钻探工程――设备管材工艺方法

目 录

第一部分 钻探设备

一 钻机

(一)岩芯钻机

1.地矿部立轴式岩芯钻机 2.部分全液压动力头式岩芯钻机主要技术

参数

(二)水文水井钻机

1水文水井钻机系列和钻机主要技术参数的规定 2水井钻机技术参数

(三)工程地质勘察钻机

1地矿部工程地质勘察钻机系列规定 2工程地质勘察钻机

(四)工程施工钻机

1大口径转盘式工程施工钻机技术参数 2.螺旋钻孔机技术参数

3.潜水工程施工钻机技术参数 4.移动回转器式工程施工钻机技术参

数 5.土星系列工程钻机 6.水平孔钻机技术参数 7.建筑

安装工程钻机技术参数 8.改型工程钻机技术参数 9.振动沉管钻

孔机

(五)砂矿钻机

(六)物探及轻便钻机

(七)坑道钻机

(八)取样及考古钻机

二 泵

(一)泥浆泵型号及技术参数

1.地矿部DZ3-79规定 2.地矿部地质岩芯钻探用泥浆泵系列基本参数规

定DZ20―82 3.地矿部水文地质与水井钻探泥浆泵系列基本参数规定

(27)4.往复式泥浆泵类型及技术参数

(二)螺杆泵型号及技术参数

(三)砂泵型号及技术参数

(四)离心泵型号及技术参数

1.B、BA型离心泵 2.DA型离心泵

(五)深井泵型号及技术参数

1.JD型深井泵 2.J型深井泵 3.深井潜水泵

(六)液压活塞式砼输送泵主要技术参数

三 动力机

(一)柴油机

(二)电动机 起动器及动力配电箱

1.三相异步电动机 2起动器(48)3.动力配电箱

(三)变压器

1.电力变压器 2.局部照明变压器

(四)移动式发电机组

1.发电机组型号含义 2.发电机组容量的选择 3.发电机组的类型

及技术参数

(五)空气压缩机

四 钻塔

(一)SG系列钻塔代号

(二)SGX17型、SGX13型、SG23型钻塔安装编号

五 泥浆搅拌机、泥浆净化设备及砼搅拌机

(一)泥浆搅拌机型号及技术参数

(二)泥浆净化设备主要技术参数

(三)砼搅拌机

六 设备安装

(一)常用钻机地盘面积

(二)地基

(三)基台木及基台木的布置

1.基台木规格 2.型钢基枕 3.基台木布置图

(四)常用钻机地脚螺丝孔距

(五)斜孔安装计算

1.三脚木塔安装计算 2.四脚斜塔安装计算 3.斜孔钻机座位置的

确定

(六)钻塔绷绳和避雷装置的安装

1.绷绳安装 2.避雷针安装

(七)钻探施工中常用的几种绳扣结法

第二部分 钻探管材及工具

一 钻探管材

(一)普通地质钻探用无缝钢管

1普通钻杆、接箍、锁接头 2.岩芯管、套管 沉淀管及其接头

3.主动钻杆、钻铤

(二)金刚石钻进用无缝钢管

1.金刚石钻进用钻杆 2.金刚石岩芯钻进用钻探管材螺纹与岩芯管、套

管 3.绳索取芯金刚石岩芯钻进用管材 4.金刚石钻进用岩芯管外

管 5.金刚石钻进用岩芯管内管 6.金刚石钻进用套管基本尺寸

二 钻探工具

(一)升降工具

1.提引器 2提引环("U"型环) 3.滑车 4.钻杆吊卡

5.水龙头 6.钻井用钢丝绳 7绳索取芯钻具绞车

(二)拧卸工具

1.垫叉 2.钻杆夹持器 3. 套管夹板 4.锁接头扳手

5.自由钳 6.液压拧管机

第三部分 钻探工艺

一、岩石的性质

(一)岩石的物理性质

(二)岩石的力学性质

(三)岩石的可钻性及其分级表

二 硬质合金钻进

(一)硬质合金的选择

(二)硬质合金钻头

(三)硬质合金钻进规程参数的选择

1.钻压 2.转速 3.泵量

(四)针状自磨式硬质合金钻头的规程参数

(五)最佳回次钻程时间

三 金刚石钻进

(一)金刚石的选择

1.金刚石的性质 2.金刚石的品级 3.金刚石的粒度 4.BJF

系列钻探用人造金刚石聚晶复合片 5.人造金刚石圆柱状、三角形聚晶

的形状及尺寸

(二)金刚石钻头

1.金刚石钻头的结构要素 2.金刚石钻头的规格 3.金刚石钻头的

胎体 4.金刚石的粒度和出刃 5.金刚石的浓度(密度)

