第一章巖芯鉆探鉆具和設(shè)備

1、鉆探工藝,第一章 巖芯鉆探鉆具和設(shè)備 第二章 鉆進(jìn)方法 第三章 巖礦芯的采取 第四章 鉆孔彎曲及其測(cè)量 第五章 鉆孔沖洗,第一章 巖芯鉆探鉆具和設(shè)備,第一節(jié) 巖芯鉆具的組成 第二節(jié) 鉆桿柱 第三節(jié) 鉆探設(shè)備 第四節(jié) 泥漿泵,第一節(jié) 巖芯鉆具的組成,鉆頭,巖芯管,取粉管,鉆桿柱,水籠頭,全套鉆具,巖芯提斷器,第一節(jié) 巖芯鉆具的組成,鉆頭,巖芯管,取粉管,鉆桿柱,水籠頭,鉆頭bit： 破碎巖石,巖芯管core barrel： 容納巖芯、 傳遞鉆壓和扭矩,鉆頭,接頭,鉆具,鉆桿,鉆桿,第一節(jié) 巖芯鉆具的組成,取粉管core barrel： 撈取巖粉、收集大粒巖屑,鉆桿柱drill string： 傳

2、遞鉆壓、扭矩及沖洗液通道,單根single 立根stand,主動(dòng)鉆桿drive pipe/kelly： 孔口鉆桿,水籠頭water swivel： 輸送沖洗介質(zhì)的高壓膠管與回轉(zhuǎn) 鉆具間的連接的專用裝置,第一節(jié) 巖芯鉆具的組成,提引鉆具 lifting tools 擰卸鉆具 make-up or breaking-out tools 夾持器 clamp,擰卸鉆具,提引鉆具,水籠頭,提引器,移動(dòng)滑車,木馬夾持器,第一節(jié) 巖芯鉆具的組成,鉆頭和巖芯管的基本尺寸,第二節(jié) 鉆桿柱 drill string/column,一、鉆桿柱的功用,傳遞動(dòng)力,鉆壓 bit pressure,轉(zhuǎn)矩 rotary to

3、rsion,2作為通道,沖洗液,巖礦芯,卡料或儀器等,第二節(jié) 鉆桿柱 drill string/column,二、鉆桿柱的連接方式,平接頭連接 rod,鎖接頭連接 tool joint,接箍連接 coupling,接箍,第二節(jié) 鉆桿柱 drill string/column,三、鉆桿柱的材質(zhì)與要求,45鋼，少量用鋁合金,有足夠的接頭強(qiáng)度,加重鉆桿（鉆鋌drill collar）,第三節(jié) 鉆探設(shè)備Drilling Equipments,鉆探設(shè)備 drilling equipments是指鉆探施工中 直接應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備和裝置。,鉆探設(shè)備包括動(dòng)力機(jī)、鉆機(jī)、泥漿泵和鉆塔等。,動(dòng)力機(jī) power mac

4、hine作為通用機(jī)械，不屬于 本課程范圍。,電動(dòng)機(jī) electric motor 柴油機(jī) diesel engine 空壓機(jī) air compressor,鉆探設(shè)備中，以鉆機(jī)作為主機(jī)來(lái)配備其它設(shè)備。,一、鉆探設(shè)備的組成,1鉆機(jī)drill/rig,是進(jìn)行鉆探工作的主要設(shè)備。它的功能一般包括兩個(gè)方面:,帶動(dòng)鉆具向地層深部鉆進(jìn)；,通過(guò)升降機(jī)起、下鉆具。,2泥漿泵及泥漿制備、凈化設(shè)備,泥漿泵 mud pump/slush pump向孔內(nèi)輸送沖洗液 以清洗孔底、冷卻鉆頭和潤(rùn)滑鉆具。,泥漿攪拌機(jī) mud mixer 用于制備泥漿及其它類型的沖洗液。,泥漿凈化設(shè)備mud purifying device:振

