岩土钻掘工程-发展历程进展课件.ppt

1、岩土钻掘工程岩土钻掘工程Exploration Drilling and Tunelling Engineering本课程主要讲述内容本课程主要讲述内容绪论绪论钻探工艺钻探工艺岩芯钻探钻具，钻进方法，岩矿芯采取，岩芯钻探钻具，钻进方法，岩矿芯采取，特种取芯方法，钻孔弯曲及其测量特种取芯方法，钻孔弯曲及其测量 坑探工程坑探工程桩基工程桩基工程绪论绪论钻探历史钻探历史现代钻探发展分类现代钻探发展分类钻探工作内容钻探工作内容钻探技术发展现状钻探技术发展现状本课程性质、目的、参考书本课程性质、目的、参考书 几个基本概念几个基本概念一、钻探历史一、钻探历史 Drilling historyDrillin

2、g history 四大发明四大发明：火火 药药 Powder 三国时期三国时期指南针指南针 Compass战国时期战国时期造造 纸纸 Papermaking东汉时期东汉时期印刷术印刷术 Printing 隋朝时期隋朝时期 钻探是我国公元前254年(秦昭王时代)的一项伟大发明，对我国政治经济文化产生了很大的影响。这一发明于17世纪传入西方。五大发明：五大发明：钻钻 探探 Drilling一、钻探历史一、钻探历史 钻探发展经历的几个历史阶段：钻探发展经历的几个历史阶段：1、传说时代的古井、传说时代的古井（四五千年以前的史前时期四五千年以前的史前时期）2、井盐钻探、井盐钻探（公元前公元前2-3世纪

3、世纪）3、古代深井阶段、古代深井阶段（1041-1368）4、近代深井阶段、近代深井阶段（1369-1911）5、现代机器钻进阶段、现代机器钻进阶段（1911-）一、钻探历史一、钻探历史 1、传说时代的古井、传说时代的古井（四五千年以前的史前时期四五千年以前的史前时期）伯益作井 伯益是舜帝时期主管山川、林泽的大臣；世本称颂是凿井的发明者。周书记载：黄帝穿井黄帝穿井尧舜禹时代击壤歌日出而作，日入而息，凿井而饮，耕田而食，帝力于我何有哉一、钻探历史一、钻探历史 深井钻凿的历史开始 李冰劈山凿井，自贡井盐。李冰劈山凿井，自贡井盐。2、井盐钻探、井盐钻探（公元前公元前2-3世纪世纪）公元前年左右，李冰

4、为蜀郡太守，是一个水利和凿井专家。建造都江堰，大兴水利，组织百姓开凿盐井。飞沙堰溢洪道 安澜索桥 飞沙堰二王庙一、钻探历史一、钻探历史 3、古代深井阶段、古代深井阶段（1041-1368）现代盐井、油井、气井的雏形 北宋卓筒井，小口径深井北宋卓筒井，小口径深井 大口浅井大口浅井小口深井小口深井表明我国古代钻井工表明我国古代钻井工艺向前飞跃了一大步艺向前飞跃了一大步卓筒井是一种井眼“如碗大”，深数十丈的盐井。开井口开井口下石圈下石圈锉小口锉小口下木柱下木柱扇泥扇泥锉大口锉大口古代钻头古代钻头各类井架模型各类井架模型修、治井工具修、治井工具打捞落物模型打捞落物模型燊海井模拟燊海井模拟人们可看到凿井

5、的碓架和井场的设备，体会到凿井的艰辛与人力钻进上千米的不易。正是用这样的方法，自贡盐工却开凿出了世界第一口超千米深井，为人类 的文明和进步写下了光彩照人的一页。正是用这种方法，盐工们在自贡这块土地上钻凿出13000多口盐井，昔日古盐都百里盐场的繁荣景象是不难想象的。一、钻探历史一、钻探历史 4、近代深井阶段、近代深井阶段（1369-1911）严密的钻井工序、选井位、下导管、开钻、严密的钻井工序、选井位、下导管、开钻、事故处理、堵漏等。事故处理、堵漏等。一、钻探历史一、钻探历史 5、现代机器钻进阶段、现代机器钻进阶段（1911-）机械化生产、质量管理、技术革新、机械化生产、质量管理、技术革新、创

6、造发明、创造发明、科学钻探、科学钻探、信息化等。信息化等。二、现代钻探发展分类二、现代钻探发展分类 Drilling classification固体矿产地质钻探固体矿产地质钻探 Solid mineral drilling油气钻探油气钻探 Oil and gas drilling水井、地热钻探水井、地热钻探 Water well drilling and geothermal drilling工程地质与水文地质钻探工程地质与水文地质钻探 Engineering geological drilling工程施工钻工程施工钻 Civil engineering drilling特殊钻探特殊钻探 S

7、pecial drilling工程地质与水文地质钻探工程地质与水文地质钻探土木建筑基础工程钻探市政工程建设道路、隧道交通工程港口建设工程地质灾害治理工程软弱地基改造处理水利、水电工程考古群勘察地下大型建筑物勘察军事特殊工程特殊钻探特殊钻探地下核爆破钻探地下核爆破钻探极地取样极地取样星球钻探星球钻探三、钻探工作的内容三、钻探工作的内容 Drilling main work、设计阶段、设计阶段确定钻孔结构；选择设备、工具、管材；制定工艺措施；预算台效；制定安全措施；人员组织与管理。、施工阶段、施工阶段施工准备（修路、机场平整、安装水电等设备）开孔正常钻进终孔、结束阶段、结束阶段封孔；拆迁；资料统计