(三)金刚石扩孔器

(四)绳索取芯钻头胎体尺寸

(五)金刚石钻头及扩孔器螺纹尺寸

(六)金刚石钻进规程参数

1.钻压 2.转速 3.泵量 4.金刚石钻进规程参数的配合

(七)单颗金刚石破碎岩石情况

(八)金刚石钻具的级配系列

(九)工程用金刚石钻头

四 钢粒钻进

(一)钢粒钻进孔底过程

(二)钢粒的规格和性能

(三)钢粒钻头

(四)钢粒钻进规程参数

1.投砂量 2.钻压 3.转速 4泵量

五 冲击回转钻进

(一)液动冲击器型号

1.正作用液动冲击器的技术性能 2.反作用液动冲击器的技术性能

3.双作用液动冲击器的技术性能 4射流式液动冲击器的技术性能

(二)风动冲击器型号

(三)冲击回转钻头

(四)冲击回转钻进规程参数

1.钻压 2.转速 3.泵量与泵压 4.冲击频率与冲击间距

六 岩(矿)芯采取

(一)采取岩(矿)芯的质量要求

1.岩(矿)芯采取率 2.岩(矿)芯的完整性 3.岩(矿)芯的纯

洁性 4.岩(矿)芯的代表性

(二)岩(矿)层取芯难度分类

(三)单层岩芯管钻具取芯

(四)双层岩芯管钻具

1.金刚石单动双管钻具 2.金刚石绳索取芯钻具 3.金刚石绳索取

芯冲击回转钻具

(五)SF-1型砂矿取样器规格及技术参数

七、钻孔弯曲

(一)测量钻孔弯曲的基本原理

(二)测斜仪器

(三)测斜仪校验台

(四)造斜器顶角和安装角的确定

1.计算法 2.图算法 3.用计算表查楔子的安装角 4.各种

直径、顶角的导斜器槽面斜边长度

(五)造斜螺杆钻具和检查定向仪

1.造斜用螺杆钻具技术参数 2.检查造斜用定向仪的技术参数 3.定

向钻进配套设备 4常用造斜钻具及配套器具 5.CK型、LZ型

连续造斜器的主要技术性能

第四部分 冲洗液与护壁堵漏

一 冲孔及冲洗介质

(一)冲孔方式

(二)冲洗介质

(三)冲洗介质在孔内的返速

1.冲洗液在孔内的返速 2.空气吹孔时的气流返速

(四)冲洗液分散体系

二 泥浆的基本原料

(一)造浆用水

(二)造浆粘土

1.粘土矿物的分类 2.膨润土 3.膨润土的质量标准 4.我国

常用膨润土及低粘增效粉 5.LMB-1型低粘增效粉的主要技术指标

三 泥浆处理剂

(一)无机处理剂

(二)有机处理剂

四 无固相钻孔冲洗液

五 冲洗液的净化

六 复杂地层的护壁与堵漏

(一)不稳定地层分类

(二)漏失地层分类

(三)漏失层处理

1.水泥堵漏 2.惰性材料堵漏 3.化学浆液堵漏