5、動(dòng)篩和泥漿旋流除砂器。,一、鉆探設(shè)備的組成,3鉆塔derrick/mast(輕便),用于升降鉆具的構(gòu)筑物。,二、鉆機(jī)的分類,1鉆機(jī)按用途分類,地質(zhì)勘探鉆機(jī),礦山地質(zhì)鉆機(jī),水文地質(zhì)與水井鉆機(jī),工程地質(zhì)勘察鉆機(jī),工程施工鉆機(jī),石油天然氣勘探與開(kāi)發(fā)鉆機(jī),二、鉆機(jī)的分類,1鉆機(jī)按用途分類,地質(zhì)勘探鉆機(jī),礦山地質(zhì)鉆機(jī),水文地質(zhì)與水井鉆機(jī),工程地質(zhì)勘察鉆機(jī),工程施工鉆機(jī),石油天然氣勘探與開(kāi)發(fā)鉆機(jī),二、鉆機(jī)的分類,1鉆機(jī)按用途分類,地質(zhì)勘探鉆機(jī),礦山地質(zhì)鉆機(jī),水文地質(zhì)與水井鉆機(jī),工程地質(zhì)勘察鉆機(jī),工程施工鉆機(jī),石油天然氣勘探與開(kāi)發(fā)鉆機(jī),二、鉆機(jī)的分類,1鉆機(jī)按用途分類,地質(zhì)勘探鉆機(jī),礦山地質(zhì)鉆機(jī),水文地質(zhì)與

6、水井鉆機(jī),工程地質(zhì)勘察鉆機(jī),工程施工鉆機(jī),石油天然氣勘探與開(kāi)發(fā)鉆機(jī),二、鉆機(jī)的分類,1鉆機(jī)按用途分類,地質(zhì)勘探鉆機(jī),礦山地質(zhì)鉆機(jī),水文地質(zhì)與水井鉆機(jī),工程地質(zhì)勘察鉆機(jī),工程施工鉆機(jī),石油天然氣勘探與開(kāi)發(fā)鉆機(jī),二、鉆機(jī)的分類,1鉆機(jī)按用途分類,地質(zhì)勘探鉆機(jī),礦山地質(zhì)鉆機(jī),水文地質(zhì)與水井鉆機(jī),工程地質(zhì)勘察鉆機(jī),工程施工鉆機(jī),石油天然氣勘探與開(kāi)發(fā)鉆機(jī),二、鉆機(jī)的分類,2鉆機(jī)按鉆進(jìn)方法分類,沖擊式鉆機(jī),鋼繩沖擊式,鉆桿沖擊式,回轉(zhuǎn)式鉆機(jī),立軸式,轉(zhuǎn)盤式,移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式,手把給進(jìn)式 螺旋差動(dòng)給進(jìn)式 手把螺旋差動(dòng)給進(jìn)式 液壓給進(jìn),鋼繩加減壓 液壓缸加減壓,全液壓動(dòng)力頭式 機(jī)械動(dòng)力頭式,振動(dòng)鉆機(jī),復(fù)合式鉆機(jī)

7、振動(dòng)、沖擊、回轉(zhuǎn)、靜壓等功能組合在一起的鉆機(jī),二、鉆機(jī)的分類,2鉆機(jī)按鉆進(jìn)方法分類,沖擊式鉆機(jī),鋼繩沖擊式,鉆桿沖擊式,回轉(zhuǎn)式鉆機(jī),立軸式,轉(zhuǎn)盤式,移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式,手把給進(jìn)式 螺旋差動(dòng)給進(jìn)式 手把螺旋差動(dòng)給進(jìn)式 液壓給進(jìn),鋼繩加減壓 液壓缸加減壓,全液壓動(dòng)力頭式 機(jī)械動(dòng)力頭式,振動(dòng)鉆機(jī),復(fù)合式鉆機(jī) 振動(dòng)、沖擊、回轉(zhuǎn)、靜壓等功能組合在一起的鉆機(jī),二、鉆機(jī)的分類,2鉆機(jī)按鉆進(jìn)方法分類,沖擊式鉆機(jī),鋼繩沖擊式,鉆桿沖擊式,回轉(zhuǎn)式鉆機(jī),立軸式,轉(zhuǎn)盤式,移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式,手把給進(jìn)式 螺旋差動(dòng)給進(jìn)式 手把螺旋差動(dòng)給進(jìn)式 液壓給進(jìn),鋼繩加減壓 液壓缸加減壓,全液壓動(dòng)力頭式 機(jī)械動(dòng)力頭式,振動(dòng)鉆機(jī),復(fù)合式鉆機(jī) 振動(dòng)

