鉆探設(shè)備鉆具及開孔培訓(xùn)課件

鉆探設(shè)備鉆具及開孔培訓(xùn)課件巖心鉆探設(shè)備鉆塔是用來下鉆和提鉆時，用于吊裝鉆桿的支架，通過提升輪的正、反轉(zhuǎn)，用鋼絲繩提鉆和下鉆。泥漿泵是在鉆井時，給鉆頭冷卻時供水的高壓泵，因?yàn)殂@孔時鉆頭需要冷卻，同時又要將鉆出的沙石泥土排出，所以通過鉆桿中心的孔將高壓水輸送的鉆頭，同時高壓水連同泥沙從鉆桿四周被擠出孔內(nèi)。鉆井時泥漿泵的作用是非常重要的。鉆探工程包括鉆探工藝和鉆探設(shè)備兩方面內(nèi)容，以鉆探工藝為主，鉆探設(shè)備是服從于鉆進(jìn)工藝要求的專業(yè)機(jī)械設(shè)備，其優(yōu)劣以實(shí)現(xiàn)和滿足鉆進(jìn)工藝的程度來辨別。鉆探工藝要求鉆機(jī)應(yīng)能完成以下基本作業(yè)：驅(qū)動鉆桿柱及鉆頭等回轉(zhuǎn)(沖擊或震動)碎巖；提供碎巖必須的軸向壓力，并能進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)；升降鉆具，具有使鉆桿柱及鉆頭等提出孔口及再下入孔內(nèi)繼續(xù)下一回次鉆進(jìn)的能力一鉆機(jī)1.鉆機(jī)的主要功能*：①帶動鉆具向巖層深部鉆進(jìn)；②通過升降機(jī)起·下鉆具2.選用、評價鉆機(jī)的主要參數(shù)鉆機(jī)的技術(shù)特征參數(shù)是鉆機(jī)生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能及質(zhì)量指標(biāo)的總和，也是選用、比較和評價鉆機(jī)的依據(jù)，主要包括：基本參數(shù)、主要參數(shù)和一般參數(shù)。3.選用、評價鉆機(jī)的原則鉆進(jìn)能力參數(shù)（鉆進(jìn)深度；鉆孔直徑；鉆桿直徑）;回轉(zhuǎn)系統(tǒng)參數(shù)(回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速;立軸(或轉(zhuǎn)盤)通孔直徑與讓開孔口形式);鉆機(jī)給進(jìn)系統(tǒng)參數(shù)(立軸最大上頂力;立軸最大給進(jìn)力;給進(jìn)速度、給進(jìn)行程與倒立軸速度)；鉆機(jī)升降系統(tǒng)參數(shù)（最大起重量；提升速度）；鉆機(jī)的重量和動力機(jī)的功率4.回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速:帶動鉆頭、鉆具回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時的速度(1)確定回轉(zhuǎn)器最高轉(zhuǎn)速的主要依據(jù)：鉆頭適用的最高轉(zhuǎn)速；鉆桿與鉆機(jī)的質(zhì)量；鉆頭、鉆桿、鉆機(jī)與鉆進(jìn)工藝的發(fā)展趨勢等(2)目前各類鉆頭適用的最高轉(zhuǎn)速：孕鑲金剛石鉆頭：V為3.5m/s；表鑲金剛石鉆頭：一般V為﹥2.5m/s；硬質(zhì)合金鉆頭：一般n為400~500r/min；；鉆粒鉆頭：n為400r/min(3)回轉(zhuǎn)器最低速度：最低轉(zhuǎn)速以適應(yīng)開孔鉆進(jìn)、復(fù)雜巖層鉆進(jìn)、掃孔與處理孔內(nèi)事故等的需要為依據(jù)。其中：硬合金鉆頭：100~150r/min；表鑲金剛石鉆頭：50~150r/min為適應(yīng)不同巖層、鉆進(jìn)方法、鉆頭類型需要，nmax~nmin間一般取3~8檔(現(xiàn)多為無級調(diào)速液壓變速器)。為使主軸鉆機(jī)用于事故處理，轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)兼作擰管機(jī)，并設(shè)1~2個反轉(zhuǎn)檔。