1[第1天]一、岩芯钻探工程基本理论知识.pptVIP

主讲：姜明和 山东冶金技师(技术)学院;一、钻探设备与钻探工具 钻探设备包括钻机，泥浆泵(空压机)、钻塔、动力机。 钻机：驱动钻杆柱在钻孔内转动，提供钻头破碎岩石的动力（压力和扭矩） 泥浆泵（空压机）：驱动钻孔内循环介质的循环，目的是清除钻粉、冷却钻头 钻塔：为钻进过程中提钻、下钻提供支撑;动力机：为钻进设备提供动力。自备发电机组同时提供机场照明。 钻探工具：钻探工具是施工用的工具，它又可分为钻进工具、辅助工具、打捞工具和专用工具等。 钻进工具是直接用来加深钻孔的各种工具，它包括粗径钻具、钻杆柱与主动钻杆三部分； 辅助工具主要用来升降钻具和套管时使用； 打捞工具用于处理钻进期间可能发生的孔内事故，包括各种丝锥、反丝钻杆、事故钻头等；专用工具用来进行孔内特种工作，例如钻孔人工造斜、堵漏止水等。 ;金刚石钻进工具包括以下组件：钻头、卡芯器（卡簧与卡簧座）、扩孔器（上、下）、岩芯管、岩芯管钻杆异径接头等。 钻头主要是用来破碎孔底岩石的； 卡芯器用于从孔底卡断岩芯。 扩孔器：保持孔径不减小并可往孔内自由地下入另一同直径钻头。同时有导向作用。 岩芯管用以容纳岩芯，同时也承受和传递钻压和提力，带动钻头工作，它在钻进过程中能保全岩芯，并把岩芯运载到地表。 当钻具组从孔内提出时，卡簧将岩芯卡在钻头内，并保持在岩芯管中。 钻进方法和工作条件不同钻进工具有不同的种类、型式。;GB/T 16950-1997 金刚石岩心钻探钻具设备 本标准规定了金刚石岩心钻探钻孔深度在1500m 以内，适用于不同地层的单层岩心管、多种设计的双层岩心管以及钻杆、套管的型式、尺寸、主要机械性能、连接螺纹等技术内容。 金刚石岩心钻探常规钻具分为单层岩心管、双层岩心管两大类。口径规格依国际通用的R,E,A, B,N,H,P,S作为代号，规格代号及对应的公称口径见表 ;规格代号;金刚石岩心钻探双层岩心管(双管钻具); 口径 钻具类型;金刚石岩心钻探常规钻具单双管系列;型式、种类;套管及其附件 金 刚石岩心钻探用套管分为X和W两种系列。X系列是管体两端均为内螺纹，靠接箍连接;W系列则是管体两端分别加工成内、外螺纹，可以直接连接。X系列接箍内径与W 系列套管内径相同。 套管 、 套管接箍、套管钻头、套管扩孔器、套管鞋内外径尺寸见表所示 ;口径代号;GB /T 16951-1997 金刚石绳索取心钻探钻具设备 本标 准 规 定了钻孔深度在15 00m 以内的金刚石绳索取心钻探通用设计的岩心管、钻杆及接头、钻头、扩孔器等尺寸、连接螺纹等互换性技术内容.金 刚石绳索取心钻探钻具口径规格依国际通用的A,B,N,H,P、作为代号。钻具代号由口径规格及绳索(国际通用WL)组成 规 格 代 号 及 对 应 的 公 称 口径 mm ;绳索取心钻具,除内、外岩心管，钻头、扩孔器，钻杆及接头等必须保证互换的型式及尺寸外，关于钻具的单动、悬挂、长度调节、定位、导正、报信、捞矛等型式及尺寸都由设计者选定.;规格代号;规格代号;二、钻杆柱 主要的作用。 (1)把钻机动力和回转器的回转运动传递给孔底的钻头。 (2)将轴向载荷(钻压)传递给钻头并加以调节。 (3)用作钻孔冲洗介质的通道。冲洗介质经过钻杆、钻杆与孔壁(或套管内壁)形成的环状间隙进行循环，用来冲洗钻孔和冷却钻头。 (4)在某些特殊钻进方法中，钻杆柱还用作输送岩芯或岩芯提取器的通道或作为更换井底钻头的通道、以及投送卡取岩心的卡料，输送测斜仪器或者输送堵漏材料等;钻杆柱的连接 普通金刚石钻进的钻杆采用端部加厚的管坯制造，钻杆柱由接头或上、下接头副连接。 连接螺纹分为圆柱梯形螺纹和顶锥式圆柱梯形螺纹，相应的钻杆两端、接头或接头副的螺纹均互相对应。 立根：由两根或者多根钻杆单根通过接头连接起来的，在提下钻过程中不卸开的钻杆柱。立根的长度根据钻塔高度确定。提下钻时，是在两个立根之间卸开。 钻杆柱的薄弱环节：钻杆两端加工螺纹的部位，钻杆接头。 钻杆柱在孔内的工作特点： 钻杆柱在孔内呈螺旋弯曲状态，在孔内可能有两种方式不同的旋转运动，（1）公转：围绕着钻孔中心 ;轴旋转。在这种情况下，钻杆产生一边偏磨。（2）自转：围绕着自身的中心轴旋转。此时钻杆表面产生均匀磨损。理想状态为钻杆柱自转。 为什么会出现公转： 压力——压力大，增加弯曲、 回转速度（转数）——转数增加，离心力增大，弯曲、钻杆本身的质量——材质、螺纹加工、热处理缺陷。 公转时出现的问题：摩擦阻力增大、钻杆疲劳破坏、钻杆折断、敲击孔壁、钻杆偏磨、钻孔质量下降等。 钻杆在孔内的弯曲不可避免 在钻进中，由于部分钻杆柱的质量是作为钻压施加于钻头之上的，使得下部钻杆柱受压，在减压钻进中，部分钻杆自重由钻机提拉而平衡。所以在钻杆柱上就有某一个点纵向力为零，称为零断面或中和点，通常用0-0?表