8、、沖擊、回轉(zhuǎn)、靜壓等功能組合在一起的鉆機(jī),二、鉆機(jī)的分類,2鉆機(jī)按鉆進(jìn)方法分類,沖擊式鉆機(jī),鋼繩沖擊式,鉆桿沖擊式,回轉(zhuǎn)式鉆機(jī),立軸式,轉(zhuǎn)盤式,移動(dòng)回轉(zhuǎn)器式,手把給進(jìn)式 螺旋差動(dòng)給進(jìn)式 手把螺旋差動(dòng)給進(jìn)式 液壓給進(jìn),鋼繩加減壓 液壓缸加減壓,全液壓動(dòng)力頭式 機(jī)械動(dòng)力頭式,振動(dòng)鉆機(jī),復(fù)合式鉆機(jī) 振動(dòng)、沖擊、回轉(zhuǎn)、靜壓等功能組合在一起的鉆機(jī),三、鉆探設(shè)備的發(fā)展方向,1、小型、輕便化,2 、大型、多功能化,3、特殊專用化,四、 鉆塔的類型及其參數(shù),（一）鉆塔的使用要求,(1)應(yīng)有足夠的承載能力,(2)應(yīng)有足夠的有效高度和空間,(3)應(yīng)有合理的結(jié)構(gòu),(4)盡可能降低制造成本,四、 鉆塔的類型及其參數(shù),

9、（二）鉆塔的類型,(1)四腳鉆塔,橫截面為正方形或矩形的空間桁架結(jié)構(gòu),利用單件重量不大的 桿件，在空間組成大 尺寸的剛性結(jié)構(gòu)體系。,特點(diǎn)：內(nèi)部具有較大的空間， 承載能力和穩(wěn)定性均較好。,斜塔,直塔,四、 鉆塔的類型及其參數(shù),（二）鉆塔的類型,(2)三腳鉆塔,包括木質(zhì)三腳架、鋼管或鋁合金管材制的輕便三腳架。,塔腿,U形環(huán),螺釘（栓）,四、 鉆塔的類型及其參數(shù),（二）鉆塔的類型,(3)A型鉆塔,用小斷面桁架結(jié)構(gòu)或管子 組成的兩腳式鉆塔。,特點(diǎn)：用繃?yán)K及自身的支架使之獲得 整體穩(wěn)定，A型鉆塔可減輕鉆塔自重， 整體立放。,天車,天車,四、 鉆塔的類型及其參數(shù),（二）鉆塔的類型,(4)桅桿,有獨(dú)桿式、管

10、式、封閉斷面式和小斷面桁架結(jié)構(gòu)式等多種形式。,四、 鉆塔的類型及其參數(shù),（三）鉆塔的基本參數(shù),鉆塔的基本參數(shù)： 鉆塔高度和二層臺(tái)高度、額定負(fù)荷和最大負(fù)荷、 頂部尺寸和底部尺寸、自重等。,鉆塔高度和立根長(zhǎng)度,鉆塔高度是指塔腿支承面到天車軸軸線之間的距離。,合理的塔高受兩個(gè)因素的制約：,（）盡量縮短起下鉆作業(yè)的時(shí)間消耗,（）盡可能降低制造、安裝及運(yùn)移的成本,天車,塔腿,四、 鉆塔的類型及其參數(shù),（三）鉆塔的基本參數(shù),鉆塔高度和立根長(zhǎng)度,天車,塔腿,回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆塔高度H計(jì)算公式：,H,立根長(zhǎng)度。,孔口裝置的高度及墊叉厚度；,立根卸開(kāi)時(shí)所必須的最小距離；,提引器高度，一般為0.50.6m；,大鉤和動(dòng)滑