5.鉆機(jī)的分類（1）按用途分類：①石油天然氣勘探開發(fā)鉆井設(shè)備：轉(zhuǎn)盤式，井深大，功率大，設(shè)備復(fù)雜龐大。②固體礦產(chǎn)勘探鉆機(jī)：一般用立軸式液壓鉆機(jī)(近年用全液壓動力頭鉆機(jī))，也稱巖心鉆機(jī)。③水文勘探和水井鉆機(jī)：大孔徑，要求大功率。④工程地質(zhì)勘察鉆機(jī)。⑤地下鉆機(jī)。⑥砂礦鉆機(jī)。⑦工程施工鉆機(jī)（2）按鉆進(jìn)方法分類：沖擊式鉆機(jī)；回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)；振動鉆機(jī)。沖擊式鉆機(jī)分為：鋼絲繩沖擊式；鉆桿沖擊式?；剞D(zhuǎn)式鉆機(jī)又分為立軸式；轉(zhuǎn)盤式；移動回轉(zhuǎn)器式。立軸式又分為：手把給進(jìn)式；螺旋差動式；手把螺旋差動式；液壓給進(jìn)式。轉(zhuǎn)盤式又分為：鋼繩加減壓；液壓缸加減壓。移動回轉(zhuǎn)器式又分為：全液壓動力頭式（有升降機(jī)提升；無升降機(jī)提升）；機(jī)械動力頭式。7.對鉆機(jī)的一般要求：①零部件設(shè)計(jì)的工藝性良好，便于制造、成本低。②盡量應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)件，以便維修、更換。③具合理的使用壽命，并在使用期內(nèi)工作安全可靠。④操縱時體力消耗少，勞動條件好，而且還應(yīng)減少操作時的緊張程度。⑤手柄位置集中，配置合理，便于記憶、操作靈便、易于控制。⑥從節(jié)能觀點(diǎn)要求熱效率和傳動效率高，燃料和電力消耗小。⑦結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸及重量合理，外形美觀大方協(xié)調(diào)，能提高操作者的興趣。二、泥漿泵泵：通過一定的方式將動力機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w能的設(shè)備。泥漿泵在鉆探工作中的作用：促使沖洗介質(zhì)循環(huán)，清除巖屑；供給鉆具能量；輸送特種物質(zhì)；判斷孔內(nèi)情況2.由于能量轉(zhuǎn)換方式的不同，鉆場用泵可分為不同的類型：容積式泵；動力式泵；其它泵3.鉆進(jìn)工作對泵的要求流量均勻且能在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；具有一定的強(qiáng)制壓力及較大的調(diào)壓范圍；排量要穩(wěn)定；具有超載承受能力和保護(hù)措施；要適應(yīng)鉆探工作在野外施工的惡劣環(huán)境；運(yùn)移性好。三、鉆探設(shè)備的動力驅(qū)動裝置主要用電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)作為動力驅(qū)動裝置。在地下淺部鉆進(jìn)中，特別在粉塵爆炸危險(xiǎn)的礦井內(nèi)，有時使用氣動動力機(jī)和液動動力機(jī)來驅(qū)動輕型鉆機(jī)。它們均為通用設(shè)備，一般是按需選擇。1.電力驅(qū)動裝置常用交流異步電機(jī)，功率不大時可用鼠籠電機(jī)，功率大于15~20kW時用帶接觸環(huán)和起動裝置電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)操縱簡單、方便；水泵、泥漿攪拌機(jī)等其它設(shè)備可單獨(dú)驅(qū)動；可實(shí)現(xiàn)反向驅(qū)動。2.內(nèi)燃機(jī)常用內(nèi)燃機(jī)為柴油機(jī)，也有汽油機(jī)和原油為燃料的燃燒室式內(nèi)燃機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：不依賴外部能源，燃料油易供給。