(四)复杂地层处理方法及使用材料总表

七 泥浆性能测试仪器

(一)NNX-1型旋转式粘度计

(二)NR-1型钻井液润滑性测定仪

(三)ZNH型泥浆含砂量测定仪

(四)ZNS-3型台式失水仪

(五)42型高温高压泥浆失水测定仪

(六)NCH-75型高温高压稠化时间测定仪

(七)ZNB型泥浆比重计

(八)SSH-1型湿筛仪

(九)ZNG型固相含量测定仪

(十)GRL-1型滚子加热炉

八 泥浆配制数量表

(一)配制1m3泥浆所需粘土和水的数量

(二)配制1m3加重原浆所需重晶石用量

(三)配制1m3降低比重泥浆所需加水量

(四)各种粘土造浆能力参考表

九 地质队泥浆仪器及辅助设备

第五部分 水文水井及工程地质钻探

一 水文、水井施工设计的主要内容

二 大口径钻进方法的选择

三 供水井的钻孔结构

(一)孔深超过300m的深井钻孔结构

(二)孔深100~300m中深井钻孔结构

(三)孔深100m以内的浅井钻孔结构

四 水井成井工艺

(一)水井成井工艺程序

(二)井管结构及类型

1.常用并管特点及适用范围 2.井壁管

(三)滤水管(过滤器)

1.滤水管类型及其适用含水层 2.骨架式滤水管 3.缠丝滤水管

4.包网滤水管 5.聚丙烯塑料滤水管 6.玻璃钢滤水管

7.贴砾滤水管 8.滤水管基本参数的选择

(四)下管

1.水井成并时下管方法 2.关于浮力塞的计算 3.水泥管粘接剂

配方

(五)填砾

1.填砾规格及滤水管缠丝间隙配合表 2填砾数量用量表

(六)止水

1.各种止水方法的适用条件 2常用止水材料选择表

(七)洗井

1.洗并方法及适用条件 2.活塞洗井

(八) 抽水试验

1.抽水试验设备及适用条件表 2空压机气举抽水 3.量水箱

(九)增加出水量的方法

1.各种增加出水量方法的应用 2.管井酸处理的盐酸用量

五 工程地质钻探

(一)采取土样的施工程序

(二)取土器的分类

1.取土器分类 2.上提活阀式取土器结构

(三)各种取土器技术参数表

1.各种取土器技术参数 2在不同土层中取土器基本技术参数

(四)回转压入取土工艺

(五)各种土层的清孔要求

(六)取土方法和各种取土器的选择

第六部分 基础工程施工钻探及岩土钻凿工程

一 工程施工钻钻进方法

(一)硬质合金钻进

1.硬质合金鱼尾钻头 2双腰带笼式钻头

(二)钻粒钻进

1.钻粒钻头规格 2.岩芯管规格 3.钻进规程(略)