11、車高度，一般為0.8m；,過(guò)提安全高度。,四、 鉆塔的類型及其參數(shù),（三）鉆塔的基本參數(shù),鉆塔高度和立根長(zhǎng)度,天車,塔腿,回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆塔高度H計(jì)算公式：,H,立根長(zhǎng)度。,四、 鉆塔的類型及其參數(shù),（三）鉆塔的基本參數(shù),鉆塔大鉤起重量,天車,塔腿,H,鉆塔承受鉆進(jìn)過(guò)程中所產(chǎn)生載荷的荷載能力。,有額定起重量和最大起重量?jī)身?xiàng)指標(biāo)。,額定起重量是相應(yīng)于額定孔深和額定終孔直徑時(shí) 所用鉆具或套管柱重量而產(chǎn)生于鉆塔的靜負(fù)荷。,孔深,接頭加重系數(shù),考慮泥漿浮力的系數(shù),修正系數(shù),四、 鉆塔的類型及其參數(shù),（三）鉆塔的基本參數(shù),鉆塔大鉤起重量,天車,塔腿,H,鉆塔承受鉆進(jìn)過(guò)程中所產(chǎn)生載荷的荷載能力。,有額定起重量

12、和最大起重量?jī)身?xiàng)指標(biāo)。,孔深,接頭加重系數(shù),考慮泥漿浮力的系數(shù),修正系數(shù),最大起重量，除了靜負(fù)荷外，還應(yīng)考慮提升鉆柱時(shí)的 摩擦阻力、動(dòng)載、卡鉆等因素。,卡鉆系數(shù),提升鉆具時(shí)大鉤 處的平均加速度,四、 鉆塔的類型及其參數(shù),（三）鉆塔的基本參數(shù),鉆塔的天車載荷,天車,塔腿,H,鉆塔的天車負(fù)荷能力根據(jù)大鉤最大載荷確定。,滑車系統(tǒng)中工作鋼繩數(shù)目,鉆塔天車負(fù)荷的計(jì)算：,有死繩的滑車系統(tǒng),無(wú)死繩的滑車系統(tǒng),四、 鉆塔的類型及其參數(shù),（三）鉆塔的基本參數(shù),鉆塔的上頂、下底尺寸,天車,塔腿,H,鉆塔上頂尺寸是指上頂大腿軸線安裝天車梁底面的 平面尺寸。它決定于天車的尺寸及其布置方法。,鉆塔下底尺寸應(yīng)根據(jù)設(shè)備的布置、操作、維修及安 全規(guī)程的要求確定，并考慮存放鉆具所需鉆場(chǎng)面積。,對(duì)A型鉆塔及桅桿，由于設(shè)備不是安裝在底框內(nèi)， 因此不受設(shè)備安裝的限制。,工作臺(tái)高度,大門高度,鉆塔自重,第四節(jié) 泥漿泵,一、往復(fù)泵的工作原理,往復(fù)泵由動(dòng)力端和液力端兩大部分組成。,動(dòng)力端,液力端,曲柄,連桿,十字頭,缸套,活塞,濾清器,吸入管,吸入閥,排出閥,排出管,通過(guò)活塞在缸套中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)形成液缸容腔變化， 完成能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)吸入或排送液體。,第四節(jié) 泥漿泵,二、往復(fù)泵的分類,動(dòng)力端,液力端,曲柄,連桿,十字頭,缸套,活塞,濾清器,吸入管,吸入閥,排出閥,排出管,單作用往復(fù)泵,活塞每往復(fù)一次完成一次吸入和一次