缺點(diǎn)：不耐用，管理維修復(fù)雜；必須使用變速箱來調(diào)節(jié)扭矩和獲得反轉(zhuǎn)。應(yīng)按所有設(shè)備的最大負(fù)荷要求選擇內(nèi)燃機(jī)功率。四、鉆塔及附屬設(shè)備鉆塔：安裝鉆探設(shè)備和人工操作活動的場所。在鉆進(jìn)過程中，其主要作用是作為起下鉆具的構(gòu)筑物。1.鉆塔應(yīng)滿足的要求：①為起下鉆具、套管柱和懸掛鉆具，要求鉆塔有足夠的承載能力及足夠的剛度。②為提高起下鉆效率，要求鉆塔有合理的高度。③鉆塔的上頂及下底應(yīng)有足夠的面積，以便安裝天車及鉆探設(shè)備。一般要求：自重輕，運(yùn)移性好，拆裝及操作方便，使用時安全可靠，成本低。2.鉆塔的類型（1）按制造鉆塔材質(zhì)分金屬鉆塔和木質(zhì)鉆塔；(2)按鉆塔的構(gòu)造分為四類：四角鉆塔、三角鉆塔、兩腳輕便鉆塔、桅桿式鉆塔；（3）按鉆孔的角度分兩類：直塔，斜塔；第二節(jié)鉆探管材及常用工具一、鉆進(jìn)工具通常指鉆頭、巖心管、異徑接頭、取粉管、鉆桿、接頭和水龍頭。1鉆頭取芯鉆頭的主體是空心鋼管，上端有絲扣與巖心提斷器外殼或巖心管連接，下端唇面鑲有（或不鑲）硬合金或金剛石切削具，它是井底破碎巖石的工具。一般鉆頭規(guī)格有：170、150、130、110、91、75、59、46mm，其中75、59、46mm的鉆頭為小口徑金剛石鉆頭的規(guī)格。2巖心提斷器巖心提斷器是取巖心的一種工具，有時用，有時不用，安裝在巖心管下端的鉆頭體內(nèi)，與巖心管和鉆頭體內(nèi)均為絲扣連接，其機(jī)理是當(dāng)回次結(jié)束上提鉆具時，靠提斷彈簧內(nèi)圈的縱向肋狀突出部分與巖心接觸并下滑抱緊巖心將其卡住，擰斷后即可提出孔外3巖心管4異徑接頭連接鉆桿柱和巖心管的接頭?？煞譃殂姷妒胶腿》酃苁疆悘浇宇^式兩種。5鉆桿6主動鉆桿7水龍頭8套管二附屬工具提引類；夾持類；擰卸類；；打撈類；修理類第三節(jié)設(shè)備安裝與開孔一﹑設(shè)備的安裝1修筑地盤以保證地盤質(zhì)量和鉆探施工方便為原則，選擇和平整地盤。①地盤的質(zhì)量由設(shè)計(jì)位置確定，斜孔鉆進(jìn)時，鉆孔的方位決定鉆場的布置走向。②地面平整，且有一定的抗壓強(qiáng)度。③在山坡修地盤時，靠坡面的坡度，對于堅(jiān)硬穩(wěn)固巖石，一般不超過60o~80o，對于松軟巖石坡度應(yīng)小于45o。④填方面積不得超過地盤面積的1/3；填方必須夯實(shí)。⑤需進(jìn)行鑿巖爆破時,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行爆破安全規(guī)程。2修建地基目的：承受鉆探設(shè)備等荷重，防止地盤塌落、傾斜。選擇地基類型時要考慮地表情況、鉆探設(shè)備、鉆孔深淺等因素。常見的地基類型有以下幾種：淺槽地基，臥枕地基，豎樁地基，深坑地基以及混凝土地基。3鉆塔安裝：在按孔位布置好的基臺上將使用的鉆塔豎起稱為鉆塔安裝。其安裝方法可分為：整體安裝和分節(jié)安裝。4機(jī)械安裝：是根據(jù)不同的機(jī)型按照要求依次將鉆機(jī)、中間軸、動力機(jī)、水泵等用螺桿固定在基臺上。鉆機(jī)安裝前，首先根據(jù)確定的孔位，測量好鉆機(jī)立軸與機(jī)坐前排孔距離，方可確定鉆機(jī)安裝位置；然后布置好基臺木。二、開孔工作1鉆孔結(jié)構(gòu)及其選擇鉆孔結(jié)構(gòu)是由孔口、孔深、孔底、孔壁等要素組成。鉆孔結(jié)構(gòu)選擇以巖石的物理性質(zhì)、覆蓋層厚度、開孔地層情況、水文地質(zhì)條件、鉆孔深度、終孔直徑、以及鉆進(jìn)方法和鉆探用途為依據(jù)。開孔