(三)反循环钻进

1.反循环钻进用钻头 2.反循环钻进对泥浆性能的要求 3.反循环

钻进规程

(四)螺旋钻进

1.螺旋钻具 2.钻进规程

二 钻孔灌注桩

(一)钻孔灌注桩的成孔方法分类

(二)钻孔灌注桩的质量要求

(三)钻孔灌注桩的施工流程

(四)钻孔灌注桩的一般成孔方法

1.泵吸反循环钻进规程 2.正循环钻进规程 3.钻进冲洗液的配

制与循环系统

(五)混凝土的灌注

1.钻孔灌注桩混凝土的配制 2选配混凝土搅拌机械及灌注导管

3.导管埋深与导管漏斗高度计算 4.首批混凝土灌入量(初灌量)的确

定

三 地下连续墙

(一)地下连续墙的施工工艺过程

(二)地下连续墙施工管理系统图

(三)场地准备

1.多头钻挖槽法作业面积 2.挖斗法作业面积

(四)护壁泥浆

1槽壁稳定的计算 2.各类地层对泥浆粘度的要求 3.有关泥浆设

施、主要的机械及设备

四、地基加固处理

(一)地基加固处理方法分类

(二)土的加固改良方法汇总

(三)旋喷注浆法

1.旋喷注浆法适用的土质范围 2.旋喷注浆法常用机具设备 3.旋

喷工艺主要技术参数

(四)砂井排水法

1.砂井的布置 2.砂井的施工方法

(五)砂桩

(六)土桩和灰土桩

1.成孔容许偏差 2.成孔方法 3桩孔填夯

(七)振冲挤密法

第七部分 钻探工程基本计算

一 钻杆与套管(岩芯管)计算

(一)钻杆计算

1.钻杆重量计算 2.钻杆强度计算

(二)套管(岩芯管)计算

1.套管的抗拉强度计算 2.套管柱的滑脱载荷计算 3.套管的抗内

压强度计算 4.套管的抗外压强度计算 5.套管的弯曲应力计算

二 钻头底唇面积和圆周速度的计算

(一)钻头底唇面积的计算公式

(二)钻头圆周速度的计算

三 钻进功率计算

(一)破碎孔底岩石所需功的计算

(二)克服摩擦所需功率的计算

(三)回转钻杆所需功率的计算

(四)回转钻进总功率的计算

(五)减压钻进时驱动油泵所需功率计算

1.钻机的减压给进力计算公式 2.驱动油泵所需功率计算公式

四 皮带传动计算

(一)中心距计算

(二)皮带长度计算

1.开式传动皮带长度计算公式 2.交叉式传动皮带长度计算公式

3.半交叉式传动皮带长度计算公式

(三)皮带轮直径和变速关系的基本计算

1.皮带轮直径的计算公式 2.皮带速度计算公式 3.皮带轮转速的

计算公式

(四)三角皮带传动中心距计算

(五)三角皮带传动小轮包角α的计算

(六)所需三角皮带根数的计算

五、钢丝绳和滑轮组的计算

(一)钢丝绳计算

1.卷筒缠绳端拉力计算公式 2.钢绳拉断力计算公式 3.钢绳强度

校核计算公式 4.滑轮钢绳所需最低长度计算公式 5.滑轮组中

的工作钢绳数计算公式 6.滑轮组总绳数计算公式

(二)天车和动滑轮的滑轮数计算

1.无死绳端的滑轮数计算公式 2.有死绳端的滑轮数计算公式

六、冲洗液的计算

(一)配制泥浆所需粘土、水量的计算・

1.粘土量计算 2.水量计算

(二)加重剂用量计算

(三)降低泥浆密度所需加水量的计算

(四)泥浆量的计算

1.钻孔内泥浆量的计算 2.总泥浆量的计算

(五)饱和盐溶液计算

1.配制饱和盐溶液的计算 2.饱和盐溶液浓度及密度的计算

七、护孔堵漏常用计算

(一)钻孔漏失冲洗液量计算

(二)钻进承压水地层泥浆密度的计算

(三)护孔堵漏时灌注水泥的计算

1.水泥浆量计算 2干水泥用量计算 3.配制水泥浆所需水量的

计算

第八部分 钻探工程主要技术经济指标的计算方法及钻

探生产中的一般安全规定

一 关于工作量及效率指标

(一)工作量

(二)开动钻机数

1.最高开动钻机数 2.平均开动钻机数

(三)最高开动台年进尺，平均台年进尺

1.最高开动台年进尺 2.平均台年进尺

(四)台月数、台月效率、台月利用率

1.台月数 2台月效率 3.台月利用率

(五)钻月数，钻月效率

1.钻月数 2.钻月效率

(六)钻探总台时

1.纯钻进时间及纯钻进时间利用率 2.辅助时间 3.停钻及事故

时间、事故停待时间损耗率

(七)平均小时效率、平均台班效率

1.平均小时效率 2.平均台班效率

(八)钻头(扩孔器)平均进尺及最高进尺

1.钻头(扩孔器)平均进尺 2.钻头(扩孔器)最高进尺

(九)平均提钻长度，最高提钻长度

1.平均提钻长度 2.最高提钻长度

(十)钻探工人劳动生产率(或钻工平均进尺)

二 钻孔质量分类

(一)完全满足地质要求的钻孔(优质钻孔)

(二)部分满足地质要求的钻孔(合格钻孔)

(三)报废钻孔(三类钻孔)