8、、对比、总结四、钻探技术发展现状四、钻探技术发展现状 Drilling technical development钻进过程中主要解决的技术问题：破碎岩石、清理岩屑、采取岩矿芯、保护孔壁、钻进方法、钻进方法Drilling methods硬质合金钻进硬质合金钻进Tungsten-carbide drilling冲击回转钻进冲击回转钻进Percussive-rotary drilling钻粒钻进钻粒钻进Shot drilling金刚石钻进金刚石钻进Diamond drilling四、钻探技术发展现状四、钻探技术发展现状 Drilling technical development、钻进方法、钻进方

9、法Drilling methods金刚石钻进金刚石钻进Diamond drilling表镶钻头表镶钻头Surface set diamond bit孕镶钻头孕镶钻头Impregnated diamond bit复合片钻头复合片钻头PDC bit绳索取芯钻进绳索取芯钻进Wire-line coring drilling四、钻探技术发展现状四、钻探技术发展现状 Drilling technical development、护壁堵漏、护壁堵漏Hole wall protection and loss shut-off普通泥浆普通泥浆General mud优质泥浆优质泥浆High grade mud固

10、相泥浆固相泥浆Solid mud低、无固相泥浆低、无固相泥浆Non-solid or non-clay mud四、钻探技术发展现状四、钻探技术发展现状 Drilling technical development3、取芯方法、取芯方法Sampling methods单动双层岩芯管单动双层岩芯管Single tube core barrelDouble tubes core barrel水力输送岩芯管水力输送岩芯管Center sample recovery(CSR)四、钻探技术发展现状四、钻探技术发展现状 Drilling technical development4、孔斜方面、孔斜方面Hol

11、e deviation and surveying孔底动力机孔底动力机 Down-hole motor陀螺仪测量陀螺仪测量 Gyro surveying人工定向钻探人工定向钻探 Directional drilling随钻测量随钻测量 Measurement while drilling计算机应用计算机应用 Computer aids drilling五、本课程性质、目的、参考书五、本课程性质、目的、参考书本课程是煤及煤层气工程专业必修课。钻探工程是利用井口井口去实现地勘和施工的目的，利用钻孔钻孔去完成地勘及施工任务。钻探工艺和设备是一门实践性很强的应用技术，内容涉及的知识领域很广。必备的知识

12、包括：一般基础知识一般基础知识；技术基础知识技术基础知识；钻探工作基本知识钻探工作基本知识李世忠 钻探工艺学 地质出版社马植侃 钻探工程学 中国矿大出版社郭绍什 钻探手册 中国地大出版社探矿工程科技进步100例 地质出版社赵庆波 煤层气地质与勘探技术 石油工业出版社苏义脑 井下控制工程学研究进展 石油工业出版社苏义脑 螺杆钻具研究及应用 石油工业出版社王亚伟等 分枝井钻井完井技术 石油工业出版社主要参考书主要参考书主要参考书主要参考书中文期刊中文期刊 探矿工程、西部探矿工程、地质与勘探、煤田地质与勘探国外钻井技术、石油钻采工艺、石油钻探技术、矿大学报、地大学报、石油大学学报、吉林大学学报等外文

13、期刊外文期刊 DrillingIndustrial Diamond Review IDR Mining Journal有关会议论文集有关会议论文集 七、几个基本概念七、几个基本概念、探矿工程 Exploration engineering探矿工程地质勘探的重要手段，是获得直接的、真实的地质资料的必要手段，是勘探工作不可缺少的一环，是对矿产资源做出最终评价的依据。探矿工程内容包括：探矿工程内容包括：钻探工程钻探工程 Exploration drilling engineering坑探工程坑探工程 Exploration tunelling engineering槽探工程槽探工程 Explorat

14、ion treching engineering矿产管理矿产管理安全技术安全技术钻探工程包括工艺工艺和设备设备两者之间以钻进工艺钻进工艺为主钻探设备钻探设备服从于钻进工艺要求的专业机械设备钻探工艺钻探工艺是钻探工程中的一项主导性技术七、几个基本概念七、几个基本概念2、技术经济指标 Economic-technical index（）台月和台月数台月台月 rig-month：一个成建制的机台，生产时间达一个月（按720小时计算）为一个台月。台月数台月数 amount of rig-month:计入台月的时间（小时）除以720小时，为台月数。七、几个基本概念七、几个基本概念2、技术经济指标 Eco

15、nomic-technical index（）机械钻速 rate of penetration 机械钻速（vm）：单位纯钻进时间内所钻钻孔的进尺量。机械钻速反映碎岩方法、所钻岩石性质，所用钻进工艺技术状况的一个指标。1thvmh钻孔进尺；t1 纯钻进时间。七、几个基本概念七、几个基本概念2、技术经济指标 Economic-technical index（）经济钻速 meterage per rig-month经济钻速（vE）：表示一台工作钻机在一个月期间内钻孔进尺量。一个月时间用于基本工序T、辅助工序T1、非生产工序T2112H()mEvtTTTmHm 月进尺；m 月内台班数。七、几个基本概念七、几个基本概念、钻孔结构、钻孔结构 Hole structure钻孔结构是指构成钻孔剖面的技术要素，它包括：总孔总深度各孔段直径和深度套管或井管的直径和长度，下放深度和灌浆部位。七、几个基本概念七、几个基本概念、岩石可钻性、岩石可钻性 Rock drillability岩石可钻性是指岩石被碎岩工具钻碎的难易程度。岩石可钻性指数 Drillability index of rock在一定方法和条件下确定的岩石可钻性的相对值。主要分级观点：、岩石力学性质评价岩石力学性质评价、用实钻速度评价用实钻速度评价、用微钻速度评价用微钻速度评价、用碎岩比功评价用碎岩比功评价