钻进参数（压力、转速、泵量）的确定、冲洗液的性质和水力功率的利用等。 （1）钻压对钻速的影响：在其他条件相同的情况下，随着钻压的增加，钻速是增加的。但是，如果钻压过大，钻头切削具“吃入”过深，孔底的岩石和钻出的岩悄被钻头压得太紧，泥浆不能及时把岩屑冲跑，结果钻头不能继续有效地“吃入”的破碎岩石，钻速反而变慢。这时旋转所需扭距会很大，易出现严重的憋泵、跳钻或动力负荷增大等现象。

（2）转速对钻速的影响：钻速随转速的增加而提高。因为转速较大，单位时间内钻头切削岩石的次数也越多，二者基本上是成正比的。但是在实际钻进中，转速由于受下列因素的限制，不能任意增大。

a、设备和钻具等条件，特别是在钻深孔孔段作业，应考虑动力和钻具的质量，不宜用高转速，否则会产生机械故障或断钻具等事故。

b、岩石性质。在研磨性大的地层，钻头磨损十分厉害，如果转速过

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大，钻头寿命会显著降低，使回次进尺缩短，因此不宜用过大的转速。硬质地层因为钻压必须加大，所以转速受到限制，需要适当降低。

（3）冲洗液的排量对钻速的影响：在钻进过程中如果孔底岩屑、岩粉不能及时冲洗清除，那么钻头就首先重复破碎这些岩屑，然后才能钻进新地层，这不仅降低了钻速，而且还存在着糊钻的危险。随着泵排量的增加、孔底清洁，钻速相应增大，使钻头冲进尺提高。

（4）钻压、转速、泵量配合的基本原则：

钻压、转速、泵量三者呈互相联系、互相制约的辩证关系。只有三个参数合理地配合，才能获得较高的钻速。对于较软地层，采用大排量、高转速、适当的钻压，其中排量是主要的。对于中深孔、深孔和较硬地层，则采用高钻压、大排量、适当的转速，而钻压是主要的。

当然泥浆的比重、粘度、固相的含量，对提高钻速也有很大影响。 2、钻孔结构的概念及钻孔结构的确定：

钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔孔径的变化。一般情况下，变径次数多，钻孔结构复杂；换径次数少，钻孔结构简单。在钻孔设计与施工时，要充分考虑矿区岩石的性质、水文地质条件、钻孔终孔口径、钻孔深度、钻进方法、钻孔用途等因素。在保证钻孔质量和正常钻进的前提下，尺可能地采用泥浆护孔，力争少换径，少下或不下套管，最大限度地简化钻孔结构，以降低钻进成本。

根据地质设计要求确定相应的终孔直径：根据地质条件、钻孔设计深度、钻进方法、护壁措施及设备能力因素，合理确定开孔直径、换径次数及其深度，在条件允许的情况下应简化钻孔结构。

3、金刚石的主要性能：

（1）硬度大。是目前自然界所发现的矿物中最硬的，在莫式硬度分级中它是最高一级。

（2）耐磨性高。相当于硬质合金的100倍，钢铁的900倍。

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（3）脆性大。受冲击时会破碎成许多小块，甚至发生解理现象。 （4）热稳定性有一定的范围。在空气中加热至800℃以上时，会部分或全部石墨化。

（5）一般情况下不与酸发生化学反应。利用这个特性可以回收钻头上的金刚石。

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课程名称：探放水工 总学时：90

本次课题：钻进方法 学时数：8 教学目的及要求：让职工学习掌握钻进方法 教学重点：钻进方法 教学难点：钻进方法 教学方法：理论结合实际 教学用具：投影仪，计算机 教学内容：

4、金刚石钻头的组成及常见的金刚石钻头的形式： 金刚石钻头由金刚石、合金胎体和钻头体三部分组成。

根据金刚石在胎体中的包镶形式，金刚石钻头可分为表镶式和孕镶式两种。

表镶式金刚石钻头是将金刚石镶在钻头胎体表面，每颗金刚石露出1/4~1/3于胎体外（出刃量）。金刚石呈放射状排列、螺旋状排列或脊形排列。按金刚石的颗粒大小，表镶金刚石钻头又可分为大（粗粒）粒钻头、中粒钻头、细粒钻头。

孕镶金刚石钻头是将较细粒的金刚石均匀分布在胎体中，钻进时随着胎体不断磨损，金刚石也不断露出。该型钻头用于钻进坚硬及较破碎地层。

金刚石钻头按用途不同，可分为取芯钻头、不取芯钻头、套管钻头（无

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内刃）等，其中取芯钻头又分单管钻头和双管钻头。

按金刚石的成因不同，可分为天然金刚石钻头和人造金刚石钻头。 井下钻探中常用的金刚石钻头。 5、金刚石钻头护孔器的组成及其作用：

金刚石扩孔器由扩孔器钢体、金刚石、胎体组成。

金刚石扩孔器的重要功能是修整孔壁，防止因钻头磨损缩径而造成直径减小或新钻头不能下入孔底进行正常钻进。扩孔器外径一般比钻头外径大0.3mm。

钻进时，扩孔器还起减少钻具摆动的作用，有利于延长钻头的使用寿命。单管扩孔器在钻进时，还起贮存卡簧和限制卡簧活动高度的作用。

6、金刚石钻头的选择：

（1）根据岩石的性质选择钻头：钻进不同岩性岩层，要选用不同粒度的金刚石表镶钻头或胎体硬度不同的孕镶钻头，因为颗粒大小不同的金刚石和硬度不同的孕镶胎体在各种岩石中的克取效率及破碎的程度不同。使用不当，就会降低钻进效率或缩短钻头的使用寿命。所以选用钻头时，一定要依据岩石的可钻性。

6~7级的中硬岩层，可采用大颗粒表镶钻头。 8~9级的硬岩层，可采用中粒表镶钻头。

10~12级的坚硬岩层，可采用细粒表镶钻头或胎体硬度较大的孕镶钻头。

研磨性很强的岩石如石英砂岩，应该采用细粒表镶钻头或胎体硬度较大的孕镶钻头。

对节理发育、构造复杂的破碎岩层，应采用胎体硬度大的孕镶钻头或细粒表镶钻头。而且应尽可能地采用双管钻头（配用单动双层岩芯管）。

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根据岩石的类完整性来选择金刚石钻头的照下表。（2）钻头：对同批的扩孔器，在游标卡尺较精头的外径尺尺寸大小排列用大的，后用在坚硬岩层中器的外径要控

由于钻孔往扩孔器的外右，因此下一孔器（或钻头）

型、研磨性和不同类型的扩孔器，可参按顺序使用使用的钻头使用前要用确地量出钻寸，并根据其使用顺序，先小的。特别是钻进，对扩孔制严格一此。 实际直径往径大0.2mm左个回次用扩的外径也允

许比上一个回次用扩孔器（或钻头）提钻后的外径大0.2mm，另外对于个别内径特别小的钻头应尽量先使用。避免造成岩芯堵塞。

（3）扩孔器、卡簧与修路头的配合：

A、扩孔器与钻头的配合：通常扩孔器的直径应比钻头的外径大0.1~0.5mm，在硬岩层中一般不能超过0.3mm。

B、卡簧与钻头的配合：卡簧的内径应比钻头内径小0.33mm。将卡簧套在岩芯上，用手可以轻轻推动为合格。如果推动很费劲，则容易发生岩芯堵塞和影响效率；如果卡簧在岩芯上固定不住，就易发生岩芯脱落，甚至取不上岩芯的情况。

7、钻压对金刚石钻进中的影响：

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