1.由于施工原因造成报废钻孔和报废工作量 2.由于地质设计错误而造成

的报废钻孔和报废工作量 3.由于其他原因造成的报废钻孔和报废工

作量

(四)合格孔率，优质孔率

(五)报废工作量的处理和工作量报废率

1.报废工作量的处理 2.工作量报废率

三、成本指标

(一)钻探总成本、单位成本

1.钻探总成本 2.单位成本

(二)单位材料成本

四 钻探成本概算

(一)机械岩芯钻探费用

(二)工程钻探费用

(三)水文、水井钻探费用

1.松散层五类费用 2.基岩四类费用

(四)其它有关费用

1.抽水试验费用 2.其它试验费用 3.洗井费用 4.旧井处

理费用

五、钻探工程技术经济指标

六、钻探生产中的一般安全规定

(一)个人和机场内的安全防护

(二)防风、防洪

(三)防寒、防火

(四)钻进中主要安全守则

第九部分 附 录

一、基本资料

(一)我国法定计量单位

(二)主要常用单位及其换算

(三)常用面积、体积计算公式表

(四)常用材料物理化学性质

二、钻探设备、工具、仪表形成系列表

三、油料及特种液

(一)燃料

(二)润滑油

(三)电器用油

(四)丝扣油

(五)润滑脂

(六)特种液

《钻探工程――设备、管材、工艺方法》主要内容包括:岩芯钻探、水文水并钻探、工程地质钻探及工程

施工钻探岩土钻凿工程中使用的设备(钻机、泵、钻塔、内燃机、电机、空压机等)、机具、管材、工艺方法

及钻探质量等的技术数据，性能、规格;冲洗液与护壁堵漏的配方;有关钻探工程的计算方法、计算公式及

数据、图表;钻探工程的经济核算方法及数据等九个部分。

本书取材全面、内容丰富，实用性强，包括了在钻探设计、施工中所需查阅、参考的有关数据资料，故而

它适于钻探专业学生在做课程设计或毕业设计的全过程中使用。同时也可供从事钻探生产实际工作的钻井技

术人员和钻探机班长使用和参考。

原则上，压力等级为MRS 8(PE80)的高密度聚乙烯管材专用树脂可通过多个低压聚合工艺之一进行聚合。而MRS 10 (PE100)的管材专用树脂通常采用串联、双峰或多峰聚合工艺进行生产。

双峰或多峰聚合工艺可以定制聚合物以满足不同领域和客户的需求。对于新型管材专用料来说，刚性、韧性、加工性能以及长期性能等都是非常重要的。所有PE100聚合工艺的共性是包含至少2个串联的聚合反应釜。

前言

第一章 绪论

第一节 钻探工程技术的基本概念

第二节 钻探工程技术的分类

第三节 钻探工程技术的发展

第二章 岩石的物理力学性质

第一节 岩石的物理性质

第二节 岩石的力学性质

第三节 岩石的可钻性

第三章 钻探设备、管材及工具

第一节 钻机

第二节 泥浆泵

第三节 钻探管材及常用工具

第四节 钻探用动力驱动装置及附属设施

第四章 钻进方法

第一节 概述

第二节 硬质合金钻进

第三节 金刚石钻进

第四节 钢粒钻进

第五节 冲击、冲击回转钻进

第五章 土样及岩(矿)心的采取

第一节 概述

第二节 土样、岩(矿)心的采取方法

第三节 常用的取心工具

第四节 岩(矿)心的整理、编录与保管

第六章 钻孔弯曲

第一节 钻孔弯曲的原因及类型

第二节 钻孔弯曲的测量

第三节 钻孔弯曲的预防与纠正

第四节 定向钻进

第七章 钻孔冲洗与护壁堵漏

第一节 概述

第二节 泥浆

第三节 钻孔护壁与堵漏

第八章 孔内事故的预防与处理

第一节 概述

第二节 孔内事故处理的基本方法

第三节 钻具断脱跑事故

第四节 钻具卡夹钻事故

第五节 钻具烧埋事故

第六节 套管事故与孔内落物事故

第九章 开孔、终孔及简易水文地质观测

第一节 开孔

第二节 终孔

第三节 封孔

第四节 简易水文地质观测

第十章 水文地质与水井钻探

第一节 概述

第二节 水文水井钻孔结构

第三节 水文水井钻进方法

第四节 水文水井成井工艺

第十一章 岩土工程钻探

第一节 工程地质钻探

第二节 岩土工程施工钻探